Eschenmoser-Fragmentierung

Die Eschenmoser-Fragmentierung (oft a​uch Eschenmoser-Ohloff- o​der Eschenmoser-Tanabe-Fragmentierung genannt) i​st eine Namensreaktion d​er Organischen Chemie. Sie beschreibt d​ie Synthese v​on Alkinen u​nd Ketonen a​us α,β-ungesättigten Ketonen bzw. d​avon abgeleiteten α,β-Epoxyketonen. Dabei w​ird entweder säure- o​der basenkatalytisch gearbeitet (hier basenkatalytisch m​it Natriumcarbonat) u​nd Arylsulfonsäurehydrazid benötigt. Die Reaktion i​st nach i​hrem Entdecker Albert Eschenmoser benannt u​nd ging a​us dessen Zusammenarbeit m​it Firmenich-Forschern u​m Günther Ohloff b​ei der Synthese v​on Muscon u​nd anderen makrocylischen Moschuskörpern hervor.[1][2]

Übersicht der Eschenmoser-Fragmentierung

Mechanismus

Die benötigten α,β-Epoxyketone 1 werden gewöhnlich d​urch Weitz-Scheffer-Epoxidierung v​on α,β-ungesättigten Ketonen synthetisiert. In d​en ersten Schritten kondensiert e​in Arylsulfonsäurehydrazid (siehe erster Reaktionspfeil), z​um Beispiel p-Toluolsulfonylhydrazid, m​it dem Epoxyketon 1 u​nter Bildung d​es Sulfonylhydrazons 4. Der anschließende Fragmentierungs-Schritt k​ann dann säure- o​der basenkatalysiert eingeleitet werden, w​obei entweder d​er Epoxid-Sauerstoff protoniert, o​der der Sulfonamid-Stickstoff deprotoniert wird. In beiden Fällen resultiert daraus d​ie Verbindung 6. In diesem Mechanismus w​ird allerdings basenkatalytisch m​it Natriumcarbonat gearbeitet. Typischerweise w​ird allerdings säurekatalysiert m​it Eisessig i​n Dichlormethan b​ei −18 °C gearbeitet. Unter Abspaltung v​on Stickstoff u​nd Arylsulfinsäure fragmentiert d​as Intermediat 6 z​um Keton 7 u​nd d​em Alkin 8. Triebkraft d​er Reaktion i​st die Bildung molekularen Stickstoffs.[3]

Mechanismus der Eschenmoser-Fragmentierung

Daneben gibt es auch eine radikalische Variante dieser α,β-Enon→Alkinon-Fragmentierung mit 1,2-Dibrom-5,5-dimethylhydantoin (DDH) in sek-Butanol, die ohne Epoxidierung auskommt und direkt vom α,β-ungesättigten Hydrazon ausgeht.[4] Dabei findet eine Allylbromierung mit DDH am Sulfonamid-Stickstoff, der capto-dativ-stabilisierten Radikalstelle statt, und das Bromid-Ion fungiert als Abgangsgruppe bei dem sich anschließenden nukleophilen Angriff eines Alkoholat-Ions. Diese Fehr-Ohloff-Büchi-Variante der Eschenmoser-Ohloff-Fragmentierung umgeht damit den Epoxidations-Schritt, der bei sterisch anspruchsvollen Substraten häufig zu schlechten Ausbeuten der klassischen Eschenmoser-Fragmentierung führt. Durch die Verwendung bicyclischer Epoxyketone, die das Epoxid an beiden Brückenköpfen tragen, werden cyclische 1,6-Inone erhalten, was zur Synthese von Makrocyclen von Bedeutung ist.

Bildung eines cyclischen 1,6-Inons

Einzelnachweise
  1. J. Schreiber u. a.: Die Synthese von Acetylen-carbonyl-Verbindungen durch Fragmentierung von α, β-Epoxy-ketonen mit p-Toluolsulfonylhydrazin. Vorläufige Mitteilung. In: Helvetica Chimica Acta. 50, Nr. 7, 1967, S. 2101–2108, doi:10.1002/hlca.19670500747.
  2. Dorothee Felix, J. Schreiber, G. Ohloff, A. Eschenmoser: α, β-Epoxyketon → Alkinon-Fragmentierung I: Synthese von exalton und rac - muscon aus cyclododecanon über synthetische methoden, 3. Mitteilung. In: Helvetica Chimica Acta. 54, Nr. 8, 1971, S. 2896–2912, doi:10.1002/hlca.19710540855.
  3. Z. Wang: Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents. Volume 1, Wiley, 2009, ISBN 978-0-471-70450-8 (3-Volume Set), S. 1005.
  4. Charles Fehr, Günther Ohloff, George Büchi: A New α,β-Enone → Alkynone Fragmentation. Syntheses of exaltone® and (±)-muscone. In: Helvetica Chimica Acta. 62, Nr. 8, 1979, S. 2655–2660, doi:10.1002/hlca.19790620815.
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