Makosza-Reaktion

Die Makosza-Reaktion ist eine Namensreaktion der organischen Chemie, welche 1983 erstmals von Mieczysław Mąkosza[1] vorgestellt und nach ihm benannt wurde. Die Reaktion ist auch unter stellvertretender nucleophiler Substitution bekannt. Die Reaktion dient der Einführung von Alkylresten mit funktionellen Gruppen in elektrophilen Aromaten (Nitroaromaten und Heteroaromaten).[2]

Übersichtsreaktion

Die Makosza-Reaktion ist eine Substitutionsreaktion und erfolgt in mehreren Reaktionsschritten. Dies geschieht mit dem Gebrauch von Carbanionen, die eine Abgangsgruppe (X=Cl, Br, PhO, PhS etc.) am nucleophilen Zentrum aufweisen. Außerdem sollte das Carbanion eine elektronenziehende Gruppe (EWG = Electron Withdrawing Group) (EWG=SO₂Ph, SO₂N, CN, CO₂Et, etc) besitzen. Obwohl die Nitrogruppe im Nitrobenzol normalerweise meta-dirigierend wirkt, wird bei dieser Reaktion die ortho- bzw. die para-Stellung vom Zweitsubstituenten bevorzugt eingenommen.[3][4]

Übersichtsreaktion der Makosza-Reaktion

Reaktionsmechanismus

Im vorgeschlagenen Reaktionsmechanismus wird das Nitrobenzol 1 von dem Carbanion 2 nucleophil angegriffen. Der Einfachheit halber wird im hier vorgestellten Mechanismus nur die Bildung des ortho-Produktes beschrieben. Durch die Abspaltung von HX im Anion 3, entsteht das Anion 4. Die Protonierung von 4 liefert schließlich das Produkt 5.[3][4][5][6]

Mechanismus der Makosza-Reaktion.svg

Daneben entsteht – wie oben bereits erwähnt – analog die stellungsisomere para-Version von 5.

Geschichte

Bis Ende der 1970er Jahre war die nucleophile Substitution in aromatischen Ringen lediglich auf den Ersatz von Halogenen oder anderen nucleofugalen Gruppen beschränkt. Der nucleophile Austausch von Wasserstoff galt zu diesem Zeitpunkt noch als Sonderfall. Im Jahr 1983 veröffentlichte Makosza dann einen Mechanismus nach dem der Austausch von Wasserstoff passieren sollte. Diesen Mechanismus stellte er durch Bestimmung des kinetischen Isotopeneffekts und den Einfluss der Base auf die Reaktionsgeschwindigkeit auf. Jedoch fällt auf, dass es am Carbanion eine weitere Abgangsgruppe gibt, welche tatsächlich anstelle des Wasserstoff-Atoms weicht. Da diese Abgangsgruppe somit als stellvertretende Abgangsgruppe auftritt, wurde die Reaktion auch stellvertretende nucleophile Substitution von Wasserstoff genannt.[3][6]

Eine Reaktion, die Makosza während seiner Forschungen entdeckte war die Folgende: Nitrobenzol 6 reagiert mit Chlormethylphenylsulfon 7 mit Hilfe von Kaliumhydroxid als Base und Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel zu einem in ortho-Stellung substituierten Nitrobenzolderivat 8 und einem in para-Stellung substituierten Nitrobenzolderivat 9.[6]

erste Makosza-Reaktion

Anwendung

Die größte Anwendung der Makosza-Reaktion liegt in der Synthese von heterocyclischen Ringen. Auch kann diese Reaktion für die Synthese von Naturstoffen verwendet werden. So kann zum Beispiel Eupolauramin – ein aus der Rinde einer afrikanischen Pflanze isolierte Azaphenanthrenalkaloid – hergestellt werden.[7]

Siehe auch

Nucleophile Substitution

Einzelnachweise

Mąkosza war Chemiker in Weißrussland, wo er sich auf die organische Synthese und Reaktionsmechanismen spezialisiert hat.
Alfred Hassner, Irishi Namboothiri: Organic Syntheses Based on Name Reactions: A Practical Guide to 750 Transformations. Third Edition Auflage. Elsevier, Amsterdam 2012, ISBN 978-0-08-096630-4, S. 298–299.
Mieczyslaw Makosza, Tomasz Glinka: Reaction of organic anions. Part 108. On the mechanism of the vicarious nucleophilic substitution of hydrogen in nitroarenes. In: The Journal of Organic Chemistry. Band 48, Nr. 21, Oktober 1983, S. 3860–3861, doi:10.1021/jo00169a067.
Mieczysław Makosza: Vicarious Nucleophilic Substitution of Hydrogen in the Chemistry of Heterocyclic Compounds. In: Synthesis. Band 1991, Nr. 02, 1991, S. 103–111, doi:10.1055/s-1991-35646.
Vicarious Nucleophilic Substitution. Abgerufen am 29. Mai 2019.
Mieczyslaw Makosza, Jerzy Winiarski: Vicarious nucleophilic substitution of hydrogen. In: Accounts of Chemical Research. Band 20, Nr. 8, 1987, S. 282–289, doi:10.1021/ar00140a003.
Mieczyslaw Mąkosza, Krzysztof Wojciechowski: Application of Vicarious Nucleophilic Substitution in Organic Synthesis. In: Liebigs Annalen. Band 1997, Nr. 9, 1997, S. 1805–1816, doi:10.1002/jlac.199719970903.

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[1] Mąkosza war Chemiker in Weißrussland, wo er sich auf die organische Synthese und Reaktionsmechanismen spezialisiert hat.

[2] Alfred Hassner, Irishi Namboothiri: Organic Syntheses Based on Name Reactions: A Practical Guide to 750 Transformations. Third Edition Auflage. Elsevier, Amsterdam 2012, ISBN 978-0-08-096630-4, S. 298–299.

[:0-3] Mieczyslaw Makosza, Tomasz Glinka: Reaction of organic anions. Part 108. On the mechanism of the vicarious nucleophilic substitution of hydrogen in nitroarenes. In: The Journal of Organic Chemistry. Band 48, Nr. 21, Oktober 1983, S. 3860–3861, doi:10.1021/jo00169a067.

[:1-4] Mieczysław Makosza: Vicarious Nucleophilic Substitution of Hydrogen in the Chemistry of Heterocyclic Compounds. In: Synthesis. Band 1991, Nr. 02, 1991, S. 103–111, doi:10.1055/s-1991-35646.

[5] Vicarious Nucleophilic Substitution. Abgerufen am 29. Mai 2019.

[:2-6] Mieczyslaw Makosza, Jerzy Winiarski: Vicarious nucleophilic substitution of hydrogen. In: Accounts of Chemical Research. Band 20, Nr. 8, 1987, S. 282–289, doi:10.1021/ar00140a003.

[7] Mieczyslaw Mąkosza, Krzysztof Wojciechowski: Application of Vicarious Nucleophilic Substitution in Organic Synthesis. In: Liebigs Annalen. Band 1997, Nr. 9, 1997, S. 1805–1816, doi:10.1002/jlac.199719970903.