Synthese von aliphatischen und

aromatischen Aziden Christian Langenbahn Alexander Zang Betreuer: Andreas Lippach Vortrag im Rahmen der OC07 – Vorlesung am 24.11.2010

Inhalt

1. Allgemeines

2. Chemische Eigenschaften

3. Synthese von Aziden

4. Reaktionen von Aziden

5. Anwendungen

6. Zusammenfassung & Ausblick

7. Literatur

2

1. Allgemeines

• 1.1 Was sind Azide?

• 1.2 Historisches

3

1.1 Was sind Azide?

• N3 – Verbindungen

• Leiten sich von der Stickstoffwasserstoffsäure HN

3 ab

• Explosiv

• Toxisch

� Absorbierbar über die Haut und oral.

4

1.2 Historisches

• 1864: Peter Grieß synthetisiert das erste organische Azid (Phenylazid).

• Ende des 19. Jh.: Curtius entdeckt die Stickstoffwasserstoffsäure

• 50er & 60er Jahre: Beginn des Aufschwungs

5

2. Chemische Eigenschaften

6

• 2.1 Mesomere Grenzformeln

• 2.2 Bindungslängen

• 2.3 Bindungswinkel und –Ordnung

• 2.4 IR – Schwingungen

• 2.5 Stabilität organischer Azide

• 2.6 Einteilung von Aziden

2.1 Mesomere Grenzformeln

7

S. Bräse, C. Gil, K. Knepper, V. Zimmermann, Angew. Chem. 2005, 117, 5320-5374.

2.2 Bindungslängen

Bindung in Aziden

Bindungslänge [Å]

Normale N-Bindungen

Bindungslänge [Å]

d(R-N1) 1,472 C-N-Bindung 1,47

d(N1-N2) 1,244 N-Doppelbindung 1,25

d(N2-N3) 1,162 N-Dreifachbindung 1,10

8

2.3 Bindungswinkel und -Ordnung

• ∡ (R - N1 – N2N3) = 115,2°

• ∡ (RN1 – N2 - N3) = 172,5°

• N1 – N2 = 1.5

• N2 – N3 = 2.5

9

M. T. Nguyen, D. Sengupta, J. Phys. Chem. 1996, 100, 6499-6503.

2.4 IR- Schwingungen

• Starke Absorption bei 2114 cm-1

• Weitere Schwingungen liegen bei 1340-1180 cm-1 und 680 cm-1

10

S. Bräse, C. Gil, k. Knepper, V. Zimmermann, Angew. Chem. 2005, 117, 5320-5374.

2.5 Stabilität organischer Azide

11

Empirische Formel zur Bestimmung der Stabilität von organischen Aziden:

2.6 Einteilung von Aziden

12

3. Synthese von Aziden

• 3.1 Synthese von aromatischen Aziden

• 3.2 Synthese von aliphatischen Aziden

3.2.1 Synthese von Alkenaziden

3.2.2 Synthese von Alkylaziden

13

3.1 Synthese von aromatischen Aziden

• Arylazide durch Nucleophile aromatische Substitution

• Arylazide aus Organometall-Reagenzien

• Arylazide durch Diazotransfer

• Diazotierung von Hydrazinen

• Umwandlung von Triazenen und verwandten Verbindungen

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Arylazide durch SN,Ar

15

W. Stadlbauer,W. Fiala, M. Fischer, G. Hojas, J. Heterocycl. Chem. 2000, 37, 1253 – 1256.

Arylazide durch SN,Ar

16

C. L. Gibson, S. La Rosa, C. J. Suckling, Tetrahedron Lett. 2003, 44, 1267 – 1270.

Arylazide aus Organometall-Reagentien

17

J. Gavenonis, T. D. Tilley, Organometallics 2002, 21, 5549 –5563.

Arylazide durch Diazotransfer

18

Q. Liu, Y. Tor, Org. Lett. 2003, 5, 2571 – 2572.

Diazotierung von Hydrazinen

19

Y. H. Kim, K. Kim, S. B. Shim, Tetrahedron Lett. 1986, 27, 4749 – 4752.

Umwandlung von Triazen oder verwanden

Verbindungen

20

M. O. Forster, J. Chem. Soc. 1906, 233.

3.2 Synthese von aliphatischen Aziden

• 3.2.1 Synthese von Alkenaziden

• 3.2.2 Synthese von Alkylaziden

21

3.2.1 Synthese von Alkenylaziden

22

A. Hassner, F. P. Boerwinkle, A. B. Levy, J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 4879 – 4883.

3.2.2 Synthese von Alkylaziden

• Alkylazide durch klassische nucleophile Substitution

• Alkylazide durch Mitsunobo-Reaktion

• Polare Addition

• Radikalische Addition

• Polare 1,2-Addition an nichtaktivierte Doppelbindungen

• C-H-Aktivierung

• Festphasensynthesen von aliphatischen Aziden

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Alkylazide durch Klassische Nucleophile

Substitution

24

L. Alvarez de Cienfuegos, C. Rodriguez, A. J. Mota, R. Robles, Org. Lett. 2003, 5, 2743 – 2745.

Alkylazide durch Mitsunobo-Reaktion

25

S.-H. Lee, J. Yoon, S.-H. Chung, Y.-S. Lee, Tetrahedron 2001, 57, 2139 – 2145.

Alkylazide durch Mitsunobo-Reaktion

26

Alkylazide durch Mitsunobo-Reaktion

27

Alkylazide durch polare Addition

28

D. J. Guerin, T. E. Horstmann, S. J. Miller, Org. Lett. 1999, 1, 1107 – 1109.

Alkylazide durch Radikalische Addition

29

M. Tingoli, M. Tiecco, D. Chianelli, R. Balducci, A. Temperini, J. Org. Chem. 1991, 56, 6809 – 6813.

Alkylazide durch Elektrophile Addition

30

L. Chabaud, Y. Landais, Tetrahedron Lett. 2003, 44, 6995 – 6998.

Alkylazie durch C-H-Aktivierung

31

C. Viuf, M. Bols, Angew. Chem. 2001, 113, 643 – 645.

Alkylazie durch C-H-Aktivierung

32

V. V. Zhdankin, A. P. Krasutsky, C. J. Kuehl, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5192 – 5197.

Festphasensynthesen von aliphatischen

Aziden

33

D. A. Annis, O. Helluin, E. N. Jacobsen, Angew. Chem. 1998, 110, 2010 – 2012;

4. Reaktionen von Aziden

• 4.1 Reaktivität organischer Azide

• 4.2 Curtius Umlagerung

• 4.3 Staudinger Reaktion

• 4.4 Aza-Wittig-Reaktion

• 4.5 1,3-Dipolare Cycloadditionen

34

4.1 Reaktivität organischer Azide

35

E. F. V. Scriven, K. Turnbull, Chem. Rev. 1988, 88, 297 – 368.

4.2 Curtius Umlagerung (bzw. Abbau)

36

J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, Organic Chemistry, Oxfort University Press, 2001.

4.2 Curtius Umlagerung (bzw. Abbau)

37

J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, Organic Chemistry, Oxfort University Press, 2001.

4.3 Staudinger Reaktion

38

M. Köhn, R. Breinbauer, Angew. Chem. 2004, 116, 3168-3178.

4.4 Aza-Wittig-Reaktion

39

P. Molina, M. J. Vilaplana, Synthesis 1994, 1197 – 1218.

4.5 1,3-Dipolare Cycloaddionen

• 4.5.1 Allgemeines

• 4.5.2 Olefin als Dipolarophil

• 4.5.3 Nitrile als Dipolarophil

40

4.5.1 Allgemeines

41

R. Huisgen, Angew. Chem. 1963, 75, 604-637.

4.5.2 Olefin als Dipolarophil

42

R. Huisgen, Angew. Chem. 1963, 75, 604-637.

4.5.3 Nitrile als Dipolarophil

43

R. Huisgen, Angew. Chem. 1963, 75, 604-637.

5. Anwendungen

• Verwendung als Schutzgruppe

• Verwendung als Wirkstoff und Zwischenprodukt bei der Naturstoffsynthese

• Verwendung als Photoaffinitätsmarkierung

44

Verwendung als Schutzgruppe

45

R. Ducray, M. A. Ciufolini, Angew. Chem. 2002, 114, 4882 – 4885.

Verwendung als

Photoaffinitätsmarkierung

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S. Bräse, C. Gil, K. Knepper, V. Zimmermann, Angew. Chem. 2005, 117, 5320-5374.

Prinzip:

6. Zusammenfassung & Ausblick

• Einsatz von Aziden in der organischen Synthese wird immer beliebter, trotz toxischer und explosiver Eigenschaften

• Im Bereich der Cycloaddidion

• Einsatz von organischen Aziden in chemischer Biologie oder in Materialwissenschaften?

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7. Literatur

• M. T. Nguyen, D. Sengupta, J. Phys. Chem. 1996, 100, 6499-6503.

• W. Stadlbauer,W. Fiala, M. Fischer, G. Hojas, J. Heterocycl. Chem. 2000, 37, 1253 – 1256.

• C. L. Gibson, S. La Rosa, C. J. Suckling, Tetrahedron Lett. 2003, 44, 1267 – 1270.

• J. Gavenonis, T. D. Tilley, Organometallics 2002, 21, 5549 –5563.

• Q. Liu, Y. Tor, Org. Lett. 2003, 5, 2571 – 2572.

• Y. H. Kim, K. Kim, S. B. Shim, Tetrahedron Lett. 1986, 27, 4749 – 4752.

• M. O. Forster, J. Chem. Soc. 1906, 233.

• A. Hassner, F. P. Boerwinkle, A. B. Levy, J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 4879 – 4883.

• L. Alvarez de Cienfuegos, C. Rodriguez, A. J. Mota, R. Robles, Org. Lett. 2003, 5, 2743 – 2745.

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7. Literatur

• S.-H. Lee, J. Yoon, S.-H. Chung, Y.-S. Lee, Tetrahedron 2001, 57, 2139 – 2145.

• D. J. Guerin, T. E. Horstmann, S. J. Miller, Org. Lett. 1999, 1, 1107 – 1109.

• M. Tingoli, M. Tiecco, D. Chianelli, R. Balducci, A. Temperini, J. Org. Chem. 1991, 56, 6809 – 6813.

• L. Chabaud, Y. Landais, Tetrahedron Lett. 2003, 44, 6995 – 6998.

• C. Viuf, M. Bols, Angew. Chem. 2001, 113, 643 – 645.

• V. V. Zhdankin, A. P. Krasutsky, C. J. Kuehl, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5192 – 5197.

• D. A. Annis, O. Helluin, E. N. Jacobsen, Angew. Chem. 1998, 110, 2010 – 2012;

• E. F. V. Scriven, K. Turnbull, Chem. Rev. 1988, 88, 297 – 368.

• J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, P. Wothers, Organic Chemistry, Oxfort University Press, 2001.

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7. Literatur

• M. Köhn, R. Breinbauer, Angew. Chem. 2004, 116, 3168-3178.

• P. Molina, M. J. Vilaplana, Synthesis 1994, 1197 – 1218.

• R. Huisgen, Angew. Chem. 1963, 75, 604-637.

• R. Ducray, M. A. Ciufolini, Angew. Chem. 2002, 114, 4882 – 4885.

• ChemBioDraw.

• Microsoft Office 2007.

• S. Bräse, C. Gil, K. Knepper, V. Zimmermann, Angew. Chem. 2005, 117, 5320-5374.

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Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit