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N-Derivate von Aldehyden und Ketonen
3 Carbonylverbindungen und Carbonsäurederivate 3.1 Allgemeines 3.2 Hydrate, Acetale, Imine, Enamine
3.2.1 Hydratisierung von Carbonylverbindungen 3.2.2 Acetalisierung von Aldehyden und Ketonen 3.2.3 Reaktion von Ketonen und Aldehyden mit
Stickstoffverbindungen 3.3 Derivate von Carbonsäuren
3.3.1 Allgemeines 3.3.2 Säurekatalysierte Veresterung von Carbonsäuren 3.3.3 Alternativmethoden für die Veresterung 3.3.4 Basenvermittelte Verseifung von Carbonsäurederivaten 3.3.5 Zur Herstellung von Säurechloriden 3.3.6 Zur Herstellung von Säureamiden
3.4 Derivate der Kohlensäure
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Stoff der Vorlesung 6
• Polysaccharide, Acetale in der Natur, S,S-‐Acetale
• N-‐Derivate von Aldehyden und Ketonen
• Imine
• Enamine
• Oxime ….
• ReakBvität
• Imine und Enamine in biologischen Systemen
• Herstellungsmethoden für Amine
• N-‐halBge Heterocyclen in Biologie und Pharmazie
• Synthesen N-‐halBger Heterocyclen
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Stoff der letzten Vorlesung 5 (Dr. B. Bernet)
• Acetale: • Bildungsmechanismus
• Verwendung als Schutzgruppen • Zucker:
• Cyclische Halbacetale • KonsBtuBon
• KonformaBon
• O-‐Glucoside
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N-Derivate von Aldehyden und Ketonen
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Darstellung von Oximen
• Einfluss des pH-Wertes auf Geschwindigkeit und Ausbeute der Reaktion! • Analog: Reaktion von C=O mit Hydrazinen und Semicarbazid;
unterschiedl. pKa-Werte beachten! • Gut krist., scharf schmelzende Derivate Charakterisierung von
Aldehyden und Ketonen! • Zur verwandten Hydrazonbildung, s.
http://www.chemie.uni-regensburg.de/Organische_Chemie/Didaktik/Keusch/D-DNPH-d.htm
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Bildung von Iminen R2C=NR’
• Prinzipiell wie oben
• Globalgleichgewicht R2C=O + H2NR’ R2C=NR’ + H2O weniger auf
Imin-Seite (fehlende Stabilisierung, s. u.)
Kontinuierliches Entfernen des Reaktionswassers!
NXH
X = O, NR; nicht möglich für X = CR2
N
XH
MO-Bild
!(C=N)
!"(C=N)
Einsames Elektronenpaar(lone pair) an X
Stabilis.
E
p(C)
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Vergleich Oxo- vs. Imino-Formen
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Imine in biolog. Systemen: Transaminierung
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Imine in biolog. Systemen: Decarboxylierung
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PLP-vermittelte Decarboxylierung von AS
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Herstellung von Aminen
R X
H2N NH2
NH
O
O
NH3
NaH
R NH2
R NH2
N
O
O
RCH2X
NHNH
O
O
R BrN
O
O
R
2°, 3° Amin, 4° Ammoniumsalz
Gabriel-Synthese
– H2
Phthalimid, pKa ≈ 10
– X
– Br
+
1° Amin
1° Amin
SN2
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Herstellung von Aminen
Reduktive Aminierung (1° bis 3°; sauber vor allem bei 3°)
RO
R X
R X
N N N Na
1) N3
CNR C
N
NN
NR
OH
NN
NR
LiAlH4 oder
BH3•THF
LiAlH4
LiAlH4
RNH2
NH2R
OH
R NH2Natriumazidorganisches
Azid– NaX 1° Amin(LAH)
2) H * (LAH)Aminoalkohol
– X1° Amin
**
Verseifung oder Reduktion von Amiden
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Reduktive Aminierung
• Iminium-Ion als wichtige elektrophile Zwischenstufe • ”H–” als Reduktionsmittel: HCO2H (Eschweiler-Clarke), NaBH3CN
(Borch-Reagens Bedeutung des richtigen pH-Wertes: ≈7 ist optimal) • Bildung von thermodyn. stabilem CO2 als treibende Kraft
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Enamin-Bildung bei Sekundären Aminen
Umsetzung von Ketonen oder Aldehyden mit 2° Aminen:
Iminium-Ion spaltet (relativ) saures H in α-Stellung ab
Enamin (Vinylamin-Substruktur)
Beträchtliche Doppelbindungsstärke:
Iminium-Ion Rotationsbarriere: 44 kcal/mol
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N-Heterocyclen – einige Beispiele
Strychnin Nicotin Camptothecin: Antitumor
Codein Morphin
Papaverin (Potenzmittel vor Viagra)
Als Heterocyclen werden in der organischen Chemie Ringe bezeichnet, bei denen zumindest ein Atom des Ringgerüsts kein Kohlenstoffatom ist.
http://www.chemgapedia.de/vsengine/topics/de/vlu/Chemie/Organische_00032Chemie/Heterocyclen/index.html
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N-Heterocyclen – Beispiele
β-Lactam-Antibiotika: Penicilline, Cephalosporine Antimalaria-Wirkstoffe
Von den heute ca. 30 Millionen beschriebenen organischen Stoffen sind rund 50% Heterocyclen. Heterocyclen sind in der Natur weit verbreitet und bilden z.T. eigene Naturstoffklassen (z.B. Kohlenhydrate, Nucleinsäuren, Alkaloide, Porphyrine usw.).
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N-Heterocyclen – Pyrimidine und Purine
Nucleobasen Purin-Alkaloide
Theobroma Cacao
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Pyrrol-haltige Naturstoffe
Eisenporphyrin
Gallenfarbstoffe
Chlorophyll
Fe
Häm
Hämo-globin
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N-Heterocyclen – Benzodiazepine
1908-2005
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Synthese N-haltiger Heterocyclen
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Synthese N-haltiger Heterocyclen
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Fischer-Indolsynthese