Namensreaktionen und Schlagwörter in der organischen Synthese (zusammengestellt von Jörg Fritscher) L S H H H N O H N Mn tBu O tBu O tBu tBu Vorwort Dieses Skript beinhaltet – in alphabetischer Reihenfolge – eine (subjektive) Auswahl an Reaktionen und Begriffen, die in der organischen Synthese von Bedeutung sind. Dabei wurde auch auf moderne Methoden Wert gelegt. Das Skript soll als Orientierungshilfe für das Hauptstudium dienen und kein organischchemisches Lehrbuch ersetzen. Ergänzend zur vorhandenen Literatur soll es einen Überblick darüber geben, von welchen Reaktionen und Begriffen man schon einmal etwas gehört haben sollte bzw. mit welchen man sich eventuell näher befassen könnte (daneben finden sich auch einige exotischere Reaktionen in diesem Skript). In diesem Sinne könnte es auch zur schnellen Rekapitulation von Gelerntem oder als kurzes Nachschlagewerk verwendet werden. Die angesprochenen Namens- und Schlagwortreaktionen werden kurz beschrieben und es wird hier und da auf eventuell vorhandene Selektivitäten hingewiesen. Weiterhin findet man zu jeder Reaktion mindestens ein Beispiel, aus dem man etwas über die konkrete Anwendung der jeweiligen Methode (Reaktionsbedingungen, Selektivität etc.) lernen kann. In der Regel wird aber weder der Reaktionsmechanismus erläutert noch werden die Gründe bzw. Modelle zur Erklärung der Selektivitäten aufgeführt. Weiterhin findet man zahlreiche – oft mit den Namen der verantwortlichen Wissenschaftler behaftete – Begriffe und Regeln, die auch jeweils kurz erläutert werden. Am Ende des Skripts finden sich eine Übersicht über gängige Schutzgruppen, ein PSE sowie einige Literaturhinweise. Das Skript erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und beinhaltet sicherlich noch den einen oder anderen Fehler – an deren Beseitigung kann aber gearbeitet werden! (Reaktionen, die mit (???) gekennzeichnet sind, sind mit Vorsicht zu genießen: Über sie habe ich entweder keine weiteren Informationen gefunden oder es bestehen Unklarheiten irgendwelcher Art etc.) Dank gebührt Andreas Krebs für das Korrekturlesen der Rohfassung und einige wichtige Kommentare und Ergänzungen. Jörg Fritscher, August 2002 1 Inhalt 33. CBS-Reduktion (Corey-BakshiShibata-Reduktion) 1. Acyloin-Kondensation 2. Aldolreaktion 34. Chan-Umlagerung 3. Alkenmetathese 35. Chichibabin-Reaktion 4. Alpha-Effekt 36. Chugaev-Reaktion 5. Anomerer Effekt 37. Claisen-Kondensation 6. Appel-Reaktion 38. Claisen-Umlagerung 7. Arbusov-Reaktion 39. Claisen-Umlagerung (Eschenmoser-Variante) 8. Arndt-Eistert-Synthese 9. Azokupplung 40. Claisen-Umlagerung (JohnsonVariante) 10. Baeyer-Villiger-Oxidation 11. Baldwin-Regeln 41. Claisen-Umlagerung (Carroll-Variante) 12. Bamford-Stevens-Reaktion 42. Claisen-Umlagerung (Arnold-Variante) 13. Barbier-Reaktion 14. Barton-McCombie-Desoxygenierung 43. Claisen-Umlagerung (Ireland-Variante) 15. Barton-Reaktion 44. Clemmensen-Reduktion 16. Baylis-Hillman-Reaktion 45. Cohen-Verfahren 17. Beckmann-Umlagerung 46. Collins-Oxidation 18. Benzilsäure-Umlagerung 47. Collman-Reagenz 19. Benzoin-Kondensation 48. Cope-Eliminierung 20. Bergman-Cyclisierung 49. oxy-Cope-Umlagerung 21. Beta-(Silyl-)Effekt 50. Corey-Fuchs-Verfahren 22. Birch-Reduktion 51. Corey-Kwiatkowski-Reaktion 23. Bischler-Napieralski-IsochinolinSynthese 52. Corey-Winter-Reaktion 24. Blanc-Reaktion 53. Cram-/Cram-Chelat-Modell 25. Bouveault-Blanc-Reduktion 54. Curtius-Umlagerung 26. Bredt’sche Regel 55. 1,3-Dipolare Cycloaddition 27. Brook-Umlagerung 56. [2+2]Cycloaddition 28. Brown-Reagenz 57. Danishefsky-Dien 29. Bucherer-Reaktion 58. Darzens-Kondensation 30. Bürgi-Dunitz-Prinzip 59. DDQ 31. Cadiot-Chodkiewicz-Verfahren 60. Dehydratisierung von Alkoholen 32. Cannizzaro-Reaktion 61. Delépine-Reaktion 2 95. Glaser-Reaktion (EglintonKupplung) 62. Demjanov-Umlagerung 63. Dess-Martin-Oxidation 96. Glycolspaltung 64. Diazotierung 97. Gomberg-Bachmann-Reaktion 65. Dieckmann-Kondensation 98. Grignard-Reaktion 66. Diels-Alder-Reaktion 99. Grob-Fragmentierung 67. Di-π-Methan-Umlagerung 100. Haller-Bauer-Reaktion 68. Dötz-Reaktion 101. Haloform-Reaktion 69. Edman-Abbau 102. Hammond-Postulat 70. Enderssches RAMP/SAMPVerfahren 103. Heck-Reaktion 71. En-Reaktion 104. Hell-Volhard-Zelinskii-Reaktion 72. Erlenmeyer-Regel 105. Hendrickson-McMurry-Reagenz 73. Eschenmoser-Tanabe-Fragmentierung 106. Henry-Reaktion 74. Esterpyrolyse 108. Hofmann-Umlagerung 75. Evans-Aldol-Reaktion 109. Horner-Wadsworth-EmmonsOlefinierung 107. Hofmann-Eliminierung 76. Evans-Synthese α-chiraler Carbonsäuren 110. Horner-Wadsworth-EmmonsOlefinierung (Still-GennariVariante) 77. Favorskii-Umlagerung 78. Felkin-Anh-Modell 111. Hückel-Regel 79. Fétizon-Reagenz 112. Hünig-Base 80. carbon-Ferrier-Umlagerung 113. Hunsdiecker-Reaktion 81. Finkelstein-Reaktion 114. Hydroborierung 82. Fischer-Indol-Reaktion 115. Hydroperoxid-Umlagerung 83. Fischer-Veresterung 116. Iodlactonisierung 84. Fleming-Tamao-Oxidation 117. Jacobsen-Epoxidierung 85. Friedel-Crafts-Acylierung 118. Jones-Oxidation 86. Friedel-Crafts-Alkylierung 119. Julia-Epoxidierung 87. Friedländer-Chinolinsynthese 120. Julia-(Lythgoe-)Olefinierung 88. Fries-Umlagerung 121. Keck-Allylierung 89. Fritsch-Buttenberg-WiechellUmlagerung 122. Knoevenagel-Kondensation 90. Gabriel-Synthese 123. Kolbe-Nitril-Synthese 91. Garner-Aldehyd 124. Kolbe-Schmitt-Reaktion 92. Gattermann-Synthese 125. Krapcho-Decarboxylierung 93. Gattermann-Koch-Synthese 126. Kulinkovich-Reaktion 94. Gilman-Cuprate 127. Lemieux-Johnson- u. Lemieux-von Rudloff-Ox. 3 128. Leuckart-Wallach-Reaktion 162. Pinakol-Kupplung 129. Lindlar-Katalysator 163. Pinakol-Umlagerung 130. Lossen-Umlagerung 164. Prilezhaev-Reaktion 131. Luche-Reduktion 165. Prins-Reaktion 132. Majetich-Cyclobutan-Anellierung 166. Reppe-Chemie 133. Malonester-Synthese 167. Ramberg-Bäcklund-Uml. 134. Mannich-Reaktion 168. Raney-Nickel 135. Matteson-Reaktion 169. Reduktionen 136. McMurry-Kupplung 170. Reformatsky-Reaktion 137. Meerwein-Ponndorf-VerleyReaktion 171. Robinson-Anellierung 138. Meerwein-Salze 173. Roush-Kupplung 139. Michael-Addition 174. Sakurai-Reaktion 140. Mitsunobu-Reaktion 175. Sandmeyer-Reaktion 141. Mosher's Acid 176. Schiemann-Reaktion 142. Mukaiyama-Aldolreaktion 177. Schiff-Base 143. Mukaiyama-Redoxkondensation 178. Schmidt-Reaktion 144. Nazarov-Cyclisierung 179. Schwartz-Reagenz 145. Neber-Reaktion 180. Screttas-Yus-Verfahren 146. Nef-Reaktion 181. Selenoxidpyrolyse 147. Nozaki-(Takai-)Hiyama(Kichi-)Reaktion 182. Seyferth-Gilbert-Homologisierung (Seyferth-Verfahren) 148. Noyori-Hydrierung 183. Shapiro-Reaktion 149. Nysted-Reagenz 184. Sharpless-AsymmetrischeDihydroxylierung 172. Rosenmund-Reduktion 150. Oxidationen von Alkoholen und Aldehyden 185. Sharpless-Epoxidierung 151. Oxidationen von aktivierten C-H-Bindungen etc. 186. Simmons-Smith-Reaktion 187. Skraup-Chinolinsynthese 152. Ozonolyse 188. Sonogashira-Kupplung 153. Parikh-Doering-Oxidation 189. Steglich-Base 154. Paterno-Büchi-Cyclisierung 190. Stephens-Castro-Kupplung 155. Pauson-Khand-Reaktion 191. Stevens-Umlagerung 156. Payne-Umlagerung 192. Stille-Kupplung 157. Pearlman-Katalysator 193. Stobbe-Kondensation 158. Pechmann-Kondensation 194. Stork-Enamin-Reaktion 159. Perkin-Reaktion 195. Strecker-Synthese 160. Peterson-Olefinierung 196. Suzuki-Kupplung 161. Pictet-Spengler-Cyclisierung 4 197. Swern-Oxidation 198. Takai-Reaktion 199. Tebbe-Reagenz 200. Tiffeneau-Demjanov-Uml. 201. Tishchenko-Reaktion 202. Ugi-Kondensation 203. Ullmann-Reaktion 204. Umlagerungen 205. Veresterung / Aktivierung / Makrolactonisierung nach Mukaiyama, Yamaguchi und Corey-Nicolau 206. Vilsmeier-Formylierung (Vilsmeier-Haack) 207. Vinylcyclopropan-Umlagerung 208. Wacker-Verfahren 209. Wagner-Meerwein-Uml. 210. Weinreb-Amide 211. Weinreb-Reagenz 212. Wilkinson-Katalysator 213. Willgerodt-Kindler-Reaktion 214. Williamson-Ethersynthese 215. Wittig-Horner-Reaktion 216. Wittig-Olefinierung 217. Wittig-Olefinierung (SchlosserVariante) 218. Wittig-Umlagerung 219. Wohl-Ziegler-Bromierung 220. Wolff-Umlagerung 221. Wolff-Kishner-Reduktion 222. Wolff-Kishner-Reduktion (Huang-Minlon-Variante) 223. Woodward-Hoffmann-Regeln 224. Wurtz-Reaktion 225. Zimmerman-Traxler-Übergangszustands-Modell 226. Schutzgruppen 227. PSE 228. Literatur 5 AcyloinKondensation (α-Hydroxyketone aus Carbonsäureestern mit Na in Xylol) O O 2 NaO Na R OR' (CH2)3COOMe Na ONa R O C (CH2)3 HO H2O R H R H OH C (CH2)4 R (CH2)9 Zn HCl (CH2)4COOMe Aldolreaktion O O 1. Bu2BOTf (Reaktion zweier 2. Crotonaldehyd N Carbonylverbindungen O (Enolat und Carbonyl- BnO 90% verb.) zu β -HydroxyBn carbonylverbindungen, evtl. Kondensation 1. NaOH 2. MsCl (E1cb) ; E-Enolat → 3. DBN anti, Z-Enolat → syn; auch Nitroaldolreakt. 45% CHO O möglich (Henry-R.)) Alkenmetathese (Umlagerung von Olefinen unter Metallkatalyse, z.B. MoSchrock-CarbenKomplexe, Grubbs-Kat. (Ru-Carben-Kompl.), Tebbe-Reagenz) H3C N BnO CH3 CH M CH H3C PR3 Cl Cl N CH2 + CH2 CH3 S R Bn O CH CH2 CH CH2 O H CH CH2 M + O O H3C CH CH2 H3C OH Ph Ru PR3 R=Cyclohexyl OH + OTBDMS HO O 1. DCCI (Dicyclohexyl- R carbodiimid), DMAP (Veresterung) 2. Metathese mit GrubbsKat. (15mol%) O OTBDMS Alpha-Effekt (Erhöhung der Nucleophilie eines Nucleophils, wenn sich in Nachbarposition zum − − angreifenden Atom ein z.B.: Me2C=NO oder NH2NH2 oder HO2 Atom mit freiem Elektronenpaar befindet) 6 75% OTBDMS O O O OTBDMS + H H H H Anomerer Effekt z.B. größere Stabilität von α-Glykosiden gegenüber β -Glykosiden (stereoelektronischer Effekt, der z.B. eine Stabilisierung des einen freien Elektronenpaars durch Überlapp mit einem polare Gruppe (Heteroatom) an einem C-Atom antibindenden Orbital zwischen dem α-C und dem Heteroatom der polaren Gruppe: in α-Position zu einem lone pair Heteroatom (m. freiem Elektronenpaar) eines Het Heterosechsrings in R C axialer Position stabilisiert; von besonderer σ* orbital Bedeutung in der Zuckerchemie) Het R' Appel-Reaktion H H O Cl OH O Cl (Halogenierung von Alkoholen mit TriI2, PPh3, phenylphosphan und Imidazol O Br O Halogenverb. wie CCl4, H H Hexachloraceton od. OTPS OTPS Iod; Alternative zur sterisch besser zugänglich Verwendung von z.B. HO OH PPh3, CBr4 (Appel) N3 PBr3 od. SOCl2; O O LiN3, DMF (AzideinO Spezialfall d. Mukaführung) iyama-Redoxkonden120°C, 24h O 80% sation) HO HO Arbusov-Reaktion R1 R1 3 4 (Alkylierung von Estern P OR + R X dreiwertiger PhosphorR2 säuren mit Alkylhalogeniden zur Herstellung Me H Me H alkylierter Ester fünfO R wertiger PhosphorO säuren; SN2-Reakt. m. HO O R' P-Nucleophilen; bei H H H Verwendung von Phosphorigsäureestern P(OR)3 und X-CH2COOR‘ entstehen β -Alkoxycarbonylphosphonsäureester, Edukte für die HornerW.-E.-Reakt.; WittigHorner-Edukte auch herstellbar) R2 + P OR 3 X 73% Br OH O O O O (MeO)2P O H Me H O H R R' O Me H 7 R4 R2 H intramolek. HWE-Reakt. O P - R3 X Me H O O R1 - R4 1. BrCH2COCl, pyr., CH2Cl2, 0°C 2. (MeO)3P, 90°C I O H O i-Pr2EtN, LiCl, CH3CN, 25°C 89% Me H O H H R R' Arndt-EistertSynthese O R C O CH2N2 Diazomethan + Cl (Kettenverlängerung von Carbonsäuren um eine Methylengruppe mit 2 eq Diazomethan, Ag2O als Kat. und H2O od. ROH; enthält Wolff-Umlagerung als Teilschritt) CH R - N2 N2 CH C Keten O R C O 1. SOCl2 (od. PCl3) 2. CH2N2 3. MeOH, Ag2O, 65°C O Me COOH O CH2 OH O O (Kupplung von Diazonium-Ionen mit elektronenreichen Aromaten; Reduktion des Produkts liefert Amine: Alternative zur Sequenz Nitrierung + Reduktion) C O Me Azokupplung R O Me Me O 69% H O NH3+ COOH H HO NaNO2, HCl N N SO3- Na+O- H3O+-Aufarbeitung SO3H Baeyer-VilligerOxidation (Baeyer-Villiger-Umlagerung) (Oxidation von Ketonen zu Estern unter Verwendung von H2O2 od. einer Persäure; Regioselektivität bei unsymm. Ketonen folgt aus Wanderungstendenz der versch. Reste: CR3 > R2CH > Ar > RCH2 > CH3; Intermediat rechts oben ist das sog. CriegeeIntermediat) R1 C R2 O + R1 H+ C O H O O O R2 C H + O O R3 C O H R3 OR2 R1 C + O 8 OH R3 + C O H+ Baldwin-Regeln (Regeln, die den Verlauf von intramolekularen Ringschlußreaktionen vorhersagen) exocyclisch sp sp2 sp3 (dig) (trig) (tet) + + + + + + + + + + + + + Ringgröße 3 4 5 6 7 endocyclisch sp sp2 (dig) (trig) + + + + + + + (+: favorisiert; Ringgröße: Größe des gebildeten Rings; exo/endo: Stellung der Bindung zur Abgangsgruppe relativ zum gebildeten Ring; Hybridisierung des Zentrums, an dem Abgangsgruppe sitzt) Bamford-StevensReaktion H N H N Base SO2Ar H N N SO2Ar -ArSO2 H N (Alkene aus Tosylhydrazonen) N -N2 H Barbier-Reaktion (Erzeugung von Organometallverb. aus Halogeniden in Anwesenheit einer Carbonylverb. und in-situ-Reaktion dieser Teilchen miteinander) O Barton-McCombieDesoxygenierung (Substitution einer OH- R' Gruppe durch H in zwei R'' Schritten; erst Generierung eines Thioxoesters, dann radikalische Desoxygenierung mit n-Bu3SnH) 2 Äq. SmI2 THF, kat. FeCl3 I HO 65% 1. NaH, CS2 2. MeI H H R' R'' OH Barton-Reaktion (Oxidation einer Methylgruppe in γ-Stellung zu einem Alkohol zum Aldehyd; Alkohol bleibt erhalten; Nitrit-Ester9 n-Bu3SnH, AIBN PhCH3, reflux S O SMe H R' R'' H Photolyse; Nitrit-Ester aus Alkohol und Nitrosyl-Chlorid darstellbar) 1 . NOCl 2. hν 3. Hydrolyse H CH C OH C H C O C OH C C C Baylis-HillmanReaktion (C-C-Bindungsknüpfung zwischen α-Position eines aktivierten Alkens und einem elektronenarmen sp2Kohlenstoff; tertiäre Amine (meist DABCO = 1,4-Diazabicyclo[2.2.2] octan) als Kat.) BeckmannUmlagerung (Umlagerung von Oximen zu N-substituierten Carbonsäureamiden) BenzilsäureUmlagerung (Umlagerung von 1,2Diketonen zu α-Hydroxycarbonsäuren) 1 R C C O O R + OH 2 - C O BenzoinKondensation (Benzoine aus aromatischen Aldehyden) BergmanCyclisierung (Cyclisierung von Endiinen unter Aromatenbildung; das Diradikal 10 R1 O C OH R2 reagiert mit Wasserstoffdonatoren (oft 1,4Cyclohexadien) zu Aromaten) Beta-(Silyl-)Effekt (stabilisiert β -SilylCarbokationen; positive Ladung wird durch Hyperkonjugation stabilisiert; ähnliche stabilisierende OrbitalWechselwirkungen findet man auch in αSilyl-Carbanionen) Birch-Reduktion (Partielle Reduktion aromatischer Verbindungen mit Na od. Li in NH3(l); durch Abfangen des intermediären Carbanions mit Elektrophilen (z.B. Alkylhalogeniden) ergibt sich eine Alkylierungsmöglichkeit) Si σ p C R R OR OR COOH COOH 11 C MeO MeO AcO HO OMe AcO OMe OMe 10eq Li, NH3(l), -78°C; H OMe H NaOBz; NH4Cl H OH OH Li, NH3(l)/THF (1/1.75), -78°C, 93% H H BischlerNapieralskiIsochinolinSynthese CH2 CH2 NH C CH3 P 2 O5 O (Intramolekulare Vilsmeier-Reaktion; unter Wasserabspaltung verlaufende Cyclisierung von 2-Phenylethylamin-acylaten zu 3,4-Dihydroisochinolinen unter dem Einfluß von Phosphorpentoxid, Zinkchlorid u.a. Entwässerungsmitteln) Blanc-Reaktion (Chlormethylierung von Aromaten) Bouveault-BlancReduktion (Reduktion von Estern zu prim. Alkoholen mit Na in Ethanol; heute eher unüblich, außer für chemoselekt. Red. von Estern neben Carbonsäuren) O + H C EtO H O + HCl Na, EtOH O ZnCl2 Cl OH OH EtO 12 N Bredt’sche Regel (Doppelbindungen werden selten zu Brückenkopf-C-Atomen gebildet, da die p-Orbitale der benachbarten sp2hybridisierten C-Atome aus geom. Gründen meist nicht gut überlappen können.) Brook-Umlagerung (thermische Umlagerung α-silylierter Carbonylverb. oder anderer Silylverb. (Bsp.: BrookUml. in einer JuliaR Olefinierungs-artigen Reakt.) zu Silylenolethern; diese können z.B. in der MukaiyamaAldolreaktion eingesetzt werden od. mittels Saegusa-Oxidation R (Bsp.) in α,β -unges. Carbonylverb. umgewandelt werden; Triebkraft ist die Bildung einer gegenüber Si-C sehr stabilen Si-OBindung) SiMe3 Pd(OAc)2, C5H11 140°C R C5H11 CH3CN, 25°C O Browns Chlorboran (Ipc2B-Cl) dient der enantioselektiven Reduktion von Carbonylverb.; C5H11 OSiMe3 O Brook-Umlagerung Saegusa-Oxidation - O O R' SiR3 SO 2Ph n-BuLi R R' OSiR3 R SiR3 SO2Ph PhO2S R' Brook-Umlagerung OH Et N d Ipc2 B Et N O O O THF, -78°C Ipc2B-H wird zur asym13 O OSiR3 R Brown-Reagenz (Diisocampheyl-allylboran (Ipc2B-Allyl), chirales Reagenz zur asymmetrischen Allylierung von Aldehyden OHC (Crotylierung mit Ipc2B-Crotyl); R R' metrischen Hydroborierung eingesetzt) Bucherer-Reaktion (Überführung von Naphtolen in Naphtylamine durch Erhitzen mit wäßr. Ammoniumsulfit) Bürgi-DunitzPrinzip (Annäherung eines Nucleophils an einen Aldehyd (Keton) unter einem Winkel von 109° statt senkrecht; so werden Wechselwirkungen zwischen den π-Elektronen der C=O-Bind. und dem Nu minimiert) 109° O C Cadiot-ChodkiewiczVerfahren (1,3-Diine aus Bromoder Iodalkinen und terminalen Alkinen in Gegenwart von NEt3 und CuI (kat.); ähnlich StephensCastro-, Cacchi-, Sonogashira-Kuppl.) CuI (kat.), NEt3 Hex Hex Cu Br Ph CannizzaroReaktion (Disproportionierung von Aldehyden unter dem Einfluß von Alkalien in Alkohol u. Carbonsäure) 2 R O Base R CH2 H 14 OH + R COOH Hex Ph CBS-Reduktion (Corey-BakshiShibata-Reduktion) (Corey-Itsuno-Verfahren) (Enantioselektive Reduktion von Carbonylverbindungen mit chiralen Oxazaborolidin-Katalysatoren und achiralen Boranen (BH3, Catecholboran etc.) als stöch. Reduktionsmittel; der im Bsp. gezeigte Kat. wird als CBS-Katalystor bezeichnet und mit verschiedenen Resten R (H, Me, n-Bu etc.) standardmäßig verwendet) Ph Ph H Rklein O Rgroß N Ph O B R O BH3.THF Ph N R B H2B HO Rklein O H H Rgroß Rklein Rgroß (je nach Verwendung des (R)- oder (S)-CBS-Katalysators (Bsp. (S)-Kat.) kann man beide Enantiomere des Alkohols gezielt herstellen (oder Umwandlung der Enantiomere über Mitsunobu-Inversion)) Chan-Umlagerung (???) ChichibabinReaktion (Tschitschibabin-R.) (Herstellung von 2-Aminopyridinen u. -chinolinen durch Erhitzen der unsubstituierten Verb. mit Natriumamid (Aminierung; mit Natriumamid in fl. Ammoniak u. KMnO4 gelingt auch die Aminierung von Di,Tri- u. Tetrazinen)) Na + N + Na+ NH2 N - - NH2 N NH Na + H - H2 N H2O - NaOH 15 NH2 Chugaev-Reaktion (Tschugaeff-R.) (Olefinbildung durch Eliminierung von Xanthogensäureestern; ähnlich: Selenoxidpyrolyse) C C + NaOH / CS2 OH H C C S C C O S H H O - I- - SH therm. cis Eliminierung S + H3C I C C C C + O C SCH3 SCH3 XanthogensäureO -alkyl-S methylester COS + ClaisenKondensation (Kondensation von Carbonsäureestern zu β-Ketoestern; Bez. für Alkanolat-katalysierte Kondensationen von Verb. mit aktivierter CH2-Gruppe u. Estern die zu β -Oxocarbonsäureestern führen können) ClaisenUmlagerung (Reaktion 2) ist eine Aldolreaktion) O ∆ O O (herkömmlich) (thermische Umlagerung von Allylvinylethern bzw. von Allylarylethern zu γ,δungesättigten Aldehyden od. Ketonen bzw. ortho-Allylphenolen, [3,3]sigmatrope Umlagerung; oxoCope-Umlagerung) 16 ∆ OH H3C SH ClaisenUmlagerung (Eschenmoser-Variante oder EschenmoserClaisen) NMe2 (Verwendung des Dimethylacetals eines Di- R methylacetamids und OH eines Allylalkohols, thermische Umlagerung zu γ,δ-ungesättigtem Amid) OMe MeO OMe -MeOH O NMe2 NMe2 R -MeOH NMe2 R O [3.3] R O ClaisenUmlagerung (Johnson-Variante oder Orthoester-Variante) OMe OMe (Umsetzung eines OMe Orthoesters mit einem R Allylalkohol unter sauren Bed. in der OH Hitze, nach zweimaliger MeOH-Abspaltung entsteht ein γ,δ-unges. Ester) MeO -MeOH OMe R O OMe -MeOH OMe R O [3.3] R O ClaisenUmlagerung (Carroll-Variante) (Diketen wird durch einen Allylalkohol geöffnet, nach der Umlagerung wird CO2 abgespalten; es entsteht γ,δ-ungesättigtes Keton) O HO ClaisenUmlagerung (Arnold-Variante) (Einsatz von Allylestern, stark basische Bed. nötig; es entsteht H O O OH R 17 -CO2 OLi O O O O O O COOH R OH O BuLi O OH R O R γ,δ-ungesättigte Carbonsäure) ClaisenUmlagerung (Ireland-Variante) (Einsatz von Allylestern, allerdings Überführung in Silylketenacetale, Umlagerung bei RT unter neutralen Bed.; H+ führt am Ende zu γ,δ-ungesättigten Carbonsäuren) OLi Anfang wie Arnold-Var. O R ClSiR'3 O OSiR'3 R ClemmensenReduktion (Reduktion von Aldehyden und Ketonen zu Kohlenwasserstoffen Zn / Hg O mit Zn/Hg und HCl; HCl R CH2 R' saure Bed.; s.a. WolffR R' Kishner-Red.; weitere Alternative: redukt. Entschwefelung von Dithioacetalen mit Raney-Ni/H2) Cohen-Verfahren SPh Li Li (Reduktive Lithiierung von Alkylarylsulfiden) 2eq Collins-Oxidation (Collins-Reagenz: Py⋅½CrO3; prim. Alkohole werden zu Aldehyden, sek. Alkohole zu Ketonen oxidiert) 1/2 CrO3 N 18 + Li+-SPh OSiR'3 O R Collman-Reagenz ([Dinatriumtetracarbonylferrat(II)] Na2[Fe(CO)4]·1.5 Dioxan) Bsp.: dient zur Synth. von Carbonyl-Verb., Estern, Amiden u. Carbonsäuren aus Alkyl- u. Acylhalogeniden od. Carbonsäuren; hohe Ausbeuten, Toleranz anderer funkt. Gruppen (Ketone, Nitrile etc.); Umpolung: Carbonylkohlenstoff reagiert als Nucleophil Cope-Eliminierung (Eliminierung von Aminoxiden (aus Aminen durch Ox. z.B. mit H2O2) zu Olefinen) Ar Se+ OH H HH + Ar Se OH H H (syn-Elim., die nach einem zur Cope-Elim. analogen Mechanismus verläuf Cope-Umlagerung H5 C6 (therm. Isomerisierung von 1,5-Dienen, konzertierte [3.3]sigmatrope Umlagerung; trägt das Edukt in 3- oder 4-Position einen Substituenten (z.B. OH), mit dem die neue Doppelbindung ein konjugiertes System ausbilden kann, so verläuft sie besonders gut und irreversibel, da das Cope-Produkt zum Aldehyd od. Keton tautomerisiert (oxy-Cope-Variante, s. Bsp.)) Corey-FuchsVerfahren (Transformation eines Aldehyds in ein Alkin) 3 2 1 1' 3' CHO N H EtOOC OBn CBr4, PPh3, CH2Cl2, RT 98% Wittig-R. OBn Br N H EtOOC OBn 1 1' 2' 1eq n-BuLi THF, -78°C 80% Br Lithiierung [1,2]-Umlagerung Corey-Fuchs-Verfahren 19 3 3' 2' OBn 2 H5 C6 OBn N EtOOC H OBn H Corey-KwiatkowskiReaktion (Acylierung von metallierten Phosphonsäureestern zu β -Ketophosphonsäureestern, Edukten für die Horner-W.-E.-Reakt.) Corey-WinterReaktion (Olefinsynthese durch Eliminierung vicinaler Diole; sterospezif. Fragmentierung von Thiocarbonaten zur Herst. enantiomerenreiner Alkene; syn-Diole: EOlefine, anti-Diole: ZOlefine; syn/anti bezogen auf C-Kette in Zickzackschreibweise, für cycl. Systeme ist so z.B. trans = syn) O OMe Li+C-H P (OMe) 2 2 O N N THF, -78°C 55% OMe OMe O (MeO)2P O Cl OH + S C Cl / O S P(OC2H5)3 O OH (+)-transCyclooctandiol Corey-WinterSynthese Cram-/CramChelat-Modell (Modell zur Vorhersage des stereochemischen Verlaufs des Angriffs eines Nucleophils auf einen α-chiralen Aldehyd) 20 ( _ )-(E)Cycloocten CurtiusUmlagerung (Abbau von Säureaziden zu Isocyanaten R-N=C=O; diese können dann weiter umgewandelt werden, z.B. in Amine) R1 C N + N N R1 - N2 O N C O + R2 + H2 O R1 NH2 R1 - CO2 NH C R1 OH NH OH OR2 C O O Carbamins ure Urethan N=N=N-P(O)(OPh)2 NEt3, tert-BuOH ∆ tert-BuOH OH NHBoc N C O O 1,3-Dipolare Cycloaddition (Cycloaddition eines 1,3-Dipols an eine elektronenarme Mehrfachbindung zu einem fünfgliedrigen Heterocyclus, z.B. Zwischenschritt bei Ozonolyse) _H2C + N _H2C N N N + _ N + H3COOC H N Umlagerung N OtBuPh2SiO + N OSitBuMe2 [2+2]Cycloaddition N tBuPh2SiO BnO N O O O O 1. tBuOK 2. Ethen, hν Ethen hν AcO CH2 COOCH3 COOCH3 OBn (Photochemische Dimerisierung von Alkenen) CH AcO Danishefsky-Dien (spezielles, funktionalisiertes elektronenreiches Dien für DielsAlder-Reaktionen; die h d Ti 21 43% OSitBuMe2 entstehenden Trimethylsilyl-Enolether können leicht zu Ketonen hydrolysiert werden) Darzens(Glycidester)Kondensation R3 R1 C + Cl O R2 (α,β-Epoxycarbonsäureester aus Carbonylverb. und α-Halogenestern) R1 COOR4 CH -O R3 C C COOR4 R2 Cl Base - Cl - R1 R2 O COOR4 R3 DDQ (4,5-Dichlor-3,6-dioxocyclohexa-1,4-dien-1,2dicarbonitril, DDQ = Dichlorodicyanoquinone; Reag. zur oxidat. Abspaltung von pMethoxybenzyl(PMB)Schutzgruppen (Alternative: CAN Cer(VI)ammoniumnitrat (NH4)2Ce(NO3)6, BnO wird mit DDQ od. CAN nicht gespalten)) Dehydratisierung von Alkoholen (a) Mesylatbildung und Eliminierung mit Base (MsCl/NEt3) NC CN O O Cl Cl (Findet in der org. Synth. zur Einführung von Doppelbindungen durch Dehydrierung, zur Oxidation von Hydroxy-Gruppen, zur Aromatisierung sowie bei Cyclisierungen Verwendung. Oxidationsmittel: wird zum Hydrochinon reduziert.) a) OH O O S CH3 Cl NEt3 b) mittels BurgessReagenz (u. NEt3) 22 c) mittels Martins Persulfuran) MeO2C O N S O OH NEt3 b) (Aktivierung einer OHGruppe als Abgangsgruppe auch durch Protonierung oder c) Lewissäure (saure Bed.) mögl.; OH PhC(CF3)2 O Ph S Ph PhC(CF3)2 O Hofmann- vs. SaytzewProdukt) Delépine-Reaktion (Primäre Amine durch Reaktion von Alkylhalogeniden mit Hexamethylentetramin (Urotropin)) R + [(CH2)6N4-CH2-R] X X + (CH2)6N4 DemjanovUmlagerung (Umlagerung von Carbokationen, die durch N2-Abspaltung aus Diazoniumionen (aus Aminen durch Diazotierung) gewonnen werden; verläuft unter Ringerweiterung oder -verengung) Dess-MartinPeriodinanOxidation (milde Oxidation primärer und sekundärer Alkohole zu Aldehyden bzw. Ketonen; selektive Oxidation primärer neben sekundären Alkoholen möglich, Ox. α,β -unges. Alkohole möglich; basenfrei, aber schwach sauer) 23 - HCl EtOH R NH2 Diazotierung (Diazoniumsalze aus primären aromatischen Ar Aminen) DieckmannKondensation (intramolekulare Claisen-Kondensation) + ArN NH2 + HONO CH2 N CH COOR + NaO R (H2 C)n COOR (H2 C)n COOR - OR - COOR COOR (H2C)n O 24 + H +, - CO2 - R OH (H2C) n+1 O Diels-AlderReaktion ([4+2]Cycloaddition; endo-Präferenz; cisPrinzip) Di-π-MethanUmlagerung R R' R R' hν (ZimmermanUmlagerung) (Photochemische Umlagerung von 1,4-Dienen zu Vinylcyclopropanen) O Benzol, hν 90% 25 O Dötz-Reaktion (Benzoanellierung über Chrom-Carben-Komplexe) OCH3 OCH3 R Cr(CO)5 + R' OH Edman-Abbau (Sequenzbestimmung von Oligopeptiden durch Abbau vom Nterminalen Ende aus mit PhN=C=S; CF3COOH (kalt), NEt3; CF3COOH (heiß)) R Cr(CO)3 R' -CO N C S H2N + R1 O CH C NH R2 O CH C NH Peptid Peptid NH Phenylisothiocyanat S NH C NH R1 O CH C NH R2 O CH C Thioharnstoff-Derivat R1 N + NH H2N R2 O CH C NH Peptid S O 2-Anilino-4H-thiazol-5-on-Derivat verkürztes Peptid, zum weiteren Abbau S N O 3-Phenyl-2-thiohydantoin-Derivat (PTH-Aminosäure) NH R1 26 Enderssches RAMP/ SAMP-Verfahren O O (Verfahren zur Gewinnung enantiomerenreiner α-alkylierter Carbonylverb. über chirale Aza-Enolate; als chirale Reagenzien werden die von (R)-/(S)-Prolin abgeleiteten (R)-/(S)Aminoprolinolmethylether (RAMP/SAMP) eingesetzt; bes. gut geeignet für Aldehyde, da deren Überführung in Enolate oft nicht quantitativ gelingt und so Aldolnebenreaktionen auftreten) N H + H2N Zn/HOAc MeO N N SAMP O3; Me2S O MeO N N N MeO OMe N LDA N Li N I MeO En-Reaktion En (Addition einer elektronenarmen DoppelH bindung (Enophil) an MeOOC MeOOC ein Olefin mit allyliEnophil schem Wasserstoffatom COOMe COOMe (En)) (Reaktbed.: FeCl3/Al2O3, CH2Cl2, -78°C->20°C) Erlenmeyer-Regel (Aus Molekülen mit zwei OH-Gruppen an einem C-Atom wird in der Regel Wasser eliminiert und es bildet sich eine Carbonylgruppe) EschenmoserTanabe-Fragmentierung (Alkinone mit 1,5Abstand zwischen Keton und Dreifachbindung aus α,β Epoxyketonen und O O p-TosNHNH2 CH2Cl2, HOAc 71% 27 O Hydrazinderivaten; erst entstehen Hydrazone, die anschließend fragmentieren) Esterpyrolyse (Olefine durch Pyrolyse von Carbonsäureestern) R O H 300-350°C O RCOOH + Evans-AldolReaktion (Asymmetrische Aldolreaktion; die Stereoselektivität wird meist allein vom chiralen Oxazolidinon-Evansauxiliar an der Enolatkomponente kontrolliert; man erhält nur syn-Aldole; Verwendung von Borenolaten; die Auxiliare werden aus enantomerenreinem Valinol, Phenylalaninol od. Norephedrin synthetisiert; über die HeathcockVariante, bei der mit Lewis-Säuren (z.B. AlEt2Cl) vorkomplexierte Aldehyde mit den Evansschen Borenolaten umsetzt werden, erhält man anti-Aldole; eine weitere asymm. Aldolreaktion, die chirale Hilfsgruppen am Enolat verwendet, ist die Masamune-Aldolreaktion) (CH3)3CCCOCl, Et3N, Et2O, -78°C -> 0°C (mixed anhydride); O OH N O Li N O Ph O O O OTPS O Ph n-Bu2BOTf, CH2Cl2, -78°C Et 3N, -78°C -> 0°C; (73%; >98% diastereoselect.) 1, -78°C -> -10°C; 30% H2O2 1 OH O N OTPS Ph OMe O O R' OMe O nBu B nBu N O O O R Ph (Z)-Borenolat LiBH4, H2O/Et2O 0°C -> 25°C 98% OH OH OTPS OMe 28 Evans-Synthese αchiraler Carbonsäuren (Synthese enantiomerenreiner α-alkylierter Carbonsäuren mit Hilfe verschiedener chiraler Evans-Auxiliare und der stereoselektiven Bildung der Z-Enolate; ein ähnliches Verfahren ist das HelmchenVerfahren mit einem Propionsäureester eines Campherderivats) FavorskiiUmlagerung (Wallach Degradation) N O O O O N O Me iPr Ph 1. LDA, THF -78°C 2. RX 3. chromatogr. Reinigung 4. LiOOH, wäßr.THF 1. LDA, THF -78°C 2. RX 3. chromatogr. Reinigung 4. LiOOH, wäßr.THF O O OH OH R C O R C C H O X + -OR - R OH (Umlagerung von αHalogenketonen mit Alkoholaten zu Carbonsäureestern; verwendet man Hydroxide od. Amine als Basen, erhält man Säuren bzw. Amide) C + -OR / R C C O X OH -X- O C H Felkin-Anh-Modell (Modell zur Vorhersage des stereochemischen Verlaufs des Angriffs eines Nucleophils auf einen α-chiralen Aldehyd) 29 C C OR O Fétizon-Reagenz (???) carbon-FerrierUmlagerung (???) FinkelsteinReaktion (Umhalogenierung von Alkylhalogeniden; oft mit NaI in Aceton; eine Umwandlung R-OTf nach R-I auch mögl.) Fischer-IndolReaktion (Indole aus Arylhydrazonen durch Erhitzen in Gegenwart eines Katalysators (MHal, bes. ZnCl2, Lewissäuren)) Fischer-Veresterung BnO (saure Veresterung; reversibel) O O 1. H2O2, LiOH, H2O (Hydrolyse d. Imids zur Carbonsäure) 2. EtOH, (EtO)3CH, CH3SO3H N 95% O Fleming-TamaoOxidation (???) 30 BnO H COOEt Friedel-CraftsAcylierung (Acylierung von Aromaten mit aktivierten Carbonsäurederivaten (Chloride, Anhydride) unter Lewissäure-Katalyse) Friedel-CraftsAlkylierung (Alkylierung von Aromaten mit Alkylhalogeniden (-triflaten etc.) unter Lewissäure-Kata(Edukt üblicherweise nicht Alkohol, sondern Halogenid oder Triflat.) lyse; Problem: Produkte reaktiver als Edukte) FriedländerChinolinsynthese (Kondensation von oAminobenzaldehyden mit Carbonylverbindungen) O Fries-Umlagerung (Umlagerung von Phenylestern zu Acylphenolen, meist mit kat. AlCl3) O C OH OH R O C AlCl3 + C O 31 R R Fritsch-ButtenbergWiechell-Umlagerung (Umlagerung von Olefinen zu Alkinen) (???) Gabriel-Synthese (Primäre Amine durch Spaltung von Phtalimiden) O O + N K Cl R N R - KCl O O + 2 KOH COOK + COOK Garner-Aldehyd (???) 32 H2N R GattermannSynthese (Formylierung von Aromaten; Alternative: Vilsmeier-Haack) Gattermann-KochSynthese (Formylierung von Aromaten) Gilman-Cuprate (z.B. Me2CuLi; Cuprate dienen als Quellen von C-Nucleophilen, sie sind in der Lage Abgangsgruppen (OTf etc.) an sp2-C-Atomen zu substituieren (-20°C), Epoxide werden erst bei RT geöffnet; Reaktion erfolgt mit Säurechlorid, aber nicht mehr mit Keton; selektive 1,4-Addition an α,β -unges. Ketone, O wie auch Normant- und Knochel-Cuprate; OTf Me2CuLi, THF -20°C 82% O Bu2Cu-Li+ H+ Gilman-Cuprat Bu Knochel-Cuprate O O reagieren mit Aldehyden und dulden viele Normant-Cuprat: (H2C=CH)2Cu-+MgBr funkt. Gruppen (Ester, Knochel-Cuprat: NCCH2CH2Cu(CN)-+ZnHa Keton, Cyano, Chlor, Amine, Amide, Dreifachbind.) = Vorteil von Zn-Reagenzien gegenüber Li- und GrignardReagenzien, ähnliche Reaktivität wie TiOrganyle) 33 Me Glaser-Reaktion (EglintonKupplung) (Kupplung von terminalen Alkinen; Glaser: Cu(I)-Salz als Kat., NH4OH-Lsg., Luft als Ox.mittel zu Cu(II) Eglinton: stöch. Cu(II)Salz, Pyridin als Base) Glycolspaltung (Oxidative Spaltung vicinaler Diole; Blei(IV)-acetat wird in org. LM eingesetzt, in wäßr. Lsg. kann man Periodsäure HIO4 verwenden (Malprade)) HO OH O Pb(OAc)4 O + Gomberg-Bachmann-Reaktion (Synthese unsymmetrischer Biphenyle; das entstehende Phenylradikal kann auch mit anderen vorhandenen subst. Aromaten weiterreagieren) Grignard-Reaktion (Addition von magnesiumorganischen Verbindungen an polare Mehrfachbindungen) 34 CH3 N GrobFragmentierung ap CH3 N ap (Doppelte ap-Eliminierung) (Nicht enolisierbare Ketone der Form Ar-CO-CR3 werden durch Natriumamid in einen aromat. Kohlenwasserstoff u. ein Amid einer sterisch aufwendig substituierten Carbonsäure gespalten) = Cl H H Haller-BauerReaktion Ar C CR3 CH3 N 1. NaNH2 2. H2O Ar H + R3C C NH2 O O (2. Bsp. etwas abgewandelte Version) Haloform-Reaktion (Oxidative Spaltung von Methylketonen (und Acetaldehyd) zu Carbonsäuren mit Halogenen X2 (X = Cl, Br, I) und Base) O HOOC Br2, NaOH Hammond-Postulat Bei einer endergonischen Reaktion ähnelt der ÜZ energetisch und strukturell (Aussage über die Gestalt des Übergangszustands chemischer Reaktionen) den Produkten; endergonische Reaktionen verlaufen also über späte ÜZ. Umgekehrt ähnelt bei einer exergonischen Reaktion der ÜZ energetisch und strukturell den Edukten; exergonische Reaktionen verlaufen also über frühe ÜZ. Die unterschiedlichen Energien möglicher Produkte einer Reaktion beeinflussen die ÜZ endothermer (endergonischer) Reaktionen also sehr stark (produktähnliche ÜZ), während bei exothermen (exergonischen) Reaktionen 35 die frühen ÜZ alle sehr eduktähnlich und somit untereinander alle sehr ähnlich sind. Als Folge davon unterscheiden sich weniger reaktive, endotherme Reaktionen stärker in den zu den versch. mögl. Produkten gehörenden ÜZ voneinander als exotherme Reaktionen und verlaufen daher selektiver (Reaktivitäts-Selektivitäts-Prinzip). Heck-Reaktion (Pd-katalysierte Arylierung/Alkenylierung von Olefinen; als Alkenylierungs-/Arylierungs-Reagentien kommen Aryl-, Hetaryl-, Alkenyl-, Benzylhalogenide od. –trifluormethansulfonate in Frage; trans-selektiv, isomerisierungsfrei) Hell-VolhardZelinskii-Reaktion (α-Halogenierung von Carbonsäuren; statt P können auch die Phosphortrihalogenide verwendet werden) HendricksonMcMurry-Reagenz (N-Phenylbisimid der TrifluormethansulfonO OSO2CF3 säure Tf2NPh; in VerLDA, -78°C bindung mit einer Base Tf2NPh (LDA, KHMDS etc.) dient es zur Generierung von Enoltriflaten, (Bildung des „kinetischen Enolats“) möglichen Substraten für Pd-vermittelte C,CKupplungen) Henry-Reaktion (Nitroaldol-Reaktion; RCH2NO2 als methylenaktive Komponente; es existiert enantiose36 lekt. katalysierte Variante mit Heterodimetallkatalysatoren) H N HofmannEliminierung + N CH3 CH2 H - - AgI (Umwandlung von Aminen in Olefine durch Eliminierung; therm. Spaltung eines quartären Ammoniumhydroxids in ein Olefin u. ein tertiäres Amin; Hofmann vs. Saytsev) (H3C)2N - H2O CH2 1. + H3C I 2. + Ag2O, H2O 3. HofmannUmlagerung (Abbau von Carbonsäureamiden zu primären Aminen, die 1 C-Atom weniger enthalten; Oxid. des Amids mit Br2 od. Cl2 in alkal. Lsg. führt zur Bldg. eines Isocyanates; aus diesem entsteht dann durch Wasser-Addition u. anschließende Decarboxylierung der gebildeten Carbaminsäure das Amin) H3C 1. + H3C I 2. + Ag2O / H2O CH3 O R C O R C N Br (H3C)3N R - HBr - CH2 + CH2 H2C CH CH O + Br2 NH2 CH2 Na + + C NH Br R - NaBr OH CH2 CH2 CH2 CH CH2 R NH2 NaOH - H2O N C O + H2O O R NH C OH Horner-WadsworthEmmons-Olefinierung (C=C-bildende Kondensation zwischen dem LiNa- oder K-Salz eines β-Keto- oder β-(Alkoxycarbonyl)phosphon37 - CO2 säuredialkylesters und einem Aldehyd (Keton) bzw. allg. zw. Aldehyd und anderen metallierten Phosphonsäuredialkylestern (mit Subst. m. –M-Effekt am Carbanionzentrum: Alkenyl, CN etc.); es entstehen α,β -unges. Ketone bzw. Ester; trans-Selektivität) S TBSO nBuLi, THF -78°C -> RT 75% O OTBS S O N P N TBSO OTBS OEt OEt Horner-WadsworthEmmons-Olefinierung (Still-Gennari-Variante) (Verwendung von (F3C-CH2-O)2P(O)R und K-haltigen Basen (KHMDS etc.) und 18Krone-6; cis-Selektivität) O K (F 3C CH2 O)2 P R Me O 18-Krone-6 Hückel-Regel (In cyclisch konjugierten planaren Verbindungen mit (4n+2) πElektronen kann nach Hückel aromatisches Verhalten erwartet werden.) Hünig-Base (Ethyl-di-isopropylamin DIEA; starke, wenig nucleophile Base, die in Eliminierungs-Reaktionen eingesetzt wird; andere N-Basen m. ähnlichen Eigensch.: DBN, DBU u. 2,6-Ditert.-butylpyridin) COOMe N 38 R Me COOMe HunsdieckerReaktion (Decarboxylierung von Carbonsäure(silber)salzen; X meist Br) Hydroborierung (Addition von Boranen an Olefine; syn-stereospezifisch, regioselektiv: B an weniger gehindertes Zentrum (anti-Markownikow); höhere Regioselektivität mit 9BBN; mit chiralen Borreagenzien (z.B. Ipc2BH) sind asymmetrische Hydroborierungen möglich; siehe auch CBS-Reduktion) 1. BH3.Me2S (Hydroborierung) 2. ICl (Aufarbeitung m. "I+") O O 72% I O O H H Cl Cl CH2 COOCH3 CH2 1. (+) (IPC)2BH COOCH3 HO 2. [O], NaOH 92% Enantiomeren-Überschuß O BH + HC C C6H5 H O O B C O C C6H5 H H2 O 2 / NaOH H H C HO 39 C C6H5 Keto-EnolTautomerie H C O CH2 C6H5 H B 9- Borabicyclo[3.3.1]nonan (9-BBN) BH3 + CH3 2 H + H3C BH3 CH3 H H3C H3C BH H3C α− Pinen 2 (+)-Di-3-pinanylboran (Diisopinocamphylboran) [(IPC)2BH] (geeignet für stereoselektive H) H3B . S(CH3)2 Boran-dimethylsulfid-Komplex CH3 (H3C)2CH C Thexylboran (1,1,2-Trimethylpropylboran BH2 CH3 O BH Catecholboran (1,3,2-Benzodioxaborol) O HydroperoxidUmlagerung (Tertiäre Hydroperoxide lagern sich im Sauren um; Cumolhydroperoxidumlagerung (Bsp.) dient zur techn. Synthese von Phenol und Aceton) O H2SO4 Ph + O OH PhOH Iodlactonisierung (Lactonisierung mit Iod und einer Base in einer Verb. mit COOH und C=C-Bindung über I I2 Iodonium-Stufe (SteKHCO3 reokontrolle durch HO O stereospez. Öffnung des Iodonium-Ions); O O Dehalogenierung z.B. (Es entsteht natürlich ein Racemat als Produkt.) mit Bu3SnH od. (Me3Si)3SiH und AIBN; analog: Bromlact. bzw. –veretherung) 40 NaOCl (aq.) Jacobsen-Kat. CHCl2 JacobsenEpoxidierung O 84% (92% ee) (Asymmetrische Epoxidierung mit NaOCl (aq.) und dem Jacobsen-Kat.; Selektivität über einfaches Schema vorhersagbar (s. Bild)) H H N N Mn tBu O O tBu Cl tBu tBu L S H H H N H O N Mn O O tBu tBu tBu tBu Jones-Oxidation (Jones-Reagenz: CrO3, verd. H2SO4, Aceton; sekundäre Alkohole werden zu Ketonen und primäre Alkohole (meist) zu Carbonsäuren oxidiert) Julia-Epoxidierung (???) Julia-(Lythgoe-) Olefinierung (C=C-Bildung durch Addition α-lithiierter primärer Alkylphenylsulfone an Aldehyde und anschließende Umsetzung der Lithiumalkoholate mit R OTBS O SO2Ph R N H + Li Me Me TEOC 1. THF, -78°C 2. Ac2O AcO R SO2Ph 5% Na/Hg Me Me Me CHO 41 77% Me Acetanhydrid zu (β Acetoxyalkyl)phenylsulfonen und Reduktion mit Na/Hg; transProdukt überwiegt bei weitem) Keck-Allylierung (Allylierung von Aldehyden mit Allyl-Tributylzinn und BF3Etherat (bzw. Lewissäure), Stereokontrolle bei chiralem Aldehyd durch 1,2-asymm. Induktion (Felkin-Anh) und 1,3asymm. Induktion (Evans-Modell)) KnoevenagelKondensation R1 Base (Kondensation von H+ C O + H2C C CH R 1 Aldehyden oder - lO R2 Ketonen mit aktiven _ l R2 R1 Methylenverbindungen H + -Kat. oder Nitromethan (hier C CH R 1 C C anschl. E1cb-Elim.); H O 2 HO R 2 R2 Kondensation m. Nitroalkanen wird oft R 1 ,R 2 = C OR , CN , NO 2 u.a. CH , C R , C OH , als Henry-R., die mit O O O O Phosphonsäuredialkylestern als Horner-W.E.-R. u. die mit Lithiumtrimethylsilylalkanen als Peterson-Olefi- (Reakt. in schwach basischem (z.B. Piperidin) od. neutralem (z.B. Piperidiniumacetat) Milieu) nierung bezeichnet) Kolbe-NitrilSynthese (Nitrile aus Alkylhalogeniden; erwärmen R X + CNeiner wäßr. alkohol. Lsg. eines Alkalicyanids (z.B. NaCN) mit einem Alkylhalogenid; unter SN1-Bedingungen R CN + X 42 - können, z.B. mit tert.Alkylhalogeniden, auch Isonitrile entstehen) Kolbe-SchmittReaktion (Carboxylierung von Phenolaten – Salicylsäure-Synthese) KrapchoDecarboxylierung (Decarboxylierung geminaler Carbonsäureestergruppen mit MeOOC LiCl (NaCl) in H2O und COOMe DMSO in der Hitze) NaCl, H2O, DMSO, 150°C 92% COOMe KulinkovichReaktion (Cyclopropanierung in Gegenwart einer Tiorganischen Spezies u. nach Grignard-Reakt.) (???) Lemieux-Johnsonu. Lemieux-von Rudloff-Oxidation (Oxidative Spaltung von Olefinen; Alternative zur Ozonolyse) O NaIO4 (stöch.) OsO4 (kat.) NaIO4 (stöch.) KMnO4 (kat.) O O O NaIO4 (stöch.) OsO4 (kat.) Lemieux-Johnson-Ox. 43 NaIO4 (stöch.) RuO2.2 H2O (kat.) od. RuCl3.H2O (kat.) O OH OH O O Lemieux-von Rudloff-Ox. OH O R Leuckart-WallachReaktion (Reduktive Aminierung einer Carbonylverbindung mit einem sek. Amin und Ameisensäure) C + O HN N C R C H R R O C + N+ R H R R +C _ N - H2O R R R H+ O N + H C H + CO2 Lindlar-Katalysator (mit CaCO3/PbO/Chinolin od. mit BaSO4 vergifteter Pd-Kat. für Hydrierungen; cisHydrierung von Alkinen zu Alkenen möglich) HO OH Lossen-Umlagerung (Umlagerung von Hydroxamsäuren in Isocyanate; letztere lassen sich zu prim. Aminen hydrolysieren) Luche-Reduktion O R + C NH OH R O (H3C - H3C CO)2O COOH + H2O N C O Isocyanat O (Luche-Reagenz: Natriumborhydrid, Certrichlorid; chemoselektive Reduktion einer Ketofunktion neben einer Aldehydfunktion möglich, da nur elektronenreicheres Keton selektiv komplexiert und so aktiviert wird; Red. eines Aldehyds neben einem Keton ist mit NaBH4 bei –78°C mögl.) H2, Lindlar-Kat. Chinolin, CH2Cl2MeOH 25°C ~50% HO O R od. Base C NH O CO CH3 R NH CO OH Carbaminsäure CeCl3; NaBH4, MeOH OH O - H3C COOH - CO2 R OH H 44 NH2 MajetichCyclobutanAnellierung (???) MalonesterSynthese (Alkylierung von Malonsäureestern (methylenakt. Verb.) mit Alkylhalogeniden und Base) R1OOC R1OOC Base CH2 R1OOC Malonester _CH + HOOC R X R2 C 1 H R OOC R2 C - R1 OH R1OOC - X- R1OOC H + , H2O, 2 HOOC - CO2 H R2 CH2 COOH NC CH2 COOR NC CH2 , H3C NC Malonsäuredinitril Mannich-Reaktion (Aminomethylierung C-H-acider Verbindungen mit Aldehyden und Aminen; Produkte heißen Mannich-Basen und sind wichtige Zwischenstufen in Synthesen; intramolekulare Variante: Mannich-Cyclisierung, Pictet-Spengler-Reaktion) H C O C CH2 O Acetessigester NR 12 1 + R NH 2 H C OH H H H C + 1 NR 2 + H , COOR H2C C H+ - H2O R2 Cyanessigester H + 1 NR 2 C H Imminium-Ion H3C C R2 O OH EnolKeto-Form der akt. Wasserstoff-Komponente 1 - H+ CH (H3C) 2C O, H3 C NH2 CH2 CH2 R2 C O H3C O H2C R2 N N H2C CH O O Tropinon 45 Me N H Matteson-Reaktion Me N+ CN N H N CN HO MeO B OMe (Matteson-Boronsäureesterhomologisierung) MeO 1. RMgBr 2. H3O+ HO HO OH O (s) B R HO (s) R B O (Umsetzung von BoronHO OH säureestern RB(OR‘)2 (s) mit Dichlormethyllithi= um LiCHCl2, die zu HO einem Einschub der (s) (s) LiCHCl2 ZnCl2 CHCl-Einheit in die O Cl Cl O O O -100°C 25°C S O Kohlenstoff-Bor-Bin(s) B B B H dung R-B führt; EinH O R R Cl R schub erfolgt unter ZnCl2-Katalyse hochsteR'Li, -78°C; 25°C (via Bor reoselekt.; anschl. Addition eines AlkyllithiumH R''' O H oder Grignardreagenzes H O (s) R B R führt zu Substitution (s) B O des zweiten Cl-Atoms R' R' O R'' H unter vollständuger Inversion; diese H2O2, 1. LiCH(OMe)SPh 2. HgCl2 Sequenz kann 3. H2O2, ph 8 NaOH wiederholt werden; bei H R''' 1. MeLi Verwendung chiraler H R''' 2. AcCl H Boronsäureester R CHO H 3. H2N-OSO3H; H2O * RB(OR )2 (z.B. mit R OH R' Pinandiolen) können R'' H R''' H R' neue Stereozentren H R'' H R NH2 selektiv aufgebaut werden) R' R'' H (Bei Verwendung der aus (+)-α-Pinen stammenden Hilfsgruppe erhält man im Additions-Umlagerungsschritt erfahrungsgemäß ein (S)-konfiguriertes Zentrum.) 46 McMurry-Kupplung (Reduktive Kupplung von Aldehyden und Ketonen mit niedervalentem Titan zu Olefinen; Ti-vermittelte PinakolKupplung) MeerweinPonndorf-VerleyReaktion (Reduktion von Aldehyden oder Ketonen mit Aluminiumtris(isopropylat) als Kat. in i-Propanol; [(H3C)2CHO]2Al O R1 Al[OCH(CH3)2]2 O H3C C C O CH3 R1 H R2 Rückreaktion Oppenauer-Oxidation: Al-tertO H butylat mit Aceton auf Alkohol einwirken MeOOC H lassen) + CH Al(Oi-Pr)3 i-PrOH H C O H3C R2 H O H H3C OH H O H O H Meerwein-Salze (Trialkyloxonium-Salze Ph z.B. [(H3C)3O]+BF4–, die als starke Alkylierungsmittel in der org. Chemie Verw. finden) OH O S OH t-Bu Me3OBF4, CH2Cl2 OH Ph O S OH Michael-Addition (1,4-Addition C-Hacider Verbindungen (+Base, d.h. von Enolaten) an α β ungesättigte 47 Me t-Bu ten) an α,β -ungesättigte Carbonylverbindungen (bzw. akzeptorsubst. Olefine) zu 1,5-Diketonen) Mitsunobu-Reaktion (Veresterung (Kondensation) von Alkoholen mit Carboxylaten (Nucleophilen) mittels Dialkylazodicarboxylaten (z.B. DEAD) und Triphenylphosphin unter Inversion (SN2); anschließende Verseifung führt zum invertierten Alkohol (Mitsunobu-Inversion)) (Mitsunobu-Alkylierung: bei Verwendung als Alkylierung) (aus ω-Hydroxycarbonsäuren erhält man so in guten Ausbeuten und unter Inversion Lactone; diese RedoxKondensation ist auch zur Synth. von Makro(dio)liden gut geeignet) BnO O OBn N H O SiMe3 OH Me3Si DEAD, PPh3, THF, RT 77% Mosher's Acid (wird verwendet, um die Enantiomerenreinheit von Alkoholen und Aminen zu bestimmen (NMR); weiterhin Bestimmung der absoluten Konfiguration organischer Verb. mittels Mosher-Estern und NMR-Spektroskopie mögl.) 48 O BnO N O OBn Mukaiyama-Aldolreaktion (Aldolreaktion, bei der als Enolatkomponente Silylenolether eingesetzt werden; die Reaktion verläuft nur unter Lewis-Säure-Katalyse BnO ab; bei Verwendung chiraler Aldehyde läßt sich die Stereoselektivität nach dem FelkinAnh-, Cram-Chelat- od. Evansschen 1,2-/1,3asymm. InduktionsModell erklären; bei Verwendung einer chiralen Lewis-Säure liegt eine enantioselektiv katalysierte Reaktion vor) Mukaiyama-Redoxreaktion (Reaktion von Alkoholen (RR’OH), Ph3P und Verbindungen X-Y zu einem Substitutionsprodukt RR’X, Ph3P=O und H-Y; Inversion; Abgangsgruppe am Alkohol analog Mitsunobu-Inversion) BnO BnO TiCl4 + CHO Ph (Z) OH OH O O 91 : 9 R R' R X R' O=PPh3 Ph3P Y OH X X Hal SPh Hal Hal SPh Hal CHal3 = z.B. Y O N NazarovCyclisierung (Cyclisierung von Divinyl- od. Allylvinylketonen zu Cyclopentenonen; gleiche Prod. wie bei Pauson-KhandR.; bei Verwendung Trimethylsilylsubstituierter Verb. können Produktgemische vermieden Ph Ph + OSiMe3 O C O H3PO4 CH2 CH CH2 CH3 49 O H-Y werden (DenmarkVariante)) Neber-Reaktion R 1 CH2 (α-Aminoketone aus Ketoximtosylaten; über Azirin-Intermediat) (Im einen Bsp. wird das Azirin-Intermediat und nicht das Aminoketon als Produkt erhalten.) C R2 N OH + H5C6 R 1 CH2 C SO2 Cl / Base H+ R2 R 1 CH2 N O R2 C O BeckmannUmlagerung C6H5 SO 2 NH NaOC2H5 od. Pyridin R 1 CH _ N C R2 - H5C6 N O SO2 O- R1 C6H5 SO 2 Azirin R2 H2O Neber-Umlagerung Nef-Reaktion (Carbonylverbindungen aus Nitroalkanen; macht nucleophile Acylierungen möglich; Umpolung) R1 CH NO2 R1 Base C R2 R2 R1 C R2 + N O- OH aci-Form der Nitro-Verb. 50 + N O O H2SO4 R 1 CH C H2N O R2 H2SO4 R1 C R2 + N OH OH Hydrolyse R1 C R2 O PMBO Nozaki-(Takai-) Hiyama-(Kichi-) Reaktion O PMBO OTBS + I H OMe (Umsetzung von Vinyl-, Allyl-, Aryl- und Alkinylhalogeniden (I, Br) mit Cr(II)- und Ni(II)chlorid und Aldehyden zu Allylalkoholen; Organochrom(III)Alkenylverb. greift chemoselekt. Aldehyde an, keine Ketone, Ester oder Nitrile) CrCl2-0.1% NiCl2 (10.0 eq) DMSO, 25°C 83% PMBO H PMBO OTBS OMe R N OH I CHO R 1. CrCl2, NiCl2 (N.-H.-K.-Reakt.) 2. Li, NH3 (Bn-Abspaltung) OBn N H 48% OH OH Noyori-Reduktion (Asymmetrische homogene, katalytische Reduktion mit dem Reagenz (R)-BINAL-H (od. (S)-BINAL-H); ein Keton, das einen unges. Substituenten trägt, wird enantioselektiv zum Alkohol reduziert) OEt (weitere Reduktion nach Noyori: mit [((S)O BINAP)RuCl2]2-NEt3 und Wasserstoff bzw. allg. BINAP-haltigen Edelmetallkatalysatoren TBSO und H2 für homogene asymm. Hydrierungen (=Noyori-Hydr.); auch Cl Hydr. von Doppelbind. O O möglich) O Al O OR H PPh3 PPh3 Li (R)-BINAP (R)-BINAL-H OEt (S)-BINAL-H, THF, -100°C 89% O C5H11 C5H11 TBSO O Cl HO H [((S)-BINAP)RuCl2]2-NEt3 (kat.) H2 (86 bar), MeOH, 102°C 64%, >97% ee Nysted-Reagenz (Olefinierung von Carbonylverbindungen) (???) 51 Cl Cl OH OH Oxidationen von Alkoholen und Aldehyden (kurze Übersicht über Verfahren, C=C-Bindungen werden von diesen Methoden nicht angegriffen) sek. Alk. zu Keton prim. Alk zu Aldehyd K2Cr2O7, verd. H2SO4 j n j Jones-Reagenz j z.T. j Collins-Reagenz j j n Pyridiniumchlorochromat (PCC) j j n Pyridiniumdichromat (PDC) j j n Swern-Oxidation j j n Oxidationsmittel Dess-Martin-Oxidation j TPAP j TEMPO j prim. Alk zu Carbonsäure MnO2-Oxidation Oxidation von Benzyl- oder Allylalkoholen mit MnO2 zu entsprechenden Aldehyden (Ar-CHO bzw. α,β-unges. Aldehyd) Oxidationen von aktivierten C-HBindungen etc. (exemplarische Auswahl einiger Methoden) Substrat Produkt Reagens/Methode Allylische C-H (Allyl-H = CH2CHCH2-H) Allyl-Br Allyl-OH Allyl-OH NBS 1 O2/S2O32- (En-R.) SeO2/H2O Benzylische C-H (Bn-H = Ar-CH2-H) Ar-CH2-Br Ar-COOH NBS KMnO4/OH- od. Na2Cr2O7/H2SO4 1. CrO3/Ac2O 2. H2O Ar-CHO α-C-H RC(O)CH3 RC(O)CH2R‘ RC(O)C(O)H RC(O)C(O)R‘ SeO2 1. NaNO2/H+ 2. Hydrolyse Dihydroxylierungen von Olefinen cis-Dihydroxylierung mit OsO4(kat.)/NMO (od. KMnO4) trans-Dihydroxylierung über Epoxidierung (MCPBA) und anschließende Epoxidöffnung mit OH-/H2O od. H+/H2O CAN-Oxidation Cer(VI)ammoniumnitrat (NH4)2Ce(NO3)6 ist starkes Oxidationsmittel: a) Oxidation von Hydrochinonen zu Chinonen b) oxidative Abspaltung von PMB-Schutzgruppen (s.a. DDQ) 52 Ozonolyse (Bindungsbruch einer C-C-Doppelbindung durch Einwirken von Ozon; verschiedene PMPh Produkte je nach Aufarb.: Carbonsäuren O O bzw. Ketone (H2O2), Carbonylverb. (Me2S R od. PPh3 od. Zn/HOAc), Alkohole (NaBH4, LiAlH4)) H 1. O3, CH2Cl2 -78°C 2. PPh3 PMPh O R Parikh-DoeringOxidation (Oxidation prim. Alkohole zu Aldehyden mit Pyridin, SO3, DMSO; ähnlich der SwernOxidation) (???) Paternò-BüchiCyclisierung (photochemische Cycloaddition (meist radikal.) einer Carbonylverbindung an ein Alken) Pauson-KhandReaktion (Synthese von Cyclopentenonen aus einem Alkin und einem Alken in Gegenwart von 53 O O O H Co2(CO)8, das CO liefert und das Alkin komplexiert, formal [2+2]Cycloaddition, exo-Präferenz, intramolek. möglich) Payne-Umlagerung (Reversible, baseninduzierte EpoxidUmlagerung bei αHydroxyepoxiden (z.B. aus Sharpless-Epoxidierung); Möglichkeit der Subst. der 1-Hydroxygruppe durch Nucleophile) PearlmanKatalysator (Hydrierkatalysator; mit Pd(OH)2/Kohle lassen sich bequem N-BenzylGruppenbindungen spalten) (Bsp.???) PechmannKondensation (Cumarin-Synth. durch Kondensation von Phenolen mit 3-Oxocarbonsäureestern in Ggw. von Lewis-Säuren od. wasserentziehenden Mitteln wie H2SO4, P2O5, AlCl3, POCl3, HF etc.) Perkin-Reaktion (Kondensation aromatischer Aldehyde mit Säureanhydriden) 54 PetersonOlefinierung R2 R1 Si CH Li („Silyl-Wittig-Reakt.“; Synthese von Olefinen aus Ketonen oder Aldehyden und α-Silylcarbanionen, erst entstehen β-Hydroxysilane, die dann durch Eliminierung Olefine bilden; Umsetzung einer αSilylorganometallverb. M-C(R)(R‘)(SiMe3) (mit M=Li, Mg etc.) mit einem Keton oder Aldehyd; je nach Aufarb. (sauer/basisch) überwiegt E oder Z: sauer (F3B-OEt2) anti-Elim., basisch (KH) syn-Elim.) Pictet-SpenglerCyclisierung (intramolekulare Mannich-Reaktion) + R2 C R3 O - R3 Hydrolyse (H + od. OH - ) C CH O Si R1 R2 C CH R1 + Si OH R3 Me3Si OH CH2O Me3Si OH CHO Me3Si H+ N Pr HN Pr 55 N Pr Pinakol-Kupplung (Reduktive Kupplung zweier Carbonylverb. zu einem Diol mit Mg; es existiert neben der 2 McMurry-Variante auch eine SmI2vermittelte Reaktion) OH O Mg, HgCl2 (kat. od. stöch.); H2O OH PinakolUmlagerung (Umlagerung von vicinalen Diolen; im 2. Bsp.: ein nach einer Cyclisierung auftretendes Intermediat, das eine Pinakol-Umlagerung eingeht) Me3SiO O Me Me OEt H OEt Prilezhaev-Reaktion (Epoxidierung von Alkenen mit Peroxycarbonsäuren (z.B. MCPBA) zu Oxiranen; milde Bed. und gute Ausbeuten; oxidationsempfindl. Gruppen dürfen nicht vorhanden sein, Carbonyle können eine Baeyer-Villiger-Oxidation eingehen) R O R + C O C C (Carbonyl-En-Reaktion; (Lewis-) säurekatalysierte Addition eines Aldehyds (i.a. Formaldehyd) an eine C=CBind.; je nach Reaktionsbedingungen entstehen Allylalkohole, 1,3-Glykole od. 1,3Dioxane (vgl. Hydroxymethylierung); O O H C R CH CH2 -R CH CH CH2 OH OH R CH O O R 56 COOH C R + HCHO / H + O O OH Prins-Reaktion C CH2 CH2 OH Carbonyl-En-Reaktion ist Teilschritt des Takasago-Prozesses zur Herstellung von (-)Menthol (Bsp.) aus β Pinen, hier entsteht ein Homoallylalkohol) ZnBr2 O O ZnLn H β-Pinen (R)-Citronellal H2, Ni OH OH (-)-Menthol + H5C 2 Reppe-Chemie (Eine Reihe techn. wichtiger Reaktionen des Acetylens; Bsp.: die Vinylierung zu Vinylacetat, Vinylethern, Acrylonitril u. Vinylpyrrolidon, die Ethinylierung zu Propinol, Methylbutinol od. Butindiol, die Hydrocarbonylierung zu Hydrochinon, die Hydrocarboxylierung zu Acrylsäure, die Cyclooligomerisation zu Benzol od. Cyclooctatetraen) OH / P / H2C Isopulegol CH OC2H5 OH +R CHO / Cu R CHO / Cu + H C C R CH C C OH R CH H OH C C CH Kat. H Kat. + CO /H2O 57 H2C CH COOH R Ramberg-BäcklundUmlagerung (Umlagerung von αHalogensulfonen zu Olefinen unter Einwirkung von Base; E/ZProduktverhältnis unspezifisch) R1 O X R2 CH S C O R4 O S Base R3 O R1 C- C R4 R2 -X R1 - R2 R3 O O SN X S R1 R3 - SO2 R4 C R2 R3 C R4 Thiiran-1,1-dioxid Raney-Nickel (Nickel mit großer Oberfläche; Verw.: zur Entschwefelung u. Dehalogenierung, zur Hydrierung von Doppel- u. Dreifachbindungen, zur Red. von Aldehyden u. Ketonen zu Alkoholen, von Nitrilen, NitroVerb. od. Oximen zu Aminen, zur Dehydrierung von prim. u. sek. Alkoholen zu Aldehyden bzw. Ketonen) Reduktionen Substrat Produkt Reagenz (eine kurze Übersicht über die Methoden) Aldehyd prim. Alk. LiAlH4, NaBH4 Keton sek. Alk LiAlH4, NaBH4 Carbonsäure prim. Alk. LiAlH4, B2H6# Ester prim. Alk. LiAlH4, DIBAL (THF, Et2O)## Ester Aldehyd 1 DIBAL (Tol., Hex., CH2Cl2) Carbonsäurechlorid Aldehyd NaBH4, LiAlH(Otert-Bu)3 Amid Amin LiAlH4, DIBAL### Nitril Amin LiAlH4, H2/NH3/Pd auf C Nitril Aldehyd 1 DIBAL (Tol., Hex., CH2Cl2) 58 # nur, wenn keine Doppel- od. Dreifachbind. vorhanden; Carbsre. chemoselektiv neben Ester reduzierbar ## bevorzugtes Reagenz für α,β-unges. Ester zu Allylalkohol ### nur manche tert. Amide sind zu Alkoholen reduzierbar, z.B. mit Superhydrid Reaktivitäten von Hydrierkatalysatoren Pd, Pt C≡C > C=C >> C=O Raney-Ni C=C > C=O >> COOR, CONR2, COOH Rh selektive Hydrierung eines Aromaten (z.B. zu Cyclohexan) neben anderen funkt. Gr. (Ketone etc.) reduktive Aminierung: Hydrierung in Anwesenheit von Aminen, Reduktion von Ketonen od. Aldehyden zu Aminen (R2C=O + HNR2 zu R2C-NR2) Reduktionen Rsp3-X zu Rsp3-H prim./sek. Alkyl-Br, -I, -sulfonate LiBHEt3 (Superhydrid®), LiAlH4 Alkyl-Cl leichter mit Superhydrid R-Hal redukt. Dehalogen. m. n-Bu3SnH od. (Me3Si)3SiH und AIBN Epoxide (zu Alkoholen) LiAlH4 und Superhydrid Epoxyalkohole (zu 1,3-Diolen) NaAlH2(OCH2CH2OCH3)2 (Red-Al®) (zu 1,2-Diolen) DIBAL (Di-i-Butyl-Alanat, HAliBu2 DIBAH, DIBAL-H) Sonstiges Ar-NO2 zu Ar-NH2 mit Fe/HCl od. Zn/HCl (im Sauren) zu Ar-N(OH)H mit Zn/NH4Cl/H2O (Puffer) zu Ar-NH-NH-Ar mit Al/NaOH (im Alkalischen) Alkine zu trans-Olefinen mit Li/NH3(fl) zu cis-Olefinen mit H2/Lindlar-Kat. Chemoselektive Reduktionen von Carbonylverb. Redukt. der sterisch weniger gehinderten C=O-Bind. mit L-Selectride® (LiBH(sek-Bu)3): Unterscheidung Aldehyd/Keton u. Keton/gehindertes Keton Reduktion der sterisch stärker gehinderten C=O-Bind. durch Vorkomplexierung der weniger gehinderten Position mit (2,6-Di-tert-Butyl-4-methylphenyl-O-)2-Al-Me (diese wird dadurch stark gehindert) und dann Red. der freien gehinderten Position mit iBu2AlH siehe auch Luche-Reduktion Redukt. von α,β-ungesättigten Carbonylen neben gesättigten mit CeCl3, α,β NaBH4, MeOH (Luche-Red.) Red. von gesättigten Carbonylen neben ungesättigten mit NaBH4, MeOH/CH2Cl2, -78°C Diasteroeselektivität der Redukt. von Carbonylverb. Hochselektiver Angriff auf Carbonyl nur von konvexer Molekülseite 59 (Bicyclen) mit L-Selectride® Cram-/Cram-Chelat-/Felkin-Anh-Modell Enantioselektive Reduktion von Carbonylfunkt. zu Alkoholen (Bsp.) siehe auch Noyori-Reduktion/-Hydrierung Red. mit (+)- od. (-)-Alpine-Boran® (Ipc-(9-BBN)) Red. mit (+)- od. (-)-Browns Chlorboran (Diisopinocampheylchlorboran, (Ipc)2BCl) siehe auch CBS-Reduktion ReformatskyReaktion (Darstellung von β Hydroxycarbonsäureestern durch Umsetzung von Halogenessigsäureestern mit Aldehyden od. Ketonen in Ggw. von Zink in siedendem Benzol od. a. Lösungsmitteln; große Ähnlichkeit mit der Grignard-Reaktion, aber Zn-Organyle greifen keine Ester an; größere Toleranz von funkt. Gr. bei Zn-Organylen; O R 1 CH COOR2 + Zn R1 CH R 4 R1 O + R4 R3 C ZnBr Br R3 C COOR 2 CH COOR 2 H+ / H2O R 4 R1 R3 C CH COOR2 OH ZnBr R1 R4 H+ - H2O C R3 C COOR2 allg.: alle Reaktionen, die über Metallinsertionen in durch Carbonylgruppen aktivierte HalC-Bind. und anschl. Umsetzung mit Elektrophilen verlaufen, werden Reformatsky-R. genannt) RobinsonAnellierung (Anellierung von Cyclohexenonringen; im Prinzip Kombination der Michael- mit nachfolgender AldolAddition; Steroid- O O + H2C CH NaOC2H5 C CH3 / O C H3 O NaOC2H5 - H2O 60 O Gerüst-Synthese möglich) RosenmundReduktion (Reduktion von Säurechloriden zu Aldehyden mit Pd auf BaSO4, die Weiterred. zum Alkohol wird durch selektives Vergiften des Katalysators (mit Thiophen, Chinolin, Thioharnstoff) verhindert) Roush-Kupplung (asymmetrische Allylierung/Crotylierung von O Aldehyden mit den + Roush-Reagenzien R H (chirale Allyl- od. (E)/(Z)-Crotyl-Boronsäureester (s. Bsp.); nach Hoffmann mit zusätzlichem Chiralitätszentrum am CAtom in α-Stellung zu B und sperrigeren Cyclohexylsubst., was zu einer höheren Selektivität führt) COOiPr O B OH COOiPr O R Cy O R H + O B OH O Cy R Sakurai-Reaktion (Addition von Allylsilanen an α,β -ungesättigte Ketone (Lewissäure kat.), Produkte sind δ,εunges. Carbonyle) SandmeyerReaktion (Überführung von Diazoniumsalzen in O + Si(CH3)3 N2+ X- + CuX 61 TiCl4 O X Aryl(pseudo)halogenide; i.a. werden Cu(I)X-Salze verwendet (X=Cl, Br, CN)) SchiemannReaktion (Fluorierung von Aromaten durch Erhitzen von Diazoniumtetrafluoroboraten; verwendet man ein Diazoniumsalz ohne Fluor und erhitzt in H2O oder ROH, so bilden sich Phenole (Phenolverkochung) bzw. Arylether) + N N BF4 R - F - BF3 - N2 R Schiff-Base (Bez. für gut krist., beständige Kondensationsprod. aus Aldehyden od. a. CarbonylVerb. u. prim. Aminen; Azomethine, im Fall von R3=C6H5 auch Anile) R1 R1 C O + H2N R3 R2 62 - H2O C R2 R3 N Schmidt-Reaktion (Umsetzung von Carbonylverbindungen mit Stickstoffwasserstoffsäure in in Ggw. starker Mineralsäuren zu Stickstoff-Verb.; aus Carbonsäuren entstehen Amine, aus Aldehyden Nitrile u. aus Ketonen Säureamide; ähnlich der Curtius- u. BeckHN3 mann-Umlagerung; bei Aryl-alkyl-ketonen wandert im allg. der Aryl-Rest; cycl. Ketone ergeben Lactame) R1 NH2 - CO 2 R 1 NH COOH Carbaminsäure + + R1 COOH / H - H2O + R2 CO H+ - H+ R1 C N HO R3 / N + R2 C - H2O N - N2 R3 N - N2 N + N HO + H2O + C + R3 C - H+ R1 N N + R2 H2O O R3 Schwartz-Reagenz (Bis(η5-cyclopentadienyl)hydridozirconchlorid; wird in der org. Synth. zur Hydrozirconierung verwendet , da es sich leicht an die olefin. Doppelbindung anlagert; die Zr-org. Verb. lassen sich ähnlich der Hydroborierung, Hydrosilylierung u. Hydroaluminierung durch Umsetzung mit Elektrophilen (I2 etc.) in org. Verb. mit neuen funktionellen Gruppen spalten; synAddition an Mehrfachbindungen) H Zr Cl 63 C NH R2 Screttas-YusVerfahren OH (Reduktive Lithiierung von Alkylchloriden) Cl 1. nBuLi (1eq) 2. Li (>2eq), einige mol% 4,4'-Di-t-butylbiphenyl CN Selenoxidpyrolyse (Thermische Zersetzung von Alkylarylselenoxiden zu einem Olefin und einer Arylseleninsäure; eine der mildesten Methoden zur Einführung von C=CDoppelbind. durch β Elim.; syn-Elim.) + - Li O Li + Li+Cl- NO2 NO2 Se / PPh3 OH Se R R 1) H2O2, NEt3, -78°C 2) RT OH Se R (z.B. Dehydratisierung primärer Alkohole) Seyferth-GilbertHomologisierung (SeyferthVerfahren) (Transformation eines Aldehyds in ein Alkin; zuerst Horner-W.-E.-R. mit (RO)2P(O)CHN2 zu einer Diazoverb., dann N2-Abspalt. u. [1,2]Umlagerung des entstehenden Vinylcarbens; vgl. Corey-Fuchs-R.) Shapiro-Reaktion (Reaktion zwischen einer Vinyllithiumverbindung (aus Tosylhydrazonen) und einem Elektrophil (Aldehyd-C, H+ etc.); Umpolung; evtl. C-CKnüpfung) 64 NO2 OBn TPSO OTBS OTBS O n-BuLi, THF, -78°C -> 25°C SharplessAsymmetrischeDihydroxylierung H O OTPS OBn O 0°C -> 25°C 82% Li NNHSO2Ar HO H O O Ph Ph (Asymmetrische Variante der cis-Dihydroxylierung mit OsO4; zusätzlicher chiraler Ligand an OsO4; Zweiphasensystem; Reagenzienmischungen käuflich: AD-mix-α und AD-mix-β ) TBSO OH AD-mix-α 97%ee OH β -Seite (oben) RS RM RL H α-Seite (unten) (Merkschema für Selektivitäten) SharplessEpoxidierung PMPh PMPh (Asymmetrische Epoxidierung von Allylalko- R holen mit tert-Butylhydroperoxid in Gegenwart von Titan(IV)isopropylat und (+)-Lbzw. (-)-D-Diethyltartrat (DET) od. (+)/(-)-Diisopropyltartrat (DIPT); Selektivität über einfaches Schema vorhersagbar (s. Bild)) O O OH t-BuOOH, Ti(Oi-Pr)4 L-(+)-DET CH2Cl2, -30°C (-)-Tartrat OH (+)-Tartrat 65 O R O O OH Simmons-SmithReaktion (Synthese von Cyclopropanen, i.a. mit CH2I2 und Zn(Cu); carbenoide Reakt., d.h. kein Auftreten freier Carbene) R1 C + CH2I2 + ZnI Zn(Cu) H2C R2 C R1 R4 R3 R2 I R3 C CH2 I Zn I C R4 (Asymmetrische Varianten: R1 heterogene Reakt. mit Zn(Cu) ersetzt durch homogene Reagenzien + chirale Reagenzien - ZnI2 R3 R2 R4 Furukawa: Diiodmethan und Diethylzink Sawada: Diiodmethan und Ethylzinkiodid O Me2N CharetteCyclopropanierung: Diiodmethan, Diethylzink und chiraler Borsäureester (stöch.)) O Ph NMe 2 B Bu OH CH2I2, ZnEt2 98% (93% ee) Ph OH SkraupChinolinsynthese (Chinoline durch Reaktion von in 2Stellung unsubstituierten aromat. Aminen mit Glycerin u. einem Oxid.-Mittel (z.B. Nitrobenzol, Arsenpentoxid, Fe2O3, Pikrinsäure) in konz. Schwefelsäure; Anlagerung des Anilins an das aus Glycerin durch Wasserabspaltung entstandene Acrolein zu einer Dihydrochinolin-Verb., dann Dehydrierung (m. Ox.Mittel) zum ChinolinDeriv.) NH2 H N + H2C CH CHO O C H H+ - H2O 66 H N [O] N SonogashiraKupplung O O (C-C-Bindungskupplung zwischen einem sp- und einem sp2Kohlenstoff; Aryl-, Alkenyl- od. Pyridylhalogenide reagieren (mit kat. (Ph3P)2PdCl2 und kat. CuI) mit terminalen Alkinen; ähnlich der Stephens-CastroKupplung, aber mildere Bed.) (Bei Verwendung von Triflaten anstatt von Halogeniden, wird die Reaktion auch CacchiKupplung genannt.) N N I Pd(PPh3)4 CuI I N O HO OMEM Cl 1. Cl Pd(PPh3)4 (kat.) CuI (kat.) n-BuNH2 (80%) Cl MeO OMe TBSO TBSO OMEM 2. t-BuMe2SiOTf Et3N (70%) Pd(PPh3)4 (kat.) CuI (kat.) n-BuNH2 (88%) OMEM Ar Ar' + CuI Steglich-Base (-Katalysator) (4-Dimethylaminopyridin, DMAP; Verwendung zur nucleophilen Katalyse bei der Carbonsäureaktivierung) N NMe2 Stephens-CastroKupplung (Kupplung von Aryliodiden (od. Alkenyliodiden) und Cu(I)ArI + Cu acetyliden in reflux. Pyridin; Vorreiterreakt. zur Sonogashira-Kupplung) StevensUmlagerung (Basenkatalysierte Umlagerung quartärer R1 CH2 Ar' N Ar reflux I C Cu L L Ar' CH3 NaNH2 + N CH3 R2 R1 CH CH3 + N CH3 R2 67 ~R2 CH3 R1 CH R2 N CH3 Ammonium-Salze mit einer aktivierten Methylen-Gruppe unter Wanderung einer Alkylgruppe zu tert. Aminen; aktivierende Reste R1: Acyl- u. Alkoxycarbonyl-Rest, wanderungsfähige Gruppen R2 z.B. Allyl-, Benzyl- od. PhenylRest) Stille-Kupplung (Pd-katalysierte Kreuzkupplung zwischen organischen Elektrophilen (Alkenyl-, Arylhalogenide od. –triflate) und Organostannanen (Alkenyl-, Arylstannane); milde Bed. und Toleranz vieler funkt. Gruppen (COOR, CN, OH, CHO) in beiden Kupplungspartnern; in Gegenwart von CO werden die Reaktanden über eine Carbonylfkt. verbunden RC(O)R‘) StobbeKondensation (Der Claisen-Kondensation verwandte Synthese, die zu Alkylidenbernsteinsäureestern (Itaconsäure-Halbester) führt; Ausgangsprod. sind Aldehyde od. Ketone u. Bernsteinsäurediester) R 1OOC CH2 CH2 COOR 1 1. NaOC2H5 2. R2 CO R 3 + O R2 O C R3 OR 1 C CH CH2 R1OOC R2 - OR1 - O R3 H+ - H2O R1OOC Lacton 68 O R2 C R3 COOR 1 C CH2 COOH Itaconsäurehalbester Stork-EnaminReaktion (Alkylierung von Enaminen; Acylierung auch möglich) Strecker-Synthese (α-Aminosäuren aus Aldehyden, Ammoniak und Cyanwasserstoff) + R CHO NaCN / NH4Cl NH2 R CH CN - H2O Suzuki-Kupplung (Pd-katalysierte Kreuzkupplung zwischen einer 1-AlkenylborVerbindung (od. Aryl od. Allylborverb.) und einem Elektrophil (Alkenyl-, Aryl- od. Allylhalogenid od. -triflat); Verwendung einer 9-BBN-Alkylverb. (o.a. Alkylborverb.) als Nucleophil mögl.; Kombination der regiospezifischen Hydroborierung und der oxidativen Addition von C-Het-Bindungen an Pd(0); speziell nützlich zur Synthese konjugierter Diene hoher ste- O B O + Br 69 H + / H2O Pd(PPh3)4 (1 mol%), NaOEt, EtOH, PhH, 80°C (88%) NH2 R CH COOH reoisomerer Reinheit) Swern-Oxidation (Swern-Reagenz: Dimethylsulfoxid (DMSO), Oxalylchlorid ClC(O)C(O)Cl, NEt3; prim. Alkohole zu Aldehyden und sek. Alkohole zu Ketonen; DMSO-Aktivierung auch mit SO3, DCC, Ac2O od. TFAA mögl.) Takai-Reaktion (trans-DoppelbinO Me3Si CHBr2 dungen aus Aldehyden und geminalen DiCrCl2, THF, RT OTHP halogeniden in Gegen86% OTHP wart von Cr(II)-chlorid; O Cr-vermittelte WittigCrCl2, CHI3 O H TPSO THF, Dioxan Reakt.; geeignet zur 72% Darstellung von VinylO silanen) SiMe3 TPSO O O I Tebbe-Reagenz (Tebbe-Grubbs-Reagentien) (Methylenierungsreagentien mit deren Hilfe Carbonyl-Verb. (wie bei R1 Wittig-R. u. Varianten) C in terminale Alkene überführt werden kön- R2 nen; Komplexe des Titanocendichlorids mit Trimethylaluminium; besitzen für die Methylenierung von ster. anspruchsvollen Ketonen od. auch Carbonsäureestern gegenüber der Wittig Reaktion beträchtliche Vorteile) CH2 O + Ti R1 Al Cl 70 CH3 C CH3 R2 CH2 TiffeneauDemjanovUmlagerung OH H3C NO 2 NaOC2H5 O (Ringerweiterung von β-Aminoalkoholen; Nitrosierung von 1Aminomethyl-cycloalkanolen führt über eine CarbokationenZwischenstufe zur Ringerweiterung u. zur Ausbldg. einer Carbonyl-Funktion; Semipinakol-Umlagerung) OH CH2 Red. NO2 CH2 NH2 OH NaNO 2 / H + - H2O + N2 CH2 O - N2 - H+ TishchenkoReaktion (TischtschenkoClaisen-Reaktion) (Disproportionierung von Aldehyden ähnlich Cannizzaro-R.; man läßt hier aber statt Alkalien Natrium- od. Aluminiumalkoholat einwirken; es bilden sich Ester und aus Dialdehyden Lactone) Ugi-Kondensation H3C CO O C2H5 R1 (Vier-KomponentenReaktion) (Aus Passerini-Reaktion weiterentwickelte Reaktion, bei der ein Isonitril, eine Carbonsäure, ein Aldehyd od. Keton u. Ammoniak bzw. ein prim. Amin miteinander reagieren u. Bisamide entstehen; Ausbau zur Peptidsynthese möglich) Al(OC2H5)3 2 H3C CHO C O + R4 H+ NH2 R2 R1 C R2 R1 R3 R5 N C CO O C R2 71 H + + R3 N C + R5 COO - N R4 H R3 N R4 NH O R1 C C R2 R4 N CO R5 Ullmann-Reaktion (C-C-Kupplung zw. CuOrganyl u. Arylhalogenid; Biphenyl-Synthese unter VerwenO2N dung von Cu und Arylhalogeniden; auch gekreuzte UllmannReakt. mögl (Bsp.), ArSN-Reaktion) NO2 Cu 200°C (kein Solvens) Cl + I NO2 O2N NO2 NO2 Umlagerungen Typ Beispiel (tabellarische Übersicht über verschiedene Umlagerungen) 1,2-Umla= H3C gerung CH 3 CH3 C Name H2 C OH + H - H2O C H3 C CH 3 Camphen Isoborneol WagnerMeerweinUmlagerung (s.a. PinakolPinakolonUmlagerung) NH2 + NO + - N2 / H CH2 + DemjanowUmlagerung1 OH O CH2 NH2 - N2 / H+ OH Cl O + _ OR _ , Kat. C C O WolffUmlagerung H X C C Ar 2 FavorskiiUmlagerung R - N2 O N2 Ar 1 COOR - Cl hν, R C CH TiffeneauDemjanowUmlagerung + NO + H 72 + R Li - RH - LiX Ar1 C C Ar 2 Fritsch-Butten= berg-WiechellUmlagerung C N R Br2 /OH C NH2 _ R N C O Hofmannscher Abbau R N C O CurtiusUmlagerung O , hν R C N3 O 1. H3 C C 2. OH R C NH OH Cl _O R N C O Lossen-Abbau O + HN3 /H + R C OH R SchmidtReaktion NH2 O R 1 C N C R CH2 C R1 CH2 NH R2 BeckmannUmlagerung O R2 + N R3 R O R1 C OH R2 1 PCl 5 N R NaNH2 1 R CH 4 N R4 R2 O R2 3 + R 3 StevensUmlagerung (s.a. SommeletHauserUmlagerung u. MeisenheimerReaktion) R1 Li CH N O Li WittigUmlagerung R2 R Elektro= cyc= lische Umla= gerung R elektrocyclische Reaktionen (s.a. con- u. disrotatorisch) hν R R R2 R1 CH CH2 CH CH2 H3C R1 sigmatrope [3,3]-CVerschiebung (s.a. CopeUmlagerung u. vgl. ClaisenUmlagerung) CH3 hν C CH CH CH2 CH2 R2 sigmatrope [1,5]-HVerschiebung H3C H3C 73 CH CH2 Di-π-MethanUmlagerung 2 Veresterung / Aktivierung / Makrolactonisierung nach Mukaiyama, Yamaguchi und Corey-Nicolau Aktivierung: Mukaiyama: mit N-Methyl-2-chlorpyridiniumiodid als Pyridiniumsalz O O R Me N Yamaguchi: mit Trichlorbenzoesäurechlorid als gemischtes Anhydrid (Zur Veresterung / Lactonisierung werden O Cl aktivierte Carbonsäuren O benötigt.) R Cl (Makrolactonisierungen nach: Yamaguchi, Corey-Nicolau, Mukaiyama; oft zusätzl. Verwendung des Verdünnungsprinzips nach Ziegler u. Ruggli; s.a. Mitsunobu-Reaktion) O Cl Zugabe von Steglich-Base erhöht teilweise die Reaktivität bei den Makrolactonisierungen (nucleophile Katalyse) O N NMe2 R Corey-Nicolau-Doppelaktivierung: mit 2,2‘-Dipyridyldisulfid (nach Mukaiyama) als Thio(pyridyl)ester N O S R weitere Methoden: mit Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) als Acylisoharnstoff 74 VilsmeierFormylierung R1 (Vilsmeier-Haack) R2 (Formylierung von aktivierten aromat. Verb.; als Formylierungsreagentien dienen N,N-disubstituierte Formamide (z.B. DMF) in Ggw. von Phosphoroxidchlorid (POCl3) od. Phosgen) Cl R1 N R1 + POCl3 CHO N R2 + N CH Cl R2 -O CH O POCl2 +Y PCl2 Y + H CH O R1 N R2 Cl +Y H CH R1 R1 - H+ N CH Y Cl R2 Cl N R2 Hydrolyse R1 - + NH2 R2 Y = Elektronen-liefernder Substituent (z.B. OR, NR 2) VinylcyclopropanUmlagerung (thermische Umlagerung von Vinylcyclopropanen zu Cyclopentenen; bedeutend für die CyclopentenSynthese; Darstellung der Vinylcylopropane durch 1,2-Addition eines Carbens an eine Doppelbindung eines 1,3-Diens oder über die Di-π-Methan-Umlagerung) ∆ C ∆ ∆ 75 Cl - Y CHO Wacker-Verfahren (Pd/Cu-katalysierte Oxidation von Olefinen zu Carbonylverbindungen; techn. je nach Lösungsmittel zur Herstellung von Acetaldehyd (H2O), Vinylacetat (Essigsre.), Vinylether (Alkohol) u. Vinylchlorid (inerte, nicht-wäßr.) aus Ethen) Wagner-MeerweinUmlagerung (Nucleophile Umlagerung des Kohlenstoffgerüsts über Carbokationen; tritt bes. leicht in Ggw. von Lewis-Säuren in polaren Lösungsmitteln ein; [1,2]-Umlagerung von H-Atomen od. KWResten in Carbokationen; Bsp. für die Reaktion z.B. die Neopentyl-Umlagerung, die Pinakol-Pinakolonu. die RetropinakolonUmlagerungen) O2, PdCl2, CuCl2/H2O R O O2, PdCl2, CuCl2/H2O O R CH3 H3C C CH2 NaOH ; H2O Cl CH3 + H3C C CH3 CH prim.- CH3 H3C C CH2 Eliminierung CH3 H3C H3C + C CH2 CH3 tert.CarbeniumIon H3C Weinreb-Amide (Amide mit dem Strukturelem. -N(OMe)Me; sie stellen aktivierte Amide dar, die leicht mit metallorg. Reag. umgesetzt werden können; Darst. aus Carbonsäuren mit ClCO2iBu / NEt3 und H2N(Me)OMe+Cl- bzw. aus Säurechloriden mit H2N(Me)OMe+Cl- / Py) tBuPh2SiO tBuPh2SiO O N Me BnO OMe DIBAL O H BnO Bsp.: -N(Me)OMe ist schlechte Abgangsgruppe, d.h. z.B. bei Reduktion eines Weinreb-Amids mit DIBAL kann sie aus Tetraederintermediat nicht eliminiert werden, es entsteht zunächst kein reaktiver Aldehyd und die Reaktion bleibt auf der Stufe des Tetraederintermediats stehen, erst bei der Aufarb. zerfällt Halbaminal zu Aldehyd und man kann so Carbonsäuren selektiv nur bis zum Aldehyd reduzieren 76 CH3 N OMe Cl (H3C(Cl)Al-N(Me)OMe, H H Reagenz zur Darstellung von WeinrebAmiden aus Lactonen u. a. auch weniger aktivierten CarbonsäuO rederivaten) O Weinreb-Reagenz AlMe3 Toluol - 2 CH4 CH3 H3C Al N OMe Cl Weinreb-Aminolyse m. Weinreb-Reagenz CH3 N OMe R O O N O O WilkinsonKatalysator (Chlorotris(triphenylphosphin)rhodium(I); Verw. als Katalysator im homogenen Syst. für Hydrierungen, Hydroformylierungen u.a. Reaktionen; z.B. selektive Hydrierung einer zweifach subst. Doppelbind. neben einer dreifach subst. Doppelbind.) Willgerodt-KindlerReaktion (S8) (Willgerodt-Reaktion (Polysulfid)) (Umwandlung von Ketonen, insbes. subst. Alkylarylketonen, in Säureamide von gleicher Kohlenstoff-Zahl u./od. den AmmoniumSalzen der entsprechenden Carbonsäure durch Erwärmen mit wäss. Ammoniumpolysulfid; Ar C CH3 (H4N2)2Sx Ar CH2 O + Ar CH2 O O Ar C NH2 NH / S8 C CH3 Ar CH2 C S O 77 N O COO - NH4+ W.-Kindler-R. analog: führt beim Erhitzen der Ketone mit prim. od. sek. Aminen u. Schwefel zu Thioamiden) WilliamsonEthersynthese (Asymmetrische Ether aus Alkoholaten und Alkylhalogeniden) RO-Na+ + R'X -NaX R O R' Wittig-HornerReaktion (Kondensierende Olefinsynthese aus einem metallierten Diphenyl- (Bsp. ähnlich Horner-Wadsworth-Emmons-Reakt.) alkylphosphanoxid Ph2P(O)-CHR—M+ und Aldehyden) Wittig-Olefinierung (Olefine aus Phosphonium-Yliden und Carbonylverbindungen, stabiles Ylid (COORRest): trans-selektiv; „salzfrei“-Variante: Ylid wird mit nichtlithiumhaltiger Base (NaNH2, KOtert-Bu, KHMDS) hergestellt, aus labilen Yliden (Alkyl-Rest) erhält man stereoselektiv cisOlefine) H MeOOC TPSO H O OBn Me H 1. Dibal-H, CH2Cl2 -78°C (Redukt.) 2. Ph3P=CHCOOMe O 75% OTPS 78 MeOOC H O TPS H O OBn Me H O OTPS Me Wittig-Olefinierung (Schlosser-Variante) (trans-Olefine aus der Reaktion von nichtstabilisierten (labilen) Yliden und Aldehyden) O O PPh3 Me O 1. THF, PhLi (1eq in Et2O) 2. 1, -70°C -> -30°C 3. PhLi (1eq); Überschuß MeOH, -30°C I O O Me Me O O O O 1 Wittig-Umlagerung (Umlagerung von Ethern zu Alkoholen (über Metallierung in α-Stellung); bei der [2,3]-sigmatropen Variante (bei Allylethern) lagert ein AllyloxyCarbanion in ein Homoallylalkoholat um) R1 CH2 O CH2 H2C + R2 Li R1 CH - R 1 CH O CH2 CH2 CH H2C OCH CH2 CH (2. Bsp.: SmI2-induzierte Variante anstatt baseninduziert) Wohl-ZieglerBromierung (Bromierung in Allylposition mit N-Bromsuccinimid und kat. AIBN; man setzt Olefine od. Verb. mit aktivierten MethylenGruppen bei höherer Temp. mit N-Bromsuccinimid um, wobei Subst. in Allyl- bzw. αStellung zur aktivierenden Gruppe (CarbonylGruppe, Phenyl-Rest etc.) eintritt) O R1 CH2 CH CH R2 + N O Br O - NH O 79 R1 CH Br CH CH R2 Wolff-Umlagerung (Ketene aus α-Diazoketonen; Reaktion, in deren Verlauf α-Diazocarbonyl-Verbindungen (Darst. z.B. durch Diazotierung aus Aminoverb.) nach StickstoffVerlust eine Gerüstumlagerung erleiden; N2Abspaltung bewirkt durch Katalyse von Ag, Cu, deren Ionen od. Edelmetall-Kat., durch Bestrahlen od. Erhitzen, wobei über Carbonylcarbene Ketene gebildet werden) R1 C O C R2 hν od. od. kat. N2 O R2 R1 Carbonylcarben R1 C R2 X=OH: Carbonsäuren X=OR 3 : Carbonsäureester X=NR32 : Carbonsäureamide (Bsp. ist eher Huang-M.-V.) Wolff-KishnerReduktion O N2H2.H2O KOH Diethylenglycol 200°C 80 R2 Oxiren R1 (Reduktion von Aldehyden und Ketonen zu Kohlenwasserstoffen; Aldehyde u. Ketone werden mit Hydrazin in ihre Hydrazone überführt u. diese in Ggw. einer starken Base auf ca. 200°C erhitzt, worauf unter N2-Abspaltung die KW gleicher CAtomzahl entstehen) (Isolation der Hydrazone nicht mehr erforderlich; Behandlung des Ketons mit Hydrazinhydrat mit KOH in Diethylenglykol, 200°C; Eintopfreaktion) C O Wolff-KishnerReduktion (Huang-MinlonVariante) R1 C Keten C O +H X CH R2 C O X WoodwardHoffmann-Regeln (Regeln, die Aussagen über den Verlauf von pericyclischen Reaktionen machen) m+n 4n 4n+2 Auswahlregeln für m+n Cycloadditionen supra/supra supra/antara antara/antara verboten erlaubt verboten erlaubt verboten erlaubt Regeln für elektrocyclische Reaktionen π-Elektronen thermisch photochemisch 2 disrot conrot 4 conrot disrot 6 disrot conrot 8 conrot disrot Wurtz-Reaktion (Kupplung von Alkylhalogeniden über Naorg. Verb., die mit weiterem R-X reagiert; Synth. von Alkanen durch Dehalogenierung von Alkylhalogeniden mit metall. Na; Herst. symm. Alkane; meist schlechte Ausbeuten; nur Synth. kleiner Cyclen durch intramolek. Reakt. von präp. Bedeutung; auch mit anderen Metallen möglich (Zn, Fe, Cu, Li, Mg etc.)) CH2 Br CH2 Br Na H2C ZimmermanTraxler-Übergangszustands-Modell (Modell zur Beschreibung sechsgliedriger cyclischer ÜZ; findet z.B. zur Erklärung der Diastereoselektivitäten verschiedener Aldoladditionen Verwendung) 81 Bn (Benzylether) Me (Methylether) Abk. (Name) -O-C(CH3)3 -O-CH2(p-OMe-Ph) -O-CH2Ph -O-Me Formel ClCH2OCH3 und Base (NaH in THF) 2-Methyl-2-propen, Säure (H2SO4, BF3) NaN(SiMe3)2, PMBBr Installation 50% wäßr. AcOH mit H2SO4-Kat. od HCl in MeOH TFA od. TMS-I kat. Hydrierung mit Pd Base, Benzylbromid od. Hydrogenolyse mit od. –chlorid Na, K od. Li in NH3(l) Williamson-R. od. Me2SO4, Base od. Meerwein-Reag. ZnBr2 od. TiCl4 in CH2Cl2 konz. HI od. TMS-I, CHCl3 od. Lewissäure (BBr3) Abspaltung es entsteht Stereozentrum!!! Übersicht über gängige Schutzgruppen Schutzgruppe für t-Bu (tert-Butylether) -O-CH2OCH3 NaH od. DIEA, Methoxyethoxychlormethylether wäßr. Säure ähnliche Schutzgr.: MMT, DMT, TMT Bemerkung Alkohole MOM (Methoxymethylether) -O-CH2OCH2CH2OCH3 DHP, p-Ts-OH saure Bed. DDQ od. CAN MEM (2-Methoxyethoxymethylether) -O-2-c-C5H9O Tr-Cl, Et3N, DMAP red. Öffnung eines Acetals –O-C(p-OMePh)-O-R mit DIBAL-H führt auch zu -OPMB THP (Tetrahydropyranylether) -O-CPh3 PMB (para-Methoxybenzylether) Tr (Trityl-) 83 Diole Bz (Benzoatester) Ac (Acetatester) TBDPS (tert-Butyldiphenylsilylether) TBDMS (TBS, tert-Butyldimethylsilylether) TIPS (Triisopropylsilyether) TES (Triethylsilylether) TMS (Trimethylsilylether) -O-C(O)-C6H2-2,4,6trimethyl -O-C(O)Ph -O-C(O)CH3 -O-SiPh2-t-Bu -O-Si(CH3)2-t-Bu -O-Si(CH(CH3)2)3 -O-Si(CH2CH3)3 -O-Si(CH3)3 Piv-Cl, Py Mes-Cl, Py od. Et3N TBDPS-Cl, Imidazol TBAF TBDMS-Cl, Imidazol od DMAP; Fluorid (TBAF, KF, TBDMS-OTf, 2,6aq. HF) Lutidin iPr3SiCl, Imidazol od. DMAP Et3SiCl od. Et3SiOTf, Py Me3SiCl, Et3N od. Pyridin (Py) LiAlH4 od. wäßr. KOtBu PhCOCl od basische Hydrolyse (PhCO)2O, Et3N od. (K2CO3) od. LiAlH4 Py Ac2O od. AcCl, Pyridin od. Et3N DIBAL-H Fluorid (TBAF, aq. HF) wäßr. Säure od. Fluorid (TBAF) wäßr. od. saure Bed. od. TBAF ähnlich TBDMS, aber insges. stabiler stabiler gegen Säure als obige Silylschgr. schon relativ säurestabil i.a. etwas stabiler als TMS, bes. gegenüber H2O (Mono-, Di-, Trimethoxy-Tr) sind noch säureempfindlicher Mes (Mesitoatester) -O-C(O)-t-Bu saure od. basische Hydrolyse; LiAlH4 Piv (Pivaloatester) -O-C(Me2)-O- d aq. HCl od. HOAc od. i 84 2-Methoxy-1- Acetonid (Isopropylidenk l) Aldehyde und Ketone Amine Bz (Benzamid) Ac (Acetamid) TMS (Trimethylsilyl) Bn (Benzyl) Dithioketale und Dithioacetale Ketale und Acetale Cyclohexylidenketal Benzylidenketal -N-C(O)Ph -N-C(O)CH3 -N-SiMe3 -N-CH2Ph -S-R(-)R‘-S- -O-R(-)R‘-O- -O-Cy-O- -O-C(H)(Ph)-O- BOC-On, Et3N od. BOC2O Bz-Cl, Py od. Et3N Ac2O od. AcCl, Py od. Et3N TMS-Cl, Et3N od. Py Bn-Cl, K2CO3 od. Hydroxid Thiol, Säurekat. Alkohole od. Diole, Säurekat. Cyclohexanon, Säure Benzaldehyd, Säure propen, HBr od. Aceton, Säurekat. aq. HCl od. TFA HCl od. HBr in AcOH od. heiße, konz. NaOH od. DIBAL-H aq. Säure od. Meerwein-Reagenz wäßr. Bed. H2/Pd od. Na/NH3(l) wäßr. HgCl2 Säure (TFA, Oxalsre.) Säure Säure p-TsOH in MeOH ketal) BOC (tert-Butoxycarbonyl) -N-C(O)-OC(CH3)3 H2/Pd -N-CO2CH2-Fluorenyl -N-CO2CH2Ph PhCH2O2CCl, Base (wäßr. Carbonat od Et3N) CBz (Z, Benzyloxycarbonyl) Base (Morpholin, Pi idi ) 85 FMOC-Cl, Base (N HCO ) FMOC (Fluorenylmethb l) mit Raney-Ni: reduktive Entschwefelung oxycarbonyl) NVOC (NaHCO3) -N-CO2CH2(2-NO2-4,5NVOC-Cl, Base di-OMe-Ph) 86 Piperidin) Licht 1 lA 1 H 2 4 Be 3 Li IUPAC IUAPC CAS neu alt PSE 10 14 IVB IVA 15 VB VA 16 VIB VIA 17 VIIB VIIA He 18 VIIIA 2 13 lllB lllA Ne 10 F 9 O 8 N 7 C 15 6 B 14 5 13 P 34 S 35 Cl 36 Ar 18 Si 33 17 Al 32 54 31 16 12 8 11 12 IIB 30 11 IB 29 Kr Na Mg 6 VIA VIB 24 Cu Zn Ga Ge As Se Br 53 Xe 66 67 68 69 70 71 52 I 86 51 85 65 49 84 64 46 82 28 5 VA VB 23 Cr Mn Fe Co Ni 50 9 VIIIA VIIIB 27 4 IVA IVB 22 V 44 81 26 20 Ti 42 Sn Sb Te 7 VI IA VI IB 25 19 Ca Sc 41 Ru Rh Pd Ag Cd In 3 lllA lllB 21 K 40 Nb Mo Tc 79 63 83 78 Rn 62 80 77 At 76 75 Po 74 Pb Bi 61 48 39 Zr 73 Tl 60 47 Y 72 Au Hg 45 38 57 Pt 43 Rb Sr 37 56 Ir 55 Re Os Hf Ta W Cs Ba La 106 107 109 105 108 104 59 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 93 92 90 Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 91 Th Pa U Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Cy Ho Er Tm Yb Lu 58 Ra Ac Unq Unp Unh Uns Uno Une 88 89 87 Fr Lanthanoide Actinoide 87 Literatur Die folgende Liste stellt eine Auswahl der verwendeten Literatur dar: • • • • • • • • • • • • • K.P.C. Vollhardt, N.E. Shore: Organische Chemie (Wiley-VCH) R. Brückner: Reaktionsmechanismen (Spektrum Akademischer Verlag) F. Carey, R.J. Sundberg: Advanced Organic Chemistry (Plenum) J. March: Advanced Organic Chemistry (Wiley) J.Fuhrhop, G. Penzlin: Organic Synthesis (Wiley) M.B. Smith: Organic Synthesis (McGraw-Hill) K.C. Nicoloau, E.J. Sörensen: Classics in Total Synthesis (VCH) G. Procter: Asymmetric Synthesis (Oxford University Press) T. Wirth: Syntheseplanung – aber wie? (Spektrum Akademischer Verlag) J.A. Gewert et al.: Problems! (Wiley-VCH) T. Laue, A. Plagens: Namen- und Schlagwortreaktionen der Organischen Chemie T. Greene, P.G.M.Wuts: Protective Groups in Organic Synthesis (Wiley) S. Warren: Organische Retrosynthese (Teubner Verlag) 88