3 Carbonylverbindungen und Carbonsäurederivate 3.1 Allgemeines 3.2 Hydrate, Acetale, Imine, Enamine 3.2.1 Hydratisierung von Carbonylverbindungen 3.2.2 Acetalisierung von Aldehyden und Ketonen 3.2.3 Reaktion von Ketonen und Aldehyden mit Stickstoffverbindungen 3.3 Derivate von Carbonsäuren 3.3.1 Allgemeines 3.3.2 Säurekatalysierte Veresterung von Carbonsäuren 3.3.3 Alternativmethoden für die Veresterung 3.3.4 Basenvermittelte Verseifung von Carbonsäurederivaten 3.3.5 Zur Herstellung von Säurechloriden 3.3.6 Zur Herstellung von Säureamiden 3.4 Derivate der Kohlensäure
Stoff der Vorlesung 6
• Polysaccharide, Acetale in der Natur, S,S-‐Acetale • N-‐Derivate von Aldehyden und Ketonen • Imine • Enamine • Oxime …. • ReakBvität • Imine und Enamine in biologischen Systemen • Herstellungsmethoden für Amine • N-‐halBge Heterocyclen in Biologie und Pharmazie • Synthesen N-‐halBger Heterocyclen
Stoff der letzten Vorlesung 5 (Dr. B. Bernet) • Acetale: • Bildungsmechanismus • Verwendung als Schutzgruppen • Zucker: • Cyclische Halbacetale • KonsBtuBon • KonformaBon • O-‐Glucoside
N-Derivate von Aldehyden und Ketonen
Darstellung von Oximen
• Einfluss des pH-Wertes auf Geschwindigkeit und Ausbeute der Reaktion! • Analog: Reaktion von C=O mit Hydrazinen und Semicarbazid; unterschiedl. pKa-Werte beachten! • Gut krist., scharf schmelzende Derivate Charakterisierung von Aldehyden und Ketonen! • Zur verwandten Hydrazonbildung, s. http://www.chemie.uni-regensburg.de/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/D-DNPH-d.htm
Bildung von Iminen R2C=NR’ • Prinzipiell wie oben • Globalgleichgewicht R2C=O + H2NR’ R2C=NR’ + H2O weniger auf Imin-Seite (fehlende Stabilisierung, s. u.)
Kontinuierliches Entfernen des Reaktionswassers! MO-Bild
!"(C=N) N
N XH
E XH p(C)
Stabilis.
X = O, NR; nicht möglich für X = CR2
!(C=N)
Einsames Elektronenpaar (lone pair) an X
Vergleich Oxo- vs. Imino-Formen
Imine in biolog. Systemen: Transaminierung
Imine in biolog. Systemen: Decarboxylierung
PLP-vermittelte Decarboxylierung von AS
Herstellung von Aminen RCH2X
NH3 R
X
R
–X SN2
2°, 3° Amin, 4° Ammoniumsalz
NH2
1° Amin
Gabriel-Synthese O
O
O NaH
NH
N
– H2
R
Br
O
O
Phthalimid, pKa ≈ 10
R
O
NH2
N
– Br
O
H2N NH2
R
NH
+
NH
1° Amin O
Herstellung von Aminen N N N Na R
X
R
Natriumazid
R
*
LiAlH4 N
organisches Azid
– NaX
O
N
OH
1) N3 R
2) H
N
*
R
(LAH)
N
1° Amin
OH
LiAlH4 N
NH2
N
R
(LAH)
*
NH2
Aminoalkohol
CN R
X
LiAlH4 oder R
–X
C
N
BH3•THF
NH2
R
1° Amin Verseifung oder Reduktion von Amiden Reduktive Aminierung (1° bis 3°; sauber vor allem bei 3°)
Reduktive Aminierung • Iminium-Ion als wichtige elektrophile Zwischenstufe • ”H–” als Reduktionsmittel: HCO2H (Eschweiler-Clarke), NaBH3CN (Borch-Reagens Bedeutung des richtigen pH-Wertes: ≈7 ist optimal) • Bildung von thermodyn. stabilem CO2 als treibende Kraft
Enamin-Bildung bei Sekundären Aminen
Umsetzung von Ketonen oder Aldehyden mit 2° Aminen: Iminium-Ion spaltet (relativ) saures H in α-Stellung ab
N-Heterocyclen – einige Beispiele http://www.chemgapedia.de/vsengine/topics/de/vlu/Chemie/ Organische_00032Chemie/Heterocyclen/index.html
Als Heterocyclen werden in der organischen Chemie Ringe bezeichnet, bei denen zumindest ein Atom des Ringgerüsts kein Kohlenstoffatom ist.
Strychnin
Codein
Nicotin
Morphin
Camptothecin: Antitumor
Papaverin (Potenzmittel vor Viagra)
N-Heterocyclen – Beispiele Antimalaria-Wirkstoffe
β-Lactam-Antibiotika: Penicilline, Cephalosporine
Von den heute ca. 30 Millionen beschriebenen organischen Stoffen sind rund 50% Heterocyclen. Heterocyclen sind in der Natur weit verbreitet und bilden z.T. eigene Naturstoffklassen (z.B. Kohlenhydrate, Nucleinsäuren, Alkaloide, Porphyrine usw.).
