Aktivierung von Carbonsäuren
Die Aktivierung von Carbonsäuren umfasst verschiedene Methoden mit denen wenig reaktive Carbonsäuren in reaktivere Analoga überführt werden oder ihre Reaktivität anderweitig gesteigert wird.
Methoden
Carbonsäuren können aktiviert werden, indem sie in reaktivere Analoga überführt werden.[1][2][3] Dazu gehören Carbonsäurehalogenide, Anhydride, Imide sowie bestimmte Ester, meist mit stark elektronenziehenden Gruppen.[4][5] Unter den Säurehalogeniden sind die Säurechloride am verbreitetsten als aktivierte Form von Carbonsäuren. Typische Reagenzien für die Aktivierung von Carbonsäuren durch Überführung in Chloride sind Oxalylchlorid, Thionylchlorid, Phosphortrichlorid, Phosphorpentachlorid und Phosphoroxychlorid. Auch Cyanurchlorid wandelt Carbonsäuren in Chloride um, wobei vermutlich ein reaktiver Arylester als Intermediat auftritt.[6] Die Aktivierung von Carbonsäuren für eine Veresterung gelingt mittels Umwandlung in ein gemischtes Anhydrid durch Umsetzung mit para-Nitrobenzoesäureanhydrid.[S 1] Dabei kommt zusätzlich Scandiumtriflat als Katalysator zum Einsatz. Die Methode ermöglicht effiziente Veresterungen von Carbonsäuren inklusive der Bildung makrocyclischer Lactone, beispielsweise von Hexadecanolid, aus Hydroxycarbonsäuren.[7] Speziell in der Synthese von Peptiden aus Aminosäuren sind Carbodiimide die Standardreagenzien zur Aktivierung der Carbonsäuregruppen. Als reaktive Intermediate bilden sich Anhydride und Acylharnstoffe. Das meistgenutzte Reagenz dieser Gruppe ist das Dicyclohexylcarbodiimid (DCC).[8]
Ein wichtiges Reagenz zur Aktivierung von Carbonsäuren ist Carbonyldiimidazol, das Imidazolderivate bildet, welche eine ähnliche Reaktivität aufweisen wie Säurechloride. Sie sind jedoch meist kristallin und leichter in der Handhabung als die Chloride. Die aktivierten Imidazol-Verbindungen können in viele andere Gruppen von Carbonyl- und Carboxylverbindungen überführt werden, darunter Aldehyde, Ketone, Ester, Amide, Hydrazide, Hydroxamsäuren und Säurechloride.[9] 2-Chlor-N-methylpyridiniumiodid[S 2] kann mit Carbonsäuren durch Substitution des Chloratoms einen Arylester bilden. Das erhaltene Intermediat kann leicht unter anderem in Ester und Amide überführt werden, wobei 2-Pyridon als Abgangsgruppe abgespalten wird.[10] Carbonsäuren können außerdem durch Lewis-Säuren als Katalysator aktiviert werden. Dafür eignet sich zum Beispiel Titandioxid und insbesondere Niob(V)-oxid.[11]
Einzelnachweise
- ↑ Javier Magano: Large-Scale Amidations in Process Chemistry: Practical Considerations for Reagent Selection and Reaction Execution. In: Organic Process Research & Development. Band 26, Nr. 6, 17. Juni 2022, ISSN 1083-6160, S. 1562–1689, doi:10.1021/acs.oprd.2c00005 (acs.org [abgerufen am 28. April 2024]).
- ↑ Paola Acosta‐Guzmán, Andrea Ojeda‐Porras, Diego Gamba‐Sánchez: Contemporary Approaches for Amide Bond Formation. In: Advanced Synthesis & Catalysis. Band 365, Nr. 24, 19. Dezember 2023, ISSN 1615-4150, S. 4359–4391, doi:10.1002/adsc.202301018 (wiley.com [abgerufen am 28. April 2024]).
- ↑ Joshua R. Dunetz, Javier Magano, Gerald A. Weisenburger: Large-Scale Applications of Amide Coupling Reagents for the Synthesis of Pharmaceuticals. In: Organic Process Research & Development. Band 20, Nr. 2, 19. Februar 2016, ISSN 1083-6160, S. 140–177, doi:10.1021/op500305s (acs.org [abgerufen am 28. April 2024]).
- ↑ Masaya Sawamura, Yohei Shimizu: Boron Catalysis in the Transformation of Carboxylic Acids and Carboxylic Acid Derivatives. In: European Journal of Organic Chemistry. Band 26, Nr. 1, 2. Januar 2023, doi:10.1002/ejoc.202201249.
- ↑ Lukas J. Gooßen, Nuria Rodríguez, Käthe Gooßen: Carboxylic Acids as Substrates in Homogeneous Catalysis. In: Angewandte Chemie International Edition. Band 47, Nr. 17, 14. April 2008, S. 3100–3120, doi:10.1002/anie.200704782.
- ↑ Ankit Ganeshpurkar, Devendra Kumar, Sushil K. Singh: Strategies for the Synthesis of Hydroxamic Acids. In: Current Organic Synthesis. Band 15, Nr. 2, 24. April 2018, S. 154–165, doi:10.2174/1570179414666170614123508.
- ↑ Kazuaki Ishihara, Manabu Kubota, Hideki Kurihara, Hisashi Yamamoto: Scandium Trifluoromethanesulfonate as an Extremely Active Lewis Acid Catalyst in Acylation of Alcohols with Acid Anhydrides and Mixed Anhydrides. In: The Journal of Organic Chemistry. Band 61, Nr. 14, 1. Januar 1996, S. 4560–4567, doi:10.1021/jo952237x.
- ↑ Major methods of peptide bond formation (= The peptides). Academic Press, New York 1979, ISBN 978-0-12-304201-9, S. 242–243.
- ↑ Anthony J. Pearson, William R. Roush: Activating agents and protecting groups (= Handbook of reagents for organic synthesis). J. Wiley & sons, Chichester 1999, ISBN 978-0-471-97927-2, S. 93.
- ↑ Anthony J. Pearson, William R. Roush: Activating agents and protecting groups (= Handbook of reagents for organic synthesis). J. Wiley & sons, Chichester 1999, ISBN 978-0-471-97927-2, S. 99.
- ↑ Pussana Hirunsit, Takashi Toyao, S. M. A. Hakim Siddiki, Kenichi Shimizu, Masahiro Ehara: Origin of Nb 2 O 5 Lewis Acid Catalysis for Activation of Carboxylic Acids in the Presence of a Hard Base. In: ChemPhysChem. Band 19, Nr. 21, 5. November 2018, S. 2848–2857, doi:10.1002/cphc.201800723, PMID 30109916, PMC 6282532 (freier Volltext).
Anmerkungen
- ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu para-Nitrobenzoesäureanhydrid: CAS-Nummer: 902-47-6, PubChem: 287440, Wikidata: Q82046313.
- ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu 2-Chlor-Methylpyridiniumiodid: CAS-Nummer: 14338-32-0, EG-Nummer: 238-288-7, ECHA-InfoCard: 100.034.792, PubChem: 167069, ChemSpider: 146179, Wikidata: Q27288178.
