Arndtova–Eistertova reakce

Arndtova–Eistertova reakce je organická reakce spočívající v homologaci karboxylových kyselin poocí acylchloridu a diazomethanu. Objevili ji němečtí chemici Fritz Arndt a Bernd Eistert.

Používá se na přípravu β-aminokyselin z α-aminokyselin.[1]

Provedení

Kromě acylchloridu se při této reakci používají diazomethan, voda, a kovový katalyzátor.

Diazomethan se přidává v přebytku, aby mohl reagovat se vznikající kyselinou chlorovodíkovou.[2] Pokud by diazomethan nebyl použit v přebytku, tak by HCl reagovala s diazoketonem za vzniku chlormethylketonu a dusíku.

Reakce se provádí za mírných podmínek a neovlivňuje tak složité či redukovatelné skupiny případně navázané na výchozí kyselinu.[3] Voda při reakci slouží jako nukleofil. Jako katalyzátor se nejčastěji používá oxid stříbrný, lze ale použít i jiné sloučeniny kovů a/nebo i působení světla.[4]

Arndt-Eistertova reakce s ketenovým meziproduktem

Obměny

Příprava beta-aminokyseliny z fenylalaninu se provádí Newmanovou–Bealovou variantou Arndtovy–Eistertovy reakce, kdy se používá triethylamin rozpuštěný v diazomethanu. Triethylamin neebo druhý ekvivalent diazomethanu zachytí HCl, čímž zabrání tvorbě α-chlormethylketonu jako vedlejšího produktu.[5][6][7]

Diazomethan se používá nejčastěji, je ale toxický a může vybouchnout; lze jej ovšem nahradit jinými podobnými sloučeninami,[8][9] jako je diazo(trimethylsilyl)methan.[10][11]

Místo acylchloridů lze použít acylanhydridy; při takových reakcích poté vznikají směsi homologované kyseliny a odpovídajícího methylesteru v poměru 1:1.[12]

Podobně mohou sloužit primární diazoalkany, ze kterých se tvoří sekundární α-diazoketony; tento postup má ale řadu nedostatků. Primární diazoalkany podléhají azokopulacím za vzniku azinů; acylchlorid je tak k roztoku diazoalkanu a triethylaminu třeba přidávat za nízké teploty.[13]

Primární diazoalkany jsou značně reaktivní, nevhodné při použití sloučenin s kyselými funkčními skupinami, a také reagují s aktivovanými alkeny za vzniku α,β-nenasycených karbonylových sloučenin skrz 1,3-dipolární cykloadice.

Arndtovu–Eistertovu reakci je možné nahradit Kowalského homologací esterů, kde se také vytváří karbeny, ale nepoužívá se diazomethan.[14]

Mechanismus

Arndtova–Eistertova reakce začíná atakem diazomethanu na acylchloridza odštěpení HCl. Vzniklý alfa-diazoketon (RC(O)CHN2) prochází za katalýzy kovem Wolffovým přesmykem, vytvářejícím keten, jenž je hydratován a vytváří tak kyselinu.[15][16][4]

Stereoizomerie na alfa uhlíku acylchloridu se během přesmyku zachovává.[6]

Homologace N-boc-fenylalaninu

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Arndt–Eistert reaction na anglické Wikipedii.

  1. ↑ T. Ye; M. A. McKervey. Organic Synthesis with α-Diazo Carbonyl Compounds. Chemical Reviews. 1994, s. 1091–1160. DOI 10.1021/cr00028a010. 
  2. ↑ LEE, V.; NEWMAN, M. S. Ethyl 1-Naphthylacetate. Org. Synth.. 1970, s. 77. Dostupné online. Je zde použita šablona {{Citation}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.; Coll. Vol.. S. 613. Je zde použita šablona {{Citation}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.Je zde použita šablona {{OrgSynth}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
  3. ↑ S. N. Sanyal. Reactions, Rearrangements and Reagents. [s.l.]: [s.n.], 2003. ISBN 978-81-7709-605-7. S. 86–87. 
  4. ↑ a b W. Kirmse. 100 Years of the Wolff Rearrangement. European Journal of Organic Chemistry. 2002, s. 2193-2256. DOI 10.1002/1099-0690(200207)2002:14<2193::AID-EJOC2193>3.0.CO;2-D. 
  5. ↑ M. S. Newman; P. F. Beal. An Improved Wolff Rearrangement in Homogeneous Medium. Journal of the American Chemical Society. 1950, s. 5163–5165. DOI 10.1021/ja01167a101. 
  6. ↑ a b LINDER, M. R.; STEURER, S.; PODLECH, J. (S)-3-(tert-Butyloxycarbonylamino)-4-phenylbutanoic acid. Org. Synth.. 2002, s. 154. Dostupné online. Je zde použita šablona {{Citation}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.; Coll. Vol.. S. 194. Je zde použita šablona {{Citation}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.Je zde použita šablona {{OrgSynth}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
  7. ↑ D. A. Clibbens; M. Nierenstein. CLXV.—The action of diazomethane on some aromatic acyl chlorides. Journal of the Chemical Society. 1915, s. 1491–1494. Dostupné online. DOI 10.1039/ct9150701491. 
  8. ↑ R. L. Danheiser; R. F. Miller; R. G. Brisbois. Detrifluoroacetylative Diazo Group Transfer: (E)-1-Diazo-4-phenyl-3-buten-2-one. Organic Syntheses. 1996, s. 134. DOI 10.15227/orgsyn.073.0134. 
  9. ↑ A. R. Katritzky; S. Zhang; A. H. M. Hussein; Y. Fang; P. J. Steel. One-Carbon Homologation of Carboxylic Acids via BtCH2TMS: A Safe Alternative to the Arndt−Eistert Reaction. The Journal of Organic Chemistry. 2001, s. 5606-5612. DOI 10.1021/jo0017640. PMID 11485491. 
  10. ↑ T. Aoyama; T. Shiori. New Methods and Reagents in Organic Synthesis. 8. Trimethylsilyldiazomethane. A New, Stable, and Safe Reagent for the Classical Arndt-Eistert Synthesis. Tetrahedron Letters. 1980, s. 4461-4462. DOI 10.1016/S0040-4039(00)92200-7. 
  11. ↑ J. Cesar; M. S. Dolenc. Trimethylsilyldiazomethane in the Preparation of Diazoketones via Mixed Anhydride and Coupling Reagent Methods: A New Approach to the Arndt–Eistert Synthesis. Tetrahedron Letters. 2001, s. 7099-7102. DOI 10.1016/S0040-4039(01)01458-7. 
  12. ↑ W. Bradley; R. Robinson. The Action of Diazomethane on Benzoic and Succinic Anhydrides, and a Reply to Malkin and Nierenstein. Journal of the American Chemical Society. 1930, s. 1558-1565. DOI 10.1021/ja01367a040. 
  13. ↑ V. Franzen. Eine neue Methode zur Darstellung α,β-ungesättiger Ketone. Zerfall der Diazoketone R—CO—CN2—CH2—R′. Justus Liebigs Annalen der Chemie. 1957, s. 199. DOI 10.1002/jlac.19576020116. 
  14. ↑ R. E. Reddy; C. J. Kowalski. Ethyl 1-Naphthylacetate: Ester Homologation Via Ynolate Anions. Organic Syntheses. 1993, s. 146. DOI 10.15227/orgsyn.071.0146. 
  15. ↑ C. Huggett; R. T. Arnold; T. I. Taylor. The Mechanism of the Arndt-Eistert Reaction. Journal of the American Chemical Society. 1942, s. 3043. DOI 10.1021/ja01264a505. 
  16. ↑ H. Meier; K.-P. Zeller. The Wolff Rearrangement of α-Diazo Carbonyl Compounds. Angewandte Chemie International Edition. 1975, s. 32-43. DOI 10.1002/anie.197500321. 

Literatura

  • F. Arndt; B. Eistert. Ein Verfahren zur Überführung von Carbonsäuren in ihre höheren Homologen bzw. deren Derivate. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 1935, s. 200-208. DOI 10.1002/cber.19350680142. 
  • W. E. Bachmann; W. S. Struve. The Arndt–Eistert Reaction. Organic Reactions. 1942, s. 38. 

Související články