Halbaminale
Erinnern Sie sich noch an die Addition von Wasser oder an die Addition eines Alkohols an ein Aldehyd oder ein Keton? Bei dieser Reaktion bilden sich sogenannte Hydrate bzw. Halbacetale. Ähnlich verläuft die Reaktion eines Aldehyds oder eines Ketons mit Ammoniak ab:
Die Gesamtreaktion der NH3-Addition an Acetaldehyd bei saurer Katalyse
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende
Das Reaktionsprodukt dieser NH3-Addition ist ein Halbaminal. Allgemein haben Halbaminale die folgende Struktur:
Ein Halbaminal
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: ---
Genau wie Hydrate oder Halbacetale sind Halbaminale recht instabil. Wenn eine H2O-Eliminierung möglich ist, zerfallen sie recht schnell zu Iminen:
Bildung eines Imins durch Dehydratisierung eine Halbaminals
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende
Synthese einer Aminosäure
Halbaminale können auch zur Herstellung von Aminosäuren verwendet werden, wie die folgende Reaktionskette zeigt:
Bildung einer Aminosäure (Alanin)
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende
In einer nucleophilen Substitution wird zunächst die OH-Gruppe des Halbaminals gegen eine Cyanidgruppe ausgetauscht. Die Cyanidgruppe wird dann in drei Teilschritten (siehe Kasten unten) in eine Carboxygruppe umgewandelt.
Die drei Teilschritte:
Zunächst wird Wasser an die C-N-Dreifachbindung addiert (elektrophile Addition), dann erfolgt eine Umlagerung eines H-Atoms von der OH-Gruppe zur NH-Gruppe, und schließlich erfolgt eine zweite nucleophile Substitution, bei der die NH2-Gruppe gegen eine OH-Gruppe ausgetauscht wird.
Eine analoge Reaktion tritt auch bei der Herstellung von Plexiglas auf. An ein Aceton-Molekül wird mit einer nucleophilen Addition Blausäure HCN addiert, die CN-Gruppe wird dann auf gleiche Weise wie eben beschrieben in eine COOH-Gruppe umgewandelt. Diese wird mit Methanol verestert, und schon hat man das Monomer von Plexiglas.
Die Strecker-Synthese
Diese Art der Herstellung von Aminosäuren wird auch als Strecker-Synthese bezeichnet, nach dem Entdecker der Reaktion, Adolph Strecker (1822-1871), der diese Synthese erstmals 1850 publizierte. Die Strecker-Synthese von Aminosäuren hat zwei gravierende Nachteile:
Erstens entstehen die L- und die R-Form der Aminosäuren zu gleichen Teilen, meistens braucht man aber nur die natürlich vorkommende L-Form.
Zweitens ist Blausäure eine hochgiftige Substanz, von der man besser die Finger lässt.
Bildung von Heteroaromaten
Die folgende Zeichnung zeigt eine Reaktion, bei der mit Hilfe einer intramolekularen nucleophilen Addition und anschließenden Dehydratisierung ein Heteroaromat gebildet werden kann:
Bildung eines Heteroaromaten durch intramolekulare nucleophile R-NH2-Addition
Autor: Ulrich Helmich 2022, Lizenz: siehe Seitenende
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