Ambidente Nukleophile
• Nucleophile mit 2 verschiedenen Donoren
O N OR-XR-X
O N O
R
-X -XR N
O
O
Salpetrigsäureester NitroalkanNitrit
Ladungskontrollierte hart/hart Reaktion mit
SN1 Elektrophilen
orbitalkontrollierte weich/weich Reaktion mit SN2 Elektrophilen
Ambidente Nukleophile
• Cyanid mit 2 verschiedenen Elektrophilen
Cyanid
orbitalkontrollierte weich/weich Reaktion mit SN2 Elektrophilen
Ladungskontrollierte hart/hart Reaktion mit
SN1 Elektrophilen
C NN
-Br
Br
Nitril
-Br
Br
N C
Isonitril
Ag+
-I
MeI
Amid
Si
-Cl
Cl
Iminoether
NH
O
N
O
Me
N
O
Base Base
H
N
OMe3Si
Me3Si= TMS
Ambidente Nukleophile
• Amid mit 2 verschiedenen Elektrophilen
orbitalkontrollierte weich/weich Reaktion mit SN2 Elektrophilen
Ladungskontrollierte hart/hart Reaktion mit
SN1 Elektrophilen
-I
MeI
Methylketon
Si
-Cl
Cl
Enolether
OO
Me
O
Base Base
H
OMe3Si
Ambidente Nukleophile
• Keto-Enol-Tautomerie mit 2 verschiedenen Akzeptoren
orbitalkontrollierte weich/weich Reaktion mit SN2 Elektrophilen
Ladungskontrollierte hart/hart Reaktion mit
SN1 Elektrophilen
Aktivierung einer OH Gruppe
OH
SO2Cl
Py
OS
O
OO O
CH3CO2
NaI 10 eqAcetonrf
I
Inversion durch SN2 + Racemisierung durch
SN2 mit Iodid
Mitsunobu Reaktion
OHR OR
O
1.) PPh3DEAD
2. PhCO2H
NN
O
OEt
O
EtO
Diethylazodicarboxylat
Ph3P
NN
O
OEt
O
EtO
Ph3P
OHR
NN
O
OEt
O
EtO
Ph3P
H
O
R
Mitsunobu Reaktion
NN
O
OEt
O
EtO
Diethylazodicarboxylat
Ph3P
NN
O
OEt
O
EtO
Ph3P
OHR
NN
O
OEt
O
EtO
Ph3P
H
O
R
O
R
PPh3
2. PhCO2H
NN
O
OEt
O
EtO
H
H
O
OOR
O
+ PPh3O
Vorsicht bei SN2 mit Iodid
I
I
- I2
H2O -OH-
OH
SO2Cl
Py
OS
O
OCH3
NaI 10 eq
wässriges Aceton
rf
?
Führt SN2 immer zur Inversion?
• Formale Retention in der Payne Umlagerung
HO
OH
HO
O
H
OOH
1
23
S-Konfiguriert
H
OOH1
23
S-Konfiguriert
SN2 + -Halocarbonyle
H
R
BrNu
O
+
-
O
BrNu- O
Nu + Br-
SN2 + -Halocarbonyle
Cl
Cl
R-Cl + I- R-I + Cl-
Cl
Cl
Cl
krel
200
0.02
200
1
79 100.000
O
Cl
ClO 920
Alkohol -> Bromid
R OH
HBr
R OH
H
Br
R Br- H2O
O
HBr
Br
HBrBr
O H
Br
- 2 H2O
Bessere Reagentien: PBr3 „PBr5“ Br+ PBr4-, CBr4/PPh3
Appel Reaktion
R OH
CBr4 + PPh3
R Br + Ph3PO
Br3C Br
Br3C PPh3
+ Br
PPh3
R OPPh3
Alkohol -> Chlorid
R OH
HCl
R OH
H
Cl
R Cl- H2O
Bessere Reagentien: SOCl2, PCl3, (COCl)2
Alkohol + Thionylchlorid -> Chlorid
R OH
S
R O - SO2
R'
Cl Cl
O
SO Cl
R'
PyR Cl
R'
N HCl
R O
SO Cl
R'
Cl H+
Py
NH
Cl
Cl
Inversion
Alkohol + Thionylchlorid ohne Py
R OH
S
R O - SO2
R'
Cl Cl
O
SO Cl
R'
R Cl
R'
R O
SO Cl
R'H
R
O
S
OCl
R'
H
Kontaktionenpaar
Retention
+ HCl
HCl ist kein Nukleophil
SN Veresterung
O
OH
ROHH+
O
OH
HO
OH
HORH
O
H
R
O
OR
O
OHROHH+
O
O
H
HO
O
ORROH
O
OHRX
Cs2CO3
O
O
O
OR
Cs
R-X
sp3 Spannungsaufbau
Nicht stabilisiert, weniger basisch
resonanzstabilisiert
Alkylierung der Amine
NH3
R-X
BaseH2N
RNH
RRN
RR
R
NRR
R RX
Basizität:2° Amin ist stärker basisch als 1° Amin3° Amin ist stärker basisch als 2° Amin
Sterische Hinderung:3° Amin ist weniger nukleophil als 2° Amin
Vollständige Quaternisierung ist unter Rückfluss möglich
Alkylierung der Amine
NH2
1 eq R-XN
R
R' R'
H
Hohne Lösungsmittel
rt 1 Tag
X
H2O
HNR
R'
bis zu 70%
Das ausfallende 2°Ammoniumsalz schütztsich vor weiterer Alkylierung
Quartäre Ammoniumsalze
BnNMe2 + MeBr BnNMe3+Br-
Bu4N+Cl-
BnEt3N+Cl-
Löslich in Wasser und in organischen LM:Einsatz in Waschmitteln und Kontaktlinsenreinigernz.B ist Extraktion von MnO4
- in organische Lösungsmittel möglichund durch braun-violette Färbung der LM (je nach LM) beobachtbar. Teilweise werden Charge-Transfer Komplexe mit dem LM gebildet
Phasentransferkatalysatoren
Gabriel-Synthese 1° Amine
NH
O
O
N
O
O
Base RXN
O
O
R
H2NNH2
HN
O
NH
O
R
H2N
NH
NH
O
O
EtOHreflux
R-NH2
Phthalimid pKa < 15 Selektive Monoalkylierung
Schnelle Imid-Öffnung Langsame UmamidierungPhthalamid ist unlöslich in kaltem EtOH
Übungen
• Warren Wothers Kapitel 17S. 444/445
Alkene
1. Addition an Doppelbindungen
2. Synthese
Addition
HBr?
Addition
Br
BrHBr
Hauptprodukt NebenproduktMechanismus?
Addition
C+
C+HBr
Wagner Meerwein
Umlagerung
Addition
BrBr2
Reagens mit Anti-MarkownikovOrientierung?
Addition
BrBr2BH3
Addition
Br
BH2
HBH2
Br2
Addition
HBr?
Addition
Br
HBr
+Polymere
Addition
C+ CH3
BrH+Br-
Allylkationenstabilität
Addition an Allen
C
H
H H
H HBr?
C
H
H H
H
C
H
H C+
H
H
H
C
H
H Br
HHBr
H+Br-
Addition an Allen
Allylkation
Addition
R R
KMnO4 OsO4BH3 I2O3
H2O2
HBr NaOCl R'CO3H
Me2S
Für alle Reaktionen die Produkte und den detaillierten Mechanismus angeben
HO
O
I O O
Iodlactonisierung
HO
O
O
HO
NaHCO3HO
O
O
OI H
KI3
"I2"I+
trans 5 = „7“-exo-tet ist nur mit I+ von der Unterseite möglich
3-exo-tet
5-exo-tet
cyclischer Ester: Lactoncyclisches Amid: Lactam
Dihydroxylierung mit KMnO4
3+2 Cycloaddition
MnO
O
O O H
H H
H
K+
Dihydroxylierung mit KMnO4
MnO
O
O O H
H H
H
K+
MnO
O
O OH
HH
H
K+
Dihydroxylierung mit KMnO4
Mn
O
O
OH
H
OH
H
K+
Dihydroxylierung mit KMnO4
Dihydroxylierung mit OsO4
H
HH
H
Os O
O
O O
OsO
O
O O H
H H
H
Dihydroxylierung mit OsO4
Dihydroxylierung mit OsO4
H
HH
H
Os O
O
O OH
HH
H
OH
OHOs
O
O OH
H2O
Syn-DiolGeringeres Redoxpotential von OsO4
H
H H
H
O
O
H
H
H H
HO
OH
Synthese von anti-Diolen?
DegenerierteWalden-Inversion
BeispieleO
OH
KMnO4
1. OsO4
2. H2O
1. O3
2. Me2S
O
OH
O
OHOH
OH
O
OH
O
O
O
OH
O
O
KMnO4
1. OsO4
2. H2O
1. O3
2. Me2S
Beispiele
Oxidation von unten
Abschirmung
Überoxidation
EliminierungenCl
H
H
HC
+
H
H
H
Cl
H
H
H
Cl
Acc
H
H
Acc
C Cl
AccH
+ HCl
-H+
+
Base:
+ BaseH+ Cl-
Base:
BaseH+ Cl-
E1
E2
E1CB
E1cb Deprotonierung eines aciden Zentrums liefert die konjugierte BaseIm geschwindigkeitsbestimmenden Schritt tritt die Fluchtgruppe aus
E2 Die Deprotonierung durch die Base und Austritt der Fluchtgruppe erfolgen konzertiert. Syn- oder antiperiplanare Anordnung sind möglich. Hochgeordneter Uebergangszustand mit starker Entropieabnahme. Reaktion 2. Ordnung
E1 Der geschwindigkeitsbestimmende Austritt der Fluchtgruppe wird gefolgt von Umlagerung zum stabilen Kation and abschliessender Deprotonierung. Stereochemische Informationen gehen meist verloren. Reaktion 1. Ordnung
E1 Eliminierungen
• E1 sehr gute Fluchtgruppenschwache Basenstabile Kationenpolar protische LMhohe Temperaturen
E1 Eliminierungen
Cl EtOH O
+
- ClH
EtOH81% 19%
E1
Br EtOH O
+
- BrH
EtOH63% 8% 29%
+
H
Hofmann Saytzeff
Hofmann: statistisch begünstigt 6:2Saytzeff: das stabilere Produkt
Elim. dieser 2 H friert die Rotation um C-C ein, das kostet EA
Hyperkonjugation mit diesen 6 Hkostet weniger EA
E1 warum interne Alkene?Diese partielle Doppelbindung hat mehr Hyperkonjugationspartner
H
8%
29%
H
H
HH
H
HH
Eliminierungen
Cl
Cl
+ HCl
Polyvinylchlorid
E1
?
Eliminierungen
Cl
Cl
+ HCl
Polyvinylchlorid
Carbendimerisierung
Alkine
tBuLi
Starke Base
?
Cl
Ha
Hb
Hc
CCl
Hb
Hc
C Cl
Ha
HcC Cl
Ha
Hb
C Hb
HcHc
Ha
Hb
Ha
Cl
Ha
Hc
Hb
Hc
Hb
Hb
Hc
Hc
Hb
Hc
Hb
tBuLi
Starke Base
sehr schnell-Eliminierung
Dimerisierung
Insertion
schnellanti-Eliminierung
langsamsyn-Eliminierung
Eliminierungen E2 Mechanismen: konzertiert!
Br
Br
Hb
Hc
CBr
Hb
Hc
C Hb
Hc
Cl
Ha
Hc
Hb
Hc
Hb
Hb
Hc
Hc
Hb
Hc
Hb
tBuLi
sehr schnell-Eliminierung
Dimerisierung
Insertion
schnellanti-Eliminierung
Corey Fuchs SyntheseHalogen Metall
Austausch
CBr4
BrBr
P+
Br
PhPh
Ph
BrR
Li BrBr
PPh
PhPh
R O
CBrBr
P+
PhPh
Ph
Br
P+Ph
PhPh
BrO
RBrP
+Ph Ph
Ph
Br
O
R
Br
Ph PhPh
Br
O
R
PBr
BrR
Ph Ph
PhPO
R
RLi
PPh3
+
Corey Fuchs Alkinsynthese Ylid
Betain
Halogen Metall
Austausch