Reaktionsmechanismen nach dem gleichnahmigen Buch von R. Brückner

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Jasmin Müller
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wegner@unibas.ch Reaktionen von ucleophilen mit C=-haltigen Substraten Verbindungsklassen:!Aldehyd, Keton!

1 Reaktionsmechanismen nach dem gleichnahmigen Buch von R. Brückner Kap. 6 ucleophile Substitutionsreaktionen (außer durch Enolate) am Carboxyl-Kohlensto! Dr. ermann A. Wegner hermann.wegner@unibas.ch Reaktionen von ucleophilen mit C=-haltigen Substraten Verbindungsklassen:!Aldehyd, Keton!Carbonsäure(-derivat)!Kohlesäurederivat!Keten, Isocyanat Reaktionen:!Addition!Substitution R(et') C et Brutto-Substitution u oder u, R(et') C u Addition!-Eliminierungen et R(et') C et u

2 Mechanismus von S-Reaktionen am Carboxyl-Kohlenstoff u k Add k retro u k Elim C u X K Prot + K GG u k Add k retro u k' Elim C u X Reaktionsmechanismus!im protisch, nicht-saurem Milieu!über eine stabile Tetraeder-wischenstufe!Protonkatalysiert Einfluss der Resonanzstabilisierung auf die Reaktivität des Acylierungsmittels Faustregel Das Acylierungsmittel R C(=) X ist im Allgemeinen umso energiereicher, je geringer die Resonanz-stabilisierung seiner C=-Doppelbindung durch den Substituenten X ist. Beispiel: Stabilisierung 30 kcal/mol

3 Einfluss der Stabilisierung der Tetraeder- wischenstufe auf die Reaktivität Faustregel Die Tetraeder-wischenstufe ist im Allgemeinen umso energieärmer, je mehr sie durch einen I-Effekt der Abgangsgruppe X oder durch einen anomeren Effekt stabilisiert wird. Carbonsäurederivate mit elektronegativen Abgangsgruppen sind gute, solche mit wenig elektronegativer Abgangsgruppe sind schlechte Acylierungsmittel. u k Add k retro u K Prot + u k Add k retro u Carbonsäure(derivat)aktivierung 1. Aktivierung von Carbonsäure(derivat)aktivierung in Gleichgewichtsreaktionen:!mit Säuren (z.b., p-ts)!mit DMAP 2. Umwandlung von Carbonsäuren in isolierbare Acylierungsmittel:!in Säurechloride mit Thionyl-/xalylchlorid (auch mit DMF- Katalyse!) 3. Vollständige in-situ-aktivierung von Carbonsäuren:!als gemischte Anhydride

4 Ausgewählte Reaktionen!Siehe Vorlesung Einführung in die rganische Chemie!Synthese von mcpba schlechtes ucleophil a a bestes ucleophil a a!synthese von Dibenzoylperoxid!Gabriel-Synthese zweitbestes ucleophil ydrolyse unjd Alkoholyse von Estern Säurekatalysiert!AAc2 R 1 C 2 kat. ydrolyse von Estern Veresterung von Carbonsäuren kat. R 1 C + + R 1 C k Add ~ 2 R 1 C R 1 C k retro 2 R 1 C!AAc1 Basenkatalysiert (Substituenteneffekte)!BAc2

5 Lactonbildung aus ydroxycarbonsäuren! " kat. p-ts kat. p-ts Verdünungsprinzip nach iegler und Ruggli Knüpfen von Pepdidbindungen tbu C 2 tbu viel zu langsam 3 tbu C 2tBu rasch 3 tbu C 2tBu 3 tbu C 2tBu tbu C 2tBu!keine acidifizierenden Aktivierungsgruppen, Gefahr der Racemisierung

6 S-Reaktionen von eteroatom- ucleophilen an Kohlensäurederivaten Bildung eines Chlorkohlensäureesters, Anwendung zur -Schützung! C C 2 Et 3 = nach Aufarbeitung S-Reaktionen von ydridüberträgern, Metallorganylen, etc... Acylierung vs. Bildung von Alkoholen et Strategie 1 M oder R'M oder C M M et nach wässriger Aufarbeitung R' M et R' M et C M et M et Strategie 2 nach wässriger Aufarbeitung C R' C M C M C C M C Strategie 3

7 S-Reaktionen von ydridüberträgern, Metallorganylen, etc... Reduktion von Carbonsäurederivaten zu Aldehyden R Me ibu 2 Al ibu ibu Al R Me 3 -Aufarbeitung Chemoselektive Acylierung über Weinrebamide R R besser Me R 3 Li oder R 3 Mgal M R R 3 bzw. M R Me R 3 3 -Aufarbeitung R 3 S-Reaktionen von ydridüberträgern, Metallorganylen, etc... Weitere Beispiele: R 1 C CuMgX Ar R prim,funkt Cu(C)nX Li 1 Äquiv. Al 3 R 1 C R R 1 C R prim,funkt R 1 C R1 C Ar R 1 C M R 1 C R 1 C 2 a C P Et R 1 C Et R 3 C P Et Et R 3

8 Was Sie wissen sollten... S-Reaktionen am Carboxyl-Kohlenstoff (Mechanismus, geschwindigkeitsgesetz, Substituenteneffekte, Substrateffekte,...) Carbonsäure(derivat)aktivierung Ausgewählte Reaktionen ydrolyse unjd Alkoholyse von Estern Lactonbildung aus ydroxycarbonsäuren Knüpfen von Pepdidbindungen S-Reaktionen von eteroatom-ucleophilen an Kohlensäurederivaten S-Reaktionen von ydridüberträgern, Metallorganylen, etc... Reaktionsmechanismen nach dem gleichnahmigen Buch von R. Brückner Kap. 7 Carboxylverbindungen und itrile und deren Umwandlung ineinander Dr. ermann A. Wegner hermann.wegner@unibas.ch

9 Übersicht 2 R et 1 et 1 et 1 + et 2 + et 2 et 1 et 2 P410-vermittelt Darstellung von itrilen aus Carbonsäure(derivate)n 2 P P P P Trifluoressigsäureanhydrid-vermittelt 2 F 3 C C C CF 3 R 1 R 1 Trifluormethansulfonsäureanhydrid/Pyridin-vermittelt 2 F 3 C S S CF 3 2 Äquiv. R 1 R 1 Grosstechnisch: Kondensation von Adipinsäure und Ammoniak 2 3

10 Umsetzung von itrilen zu Carbonsäure(derivate)n saure Partialhydrolyse ac 50% a konz. 1) konz. 2 2) 50% a 3 -Aufarbeitung basische Partialhydrolyse 50% a kurze Reaktionszeit 2 Verlängerung der Reaktionszeit 3 -Aufarbeitung Was Sie wissen sollten... Darstellung von itrilen aus Carbonsäure(derivate)n (Reagenzien, Mechanismen,...) Umsetzung von itrilen zu Carbonsäure(derivate)n (Reagenzien, Mechanismen,...)

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Kapitel I Graphisches Inhaltsverzeichnis Einübung von ausgewählten Reinigungs- und Trennverfahren............ 65 R C 2 S Ph 2 R C 2 Ph 3 S R C 2 Ph R 3 R C 2 Ph R 2 R C 2 R C 2 Trennung dieser Diastereomere