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Vorlesung Organische Chemie 2.39 Prof. G. Dyker
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Transkriptautomatisch erstellt · 202 Zeilen
- [Musik] guten Morgen meine Damen und Herren Thema der heutigen ersten Stunde es sind
- isonitrile und nitrile in der vergangenen Stunde hatten wir schon über isonitrile ein bisschen etwas erfahren
- die nasschemische Analyse die isonitrilprobe hatten wir hier behandelt wie stellt man nun preparativ isonitrile
- her was man dazu braucht ist ein carbonsäureamid und zwar ein
- carbonsäureamid eines primären Amins mit der
- Ameisensäure also es handelt sich hierbei um ein formamit
- das wird umgesetzt mit phosphoroxidchlorid
- pocl3 wir haben hier im Prinzip den ersten Blick zwei nukleophile Zentren wie üblich an einem carbonsäureamit
- wobei eben also hier dieses freie Elektronenpaar am Stickstoff in der Regel nicht wirklich als Nukleophil
- reagiert sondern der Sauerstoff ist das nukleophile Zentrum weil dann schließlich ein
- misomer stabilisiertes carbeniumion hier in diesem Bereich vorhanden
- ist okay das heißt Sauerstoff greift als Nukleophil am elektrophilen Phosphor an additionseliminierungsmechanismus
- und was dann daraus folgt ist folgendes hier wie gesagt das mesomer stabilisierte
- con und über den additionseliminierungsmechanismus ist cl- abgespalten worden
- im Gleichgewicht könnte jetzt hier deprotoniert werden also schreiben wir einfach mal auf - HCl oder vielleicht
- besser noch eine umprotonierung von hier zu diesem Sauerstoff
- zumindest über Wasserstoffbrücken ein H+ hier an diesem Sauerstoff
- koordiniert freies Elektronenpaar schiebt Elektronendichte rein eine
- Fragmentierung tritt hier auf und das Ergebnis dieser Fragmentierung
- ist folgendes so und wenn wir nun dieses hier betrachten worum handelt es sich es
- handelt sich hierbei um ein durch HCl protoniertes isonitril und das heißt W wir jetzt
- sagen wir Spalten HCl ab dann sind wir beim isonitril und genau das ist der Reaktionsweg der sehr
- gut funktioniert und so stellt man dann die isonitrile im preparativen Maßstab her einiges was hier jetzt an der Tafel
- steht sollte sie an andere Dinge die sie schon kennen erinnern
- beispielsweise eine solche Struktur ist ja wohl eng verwandt mit der nur dass hier eine andere
- austrittsgruppe ist das Chlorid ja dieses hier war eine Zwischenstufe bei der
- isonitrilprobe dann ein carbonsäureamid umgesetzt mit dem pocl3 das sollten Sie auch bereits
- kennen und zwar die Umsetzung von dem dimethyl
- formamit plus pocl3 das ergab eine solche Struktur wiederum
- verwandt mit dem und was wir hier Zwischenstufen gesehen haben ja und das war das
- Elektrophil bei der filzmeier Formulierung eine recht ähnliche
- Struktur das kennen sie noch [Musik] nicht dieses hier Unterschied zu dem was
- wir vorer gesehen haben okay am Stickstoff sitzt noch eine Hydroxylgruppe in gewisser Weise ist
- dieses hier das Säurechlorid ein Oxim eines säurechlorides ja wenn wir jetzt hier
- mit einer dranhen wird hier deprotoniert da das Chlorid
- rausgeworfen ja wir können es auch eben also so formulieren Chlorid wird im
- Gleichgewicht herausgeworfen und wenn wir jetzt mit einer Base hier
- deprotonieren sind wir bei einem ladungsneutralen Molekül insgesamt jedenfalls dieses
- hier was handelt es sich hier wenn wir diesen Teil mal uns wegdenken dann haben wir hier ein
- Nitril mit dem Sauerstoff dort ist es ein oxidiertes Nitril und so wird diese Verbindung als ein
- Nitril Oxid bezeichnet es ist permanent nter
- Dipol wobei wir hier jetzt auch eine mesomere grenzstruktur zeichnen können mit der positiven Ladung am
- Kohlenstoff und in der Tat reagiert das nitriloxid als ein 1 Dipol in 1 d dipolaren
- zykloadditionsreaktionen z.Bp mit zyklohexen
- wäre dann dieser heterozyklus das Ergebnis ein
- isoxazolin und setzen wir ein Alkin ein dann erfolgt auch 13 dipolare
- zykloaditionsreaktion im Endergebnis noch besser funktionierend als diese Reaktion mit dem Ol
- und zwar ganz einfach deswegen weil wir hier auch noch die Energie des aromatischen Systems
- hinzugewinnen ein [Applaus] isoxazol was wir jetzt noch besprechen
- soll das ist also zum Thema isonitrile das ist eine sehr interessante Anwendung von isonitrilen nämlich eine recht
- bekannte mehrkomponentenreaktion und zwar läuft das unter der
- Bezeichnung ugi Reaktion schauen wir uns mal eine der recht zahlreichen ugi Reaktionen an die
- es so gibt es gibt also hier ugi vier Zentren reak vier Komponenten reak oder auch eine sieben Komponenten
- Reaktion wir bleiben bei dem relativ einfachen Beispiel der vierkponenten Reaktion was dabei eingesetzt
- wird ist ein aldehyt man kann dazu eine Aminosäure einsetzen
- weitere Komponenten vor allem eine die dabei unbedingt notwendig ist das ist das
- isonitril schließlich benötigt man in dieser Variante noch einen
- Alkohol z.B Methanol und die Reaktion die ich jetzt hier mechan schlüssele läuft dann auch bei
- Raumtemperatur sehr gut ab in Methanol als Lösungsmittel die Aminosäure und der
- aldehyt reagieren zunächst einmal unter Kondensationsreaktion iminbildung bzw
- iminium Bildung okay Kondensationsreaktion hier bedeutet Bildung
- folgendes Produktes also hier hat sich das Imin gebildet saure
- Funktion basische Funktion [Musik] umprotonierung Kondensation war unter
- Abspaltung von H2O hier also jetzt die umprotonierung
- bis hier dürfte alles recht klar sein was jetzt passieren kann ist natürlich dass hier das carboxylat als
- Nukleophil an dem elektrophilen Kohlenstoff angreift und bildet einen Zyklus eine Gleichgewichtsreaktion das
- geht dahin und das reagiert auch wieder zurück jetzt haben wir in der gesamten
- Reaktionsmischung noch weitere nukleophile methanol ist durchaus auch ein
- Nukleophil aber wir haben vor allem noch dieses isonitril ja und genauso wie eben also
- ein solches iminium ka als Elektrophil an einem Enol angreift das kennen wir als
- mannigreaktion kann es natürlich auch an diesem nukleophilie damit in Wechselwirkung treten freies
- Elektronenpaar da vorne an dem Kohlenstoff ja so das also als Nukleophil
- so hier kürze ich mal ab eine fenylgruppe und da an dieser Stelle sitzt nun der Kohlenstoff
- hier der Stickstoff da die zweite Phenylgruppe hier positiv mesomer
- stabilisiert positive Ladung natürlich hauptsächlich am Kohlenstoff weil ist ja weniger
- elektronegativ als der Stickstoff hier haben wir jetzt das Nukleophil und das macht jetzt einfach einen
- Ringschluss was hat sich gebildet ein sechsring hier der Sauerstoff da die
- Carbonylgruppe hier der Rest R da haben wir einen Stickstoff drin und da die
- phänylgruppe man beachte von der Aminosäure bringen wir bereits ein
- hieralitätszentrum mit und bilden bei dieser Reaktion hier ein weiteres hieralitätszentrum wir haben gute
- Chancen dass die Bildung des neuen hieralitätszentrums di stoselektiv verläuft das tut es da auch
- ja die einzige Komponente dieser vier Komponenten Reaktion die noch nicht wirklich
- mitgemischt hat das ist das Lösungsmittel natürlich im Überschuss als Lösungsmittel vorhanden ist wo
- könnte das jetzt noch reagieren ja am elektrophilsten Zentrum was jetzt übrig bleibt und das wäre
- dieses hier was haben wir hier eigentlich vorliegen ja im Grunde das ist das
- Imin eines Carbonsäure das Mono Imin eines
- Carbonsäure imitz okay und das wird jetzt alkoholsiert da an der Stelle ja so
- jetzt stellen sich vor bei der alkoholyse hiervon wird diese Bindung gespalten da
- sitzt dann die metoxygruppe hier hätten wir die Hydroxygruppe was ist das hier wieder ja
- das ist eine imitsäure die tautomerisiert zum carbonsäureamit wie wir es hier auch schon mehrfach gesehen
- haben ja das Endergebnis davon ist dann folgendes Molekül hier
- also ein Carbonsäure amit dann
- kommt Kohlenstoff mit phänylgruppe undten Wasserstoff
- hieralitätszentrum dann kommt dieser Stickstoff dann kommt dieser Kohlenstoff mit dem Rest da dran auch wieder ein
- Chiralitätszentrum und dann haben wir schließlich noch einen
- Methylester ja und das ist so das typische Endprodukt einer ugi vier Komponenten
- Reaktion und natürlich ist das interessant ja war schon ne Verdacht auf irgendwelche
- physiologische Wirkung es handelt es sieht fast so aus wie ein kurzes Peptid ist es aber nicht
- ja so da kann dann aber natürlich noch eben also hier kurze Peptide dran gehängt werden also im Bereich der
- wirkstoffsynthese ist die ugi4 komponentenreaktion sehr sehr interessant und ist schon ein
- faszinierendes System wie hier alles ineinander spielt eins in das andere greift die Reaktion läuft mit sehr guten
- Ausbeuten wie gesagt bei Raumtemperatur ab ja und wer sich für solche mehr Komponenten Reaktion interessiert unter
- dem Stichwort ugi finden Sie da eine Menge jedenfalls die ugiruppe hat es geschafft äh meines Wissens so im
- Bereich 7 bis neun Komponenten zielgerichtet zur Reaktion zu bekommen und Z einem deutlichen Hauptprodukt
- [Applaus] [Musik] ja dann machen wir jetzt mal weiter
- mit der nitrilsynthese hier hatten wir die isonitrilsynthese gehabt und eine
- zielgerichtete nitrilsynthese kann so ähnlich funktionieren indem man auch von einem
- carbonsäureamit ausgeht dieses dann mit dem pocl3 umsetzt
- oder was häufiger gemacht wird mit dem tionylchlorid und der rückflusserhitzen in
- tionylchlorid reicht meist bereits manchmal wird auch noch dann am Ende basisch gestellt okay
- ja und ihre Aufgabe ist es nun einen Mechanismus zu entwickeln wie kommen wir von dem carbonsäureamit mit dem tionyl
- Chlorid zum Nitril ja man kann also diese Reaktion doch
- analog formulieren zu dem was wir dort vorne stehen haben
- additionseliminierungsmechanismus Zeichen das jetzt hier mal so hier wird die Elektronendichte
- reingeschoben so kann man sich das vorstellen so
- addition Eliminierung [Applaus]
- zyklische Übergangszustände wirken immer irgendwie elegant ja und hier ist es schon so
- aufgezeichnet sechsgliedrig [Musik]
- ja in der Form wo landen wir da ne jetzt CL und da haben
- wir ja das wär es HCl SO2 Gas hier haben wir noch das protonierte Nitril
- HCl dann sind wir am Ziel [Applaus] angelangt ja Zeit dass wir uns über
- Reaktivität von Nitril noch mal näher unterhalten nitrile sind auch
- alphaazide PKS Wert eines nitrils liegt im Bereich von 25 bei einem S da haben wir
- 24,5 natürlich je nach Rest R von dem aber immerhin irgendwo so recht ähnlich ob Nitril oder Ester
- alehyde sind wesentlich azider als Ester oder nitrile da haben wir dann ein PKA Wert
- von so in etwa 16 ja ne zner Potenzen Unterschied das ist eine Menge wenn wir hier mit einer ordentlich
- starken Base dran gehen dann funktioniert das ganz gut mit LDA können wir deprotonieren
- - H+ wir haben ein mesomer stabilisiertes kanion dieses
- hier was dann als Nukleophil in den üblichen Reaktionen eingesetzt werden kann
- beispielsweise mit alylbromid reagiert der alphakohlenstoff als nuukleophiles
- Zentrum würden dann hier eine Reaktion sehen SN2 oder SN2 STR sie erinnern sich noch im
- englischen SN2 Prime wenn es hier als Nukleophil angreift kommt natürlich bei dem alylbromit immer das gleiche
- Ergebnis bei heraus ein jetzt zu viel gezeichnet ja ein zu viel so das hier ist
- es okay irgendwo eine Reaktion die ganz gut im Bereich 80% Ausbeute durchzuführen
- ist also azide hier Elektrophil dort Umsetzung mit einem grin
- Reagenz hier kriegte man es dann ganz gut hin das als grinareagenz eququimolar
- reagiert okay mit Überschuss hier und unter forsierten Bedingungen kriegt man auch noch ein ein zweites grin Reagenz
- dran so und wenn man das jetzt hier dann wird das Imin natürlich auch gleich
- mit Weg hydrolysiert und wir landen schließlich bei der
- Carbonylverbindung so ein Nitril ist natürlich auch mit Lithium Aluminium Hydrid zu
- reduzieren und wir landen dann schließlich beim primären Amin wenn wir statt Lithium Aluminium
- hydrd das Ihnen bereits bekannte dibal h einsetzen die isobutyl aluminiumhydrit dann wird nur ein Hydrid
- übertragen und jeweils eben nach Hydrolyse da war das Amin hier in diesem Fall erhalten wir nach der
- Hydrolyse ein aldehüt auch klar ja ein hydrd übertragen dann sind wir hier bei der
- Oxidationsstufe des aldehts und Hydrolyse setzt dann den aldehyt naturgemäß
- frei okay wiederum mal hier eine aminsynthese sie erinnern sich daran
- carbonsäureamide ja können sie auch reduzieren mit Lithium aluminiumhdritt bis zum
- Amin ist an der Zeit noch mal etwas aminchemie zu wiederholen bei den Aminen unterscheidet
- man zwischen primären sekundären und tertiären Aminen ein Amin mit nur einem Rest
- R alkyl oder aryl wird als primäres Amin bezeichnet haben wir zwei Reste es ist ein
- sekundäres Amin haben wir drei Reste dann handelt es sich um ein terziäres
- Amin bitte beachten Sie dass das bei Alkoholen ähnlich aber doch etwas anders
- ist primärer Alkohol ist so etwas hier Methanol können Sie
- auch noch als einen primären Alkohol sehen hier ein Rest R am Kohlenstoff zwei Reste
- R das ist dann der sekundäre Alkohol und an diesem Kohlenstoff wo die alkoholfunktion dran sitzt drei Reste
- dann sind sie beim terziieren Alkohol noch mal etwas zur Herstellung von
- Aminen eine Methode die sie kürzlich schon gesehen haben das war das was wir
- durchgesprochen hatten beim hexamethylen Diamin
- dieses dibrom Butan wird da umgesetzt mit Natrium zyanit und zwar doppelte nukle Substitution nach
- SN2 wir haben dann dieses dinitril und das Reduzieren mit Hilfe eines
- nikelkatalysators liefert uns das hexamethylen Diamin wenn
- wir mit Natrium azit n N3 die nukleophile Substitution machen
- dann können wir auch katalytisch
- hydrieren und landen dann beim in diesem Fall tetramethylen
- Diamin also auch eine weitere aminsynthese die Reduktion von
- aziden bei nukleophilen Substitutionen mit natriumazit als nukleophiles Reagenz sollte man
- vorsichtig sein insbesondere bei der Wahl des Lösungsmittels Chloroform ist ein
- denkbar ungeeignetes Lösungsmittel für den Einsatz von Natrium oder Kalium azit
- chcl3 plus natriumazit macht auch mit dem
- Lösungsmittel chlorofor dann eine nukleophile Substitution
- dann sind wir hier jetzt kann diese Reaktion noch ein zweites mal
- eintreten dann sind wir bei diesem schon irgendwie eigenartig aussehenen
- Molekül das kann schon beim Hingucken explodieren also ist jetzt ist jetzt kein Scherz also hier Chloroform und
- Natrium azit wenn irgendwann eine gewisse Konzentration von dem in der Lösung
- überschritten wird tritt spontane Detonation ein und zwar heftig ja weil so ziemlich alles bis auf den
- Kohlenstoff was dabei eben herauskommt ist gasförmig ja so also merken um Gottes Willen nicht
- natriumazid in Chloroform umsetzen ja noch kurz zwei aminsynthesen die sie
- bereits kennen aniline das ist eine andere Bezeichnung
- für arylamine und wie machen sie das am besten ist eine Wiederholung
- beispielsweise ja ihr elektronenreicher Aromat relativ Elektronen Reich bereits tolol Nitriersäure HNO3
- H2SO4 hier kommen sie recht leicht bis zum dinitro Toluol unter moderaten
- Bedingungen und können dann katalytisch hydrieren bis
- zum ja ein metafenylen Diamin wäre das
- okay wichtig noch was sie auch aus oc1 bestimmt schon kennen das ist die Gabriel
- Synthese stalsäure Anhydrit wird umgesetzt mit Ammoniak das Anhydrit
- öffnet dann und für den Ringschluss brauchen Sie dann höhere Temperaturen
- so bisschen den Bereich von 300° Celsus ja das tut den Molekül ansonsten nichts viel es wird nicht komplett aufoxidiert
- sie müssen ja auch nicht unbedingt Sauerstoff dazu lassen jedenfalls diese recht stabile
- Verbindung kommt dabei heraus das ftal it ist recht azide hier kaliumcbonat re aus um das
- entsprechende Kaliumsalz zu bilden und dies ist ein gutes Nukleophil für die
- Umsetzung mit alkylhalogeniden hier propagylbromit
- eine nalkkylierung tritt ein und jetzt können
- Sie diese Verbindung z.B mit Hydrazin umsetzen Hydrazin greift hier und auch dort als Nukleophil
- an und das eigentliche Zielmolekül wird dabei auch
- freigesetzt nämlich dieses propagylamin die Gabriel Synthese ist nun bestimmt nicht die tollste Reaktion
- der Welt weil allein vom ja Gesichtspunkt der atomökonomie ist das großer Käse ja so
- viel Abfallprodukt für das hier na ja auf der anderen Seite was ist denn
- das Ziel der ganzen Geschichte wenn sie jetzt nur Ammoniak einsetzen bekommen sie halt zunächst einmal ein primäres
- Amin und das primäre Amin ist nukleophiler als der Ammoniak und über diese Gabriel Synthese
- vermeiden Sie zumindest die zweitalkylierung des primären Amins das ist der eigentliche Sinn davon
- wir machen jetzt an dieser Stelle 10 Minuten Pause dann geht es weiter mit noch weiteren aminsynthesen zwar die
- reduktive Aminierung steht dann an bis [Musik] gleich
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