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<title>Azomethin-Ylide</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Azomethin-Ylide</span></h1>
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<p><b>Azomethin-Ylide</b> sind <a href="Stickstoff" title="Stickstoff">stickstoffhaltige</a> 1,3-<a href="Dipol_(Physik)" title="Dipol (Physik)">Dipole</a>, welche aus einem <a href="Iminiumion" title="Iminiumion">Iminium</a> und einem <a href="Carbanion" title="Carbanion">Carbanion</a> bestehen. Sie werden in <a href="1%2C3-Dipolare_Cycloaddition" title="1,3-Dipolare Cycloaddition">1,3-dipolaren Cycloadditionen</a> verwendet. So können Heterocyclen, wie <a href="Pyrrolidin" title="Pyrrolidin">Pyrrolidine</a> oder <a href="Pyrrolin" class="mw-redirect" title="Pyrrolin">Pyrroline</a> aufgebaut werden.<sup id="cite_ref-Coldham_1-0" class="reference"><a href="#cite_note-Coldham-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Diese Reaktionen sind hoch stereo- und regioselektiv und besitzen das Potential vier zusammenhängende Stereozentren zu generieren. Azomethin-Ylide haben dadurch großen Nutzen in der Totalsynthese sowie der Herstellung von <a href="Chiralit%C3%A4t_(Chemie)" title="Chiralität (Chemie)">chiralen</a> <a href="Ligand" title="Ligand">Liganden</a> und Medikamenten. Azomethin-Ylide können aus verschiedenen Verbindungen, wie Aziridinen, Iminen und Iminium-Ionen hergestellt werden. Meist erfolgt die Herstellung <i>in situ</i> mit anschließender Reaktion mit einem Dipolarophil.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Struktur">Struktur</h2></div>
<p>Die Resonanzstruktur zeigt die 1,3-Dipol-Beiträge, in denen die an den Stickstoff gebundenen Kohlenstoffe eine Ladung tragen.<sup id="cite_ref-Coldham_1-1" class="reference"><a href="#cite_note-Coldham-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die häufigste Darstellung von Azomethin-Yliden zeigt den Stickstoff mit einer positiven Ladung, die negative Ladung wird über die Kohlenstoffatome verteilt. Die tatsächliche Ladungsverteilung ist abhängig von den Substituenten an den jeweiligen Atomen. Kohlenstoffe mit elektronenziehenden Gruppen tragen auf Grund der Stabilisierung eine höhere negative Partialladung.
</p>
<p>Azomethin-Ylide können in drei verschiedenen Formen (engl. <span lang="en"><i>shape</i></span>) vorliegen, die die stereochemie der 1,3-dipolaren Cycloaddition bestimmen. Ylide können W-förmig (<span lang="en"><i>W-shaped</i></span>), U-förmig (<span lang="en"><i>U-shaped</i></span>) und S-förmig (<span lang="en"><i>S-shaped</i></span>) sein.<sup id="cite_ref-Coldham_1-2" class="reference"><a href="#cite_note-Coldham-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die W- und U-förmigen Ylide, in denen die Substituenten in die gleiche Richtung zeigen, führen zu <i>syn</i>-Produkten, während S-förmige Ylide zu <i>anti</i>-Produkten führen. Die Position des Substituenten R<sup>3</sup> ist abhängig von sterischen und elektronischen Aspekten. Die Stereochemie von R<sup>1</sup> und R<sup>2</sup> im Produkt wird durch den Dipol bestimmt. Die Stereochemie von R<sup>3</sup> resultiert aus der Art des Dipolarophils. Falls das Dipolarophil mehr als monosubstituiert und <a href="Prochiral" class="mw-redirect" title="Prochiral">prochiral</a> ist, können vier neue Stereozentren aufgebaut werden.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Herstellung">Herstellung</h2></div>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Aus_Aziridinen">Aus Aziridinen</h3></div>
<p>Azomethin-Ylide können durch Ringöffnung von Aziridinen generiert werden.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> In Einklang mit den <a href="Woodward-Hoffmann-Regeln" title="Woodward-Hoffmann-Regeln">Woodward-Hoffmann-Regeln</a> findet die thermische 4-Elektronen Ringöffnung in einem konrotatorischen Prozess statt, während die photochemische Reaktion disrotatorisch abläuft.
</p>
<p>Für asymmetrische Aziridine ändert sich je nach Substituent die Torquoselektivität. Elektronegative Substituenten präferieren eine Rotation nach außen, während elektropositive Substituenten eher nach innen rotieren.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Die Ringöffnung von Aziridinen kann neben dem Azomethin-Ylid auch einen anderen 1,3-Dipol liefern, wenn nicht die C-C-Bindung, sondern eine C-N-Bindung gebrochen wird.<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Durch_Kondensation_von_Aldehyden_mit_Aminen">Durch Kondensation von Aldehyden mit Aminen</h3></div>
<p>Eine der einfachsten Methoden Azomethin-Ylide zu generieren, besteht darin einen Aldehyd mit einem Amin einer Kondensation zu unterwerfen. Trägt das Amin am <i>alpha</i>-Kohlenstoff eine elektronenziehende Gruppe, wie einen Ester, kann einfach deprotoniert werden. Nachteil dieser Methode ist, dass sich die elektronenziehende Gruppe auch im Produkt der Cycloaddition wiederfindet. Alternativ zum Ester kann eine Carboxygruppe genutzt werden, die während der Cycloaddition durch Decarboxylierung entfernt werden kann.<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Aus_Iminen_und_Iminium-Salzen">Aus Iminen und Iminium-Salzen</h3></div>
<p>Azomethin-Ylide können durch direkte Deprotonierung von Iminium-Kationen gewonnen werden.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Durch_N-Metallierung">Durch <i>N</i>-Metallierung</h4></div>
<p>Bei dieser Methode koordiniert ein Metall am Stickstoff und aktiviert so das Substrat. Verwendet werden unter anderem <a href="Lithiumbromid" title="Lithiumbromid">LiBr</a> und <a href="Silberacetat" title="Silberacetat">AgOAc</a>.<sup id="cite_ref-Coldham_1-3" class="reference"><a href="#cite_note-Coldham-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Münchnone"><span id="M.C3.BCnchnone"></span>Münchnone</h3></div>
<p><a href="M%C3%BCnchnone" title="Münchnone">Münchnone</a> sind <a href="Mesoionische_Verbindungen" title="Mesoionische Verbindungen">mesoionische</a> Heterocyclen, welche als Azomethin-Ylide fungieren können.<sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="1,3-Dipolare_Cycloadditionen"><span id="1.2C3-Dipolare_Cycloadditionen"></span>1,3-Dipolare Cycloadditionen</h2></div>
<p>Die 1,3-dipolare Cycloaddition mit Azomethin-Yliden ist ein 6-Elektronen Prozess. Gemäß der Woodward-Hoffmann-Regeln ist die Addition sowohl im Bezug auf den Dipol, als auch auf das Dipolarophil <a href="Suprafacial" class="mw-redirect" title="Suprafacial">suprafacial</a>. Die Reaktion wird generell als <a href="Konzertierte_Reaktion" title="Konzertierte Reaktion">konzertiert</a> angesehen, beide Kohlenstoff-Bindungen werden zur gleichen Zeit gebildet, jedoch asynchron. Je nach Natur des Dipols und des Dipolarophils sind aber auch diradikalische oder zwitterionische Intermediate möglich.<sup id="cite_ref-10" class="reference"><a href="#cite_note-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Wie auch in der isoelektronischen <a href="Diels-Alder-Reaktion" title="Diels-Alder-Reaktion">Diels-Alder-Reaktion</a> ist das <i>endo</i>-Produkt favorisiert. In dieser Reaktion reagiert das <a href="Highest_Occupied_Molecular_Orbital" class="mw-redirect" title="Highest Occupied Molecular Orbital">HOMO</a> des Ylides und das LUMO des elektronendefizitären Dipolarophils. Jedoch sind auch Reaktionen mit unaktivierten π-Systemen bekannt, vor allem, wenn es sich um eine intramolekulare Cyclisierung handelt.<sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<p>In 1,3-dipolaren Cycloadditionen von Azomethin-Yliden werden meist <a href="Alkene" title="Alkene">Alkene</a> oder <a href="Alkine" title="Alkine">Alkine</a> als Dipolarophil verwendet. Dabei entstehen <a href="Pyrrolidin" title="Pyrrolidin">Pyrrolidine</a> oder <a href="Pyrroline" title="Pyrroline">Pyrroline</a>.<sup id="cite_ref-12" class="reference"><a href="#cite_note-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Als Dipolarophil werden meist α,β-ungesättigte Carbonyle eingesetzt, andere funktionelle Gruppen sind Teil der aktuellen Forschung.<sup id="cite_ref-13" class="reference"><a href="#cite_note-13"><span class="cite-bracket">[</span>13<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Sind Dipol und Dipolarophil Teil des gleichen Moleküls, so kann die intramolekulare Reaktion zu Polycyclen mit hoher Komplexität führen.<sup id="cite_ref-Coldham_1-4" class="reference"><a href="#cite_note-Coldham-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Ist das Dipolarophil mit einem Kohlenstoff des Dipols verknüpft, so entsteht ein annelierter Bicyclus. Ist das Dipolarophil an den Stickstoff gebunden, so entsteht eine überbrückte Struktur. Intramolekulare Varianten haben den Vorteil, dass die Regioselektivität häufig eingeschränkt ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei intramolekularen Varianten das Dipolarophil nicht elektronenarm sein muss, es sind Varianten mit elektronenreichen, alkylsubstituierten Dipolarophilen bekannt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Stereoselektivität_der_Cycloaddition"><span id="Stereoselektivit.C3.A4t_der_Cycloaddition"></span>Stereoselektivität der Cycloaddition</h3></div>
<p>Während die meisten Dipole in Cycloadditionen ihre Stereoinformation verlieren, sind Azomethin-Ylide in der Lage ihr Stereochemie beizubehalten. Dies wird meist durch Öffnen eines Aziridins und anschließendes abfangen <i>(trapping)</i> durch ein Dipolarophil erreicht. So kann die Stereochemie das Ylides sich nicht ändern.
</p><p>Wie in anderen 1,3-dipolaren Cycloadditionen können <i>endo</i>- und <i>exo</i>-Produkte entstehen. Die Selektivität kann durch Metallkatalyse verändert werden.<sup id="cite_ref-14" class="reference"><a href="#cite_note-14"><span class="cite-bracket">[</span>14<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-15" class="reference"><a href="#cite_note-15"><span class="cite-bracket">[</span>15<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Enantioselektive_Synthese">Enantioselektive Synthese</h3></div>
<p><a href="Enantioselektive_Synthese" title="Enantioselektive Synthese">Enantioselektive</a> Cycloadditionen von Azomethin-Yliden durch die Verwendung von chiralen Katalysatoren wurden erstmals durch Allway und Grigg 1991 beschrieben.<sup id="cite_ref-16" class="reference"><a href="#cite_note-16"><span class="cite-bracket">[</span>16<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Diese Methode wurde durch Jørgensen und Zhang weiterentwickelt. Diese Reaktionen verwenden Metallkomplexe von Zn, Ag, Cu, Ni und Ca.
</p><p>Durch chirale Phosphin-Katalyse können enantiomerenreine Spiroindolinone synthetisiert werden. Die Methode, beschrieben von Gong <i>et al.</i> führt zu einer unerwarteten Regiochemie, die nicht durch elektronische Effekte bestimmt wird, sondern durch π-Stacking mit dem Katalysator.<sup id="cite_ref-17" class="reference"><a href="#cite_note-17"><span class="cite-bracket">[</span>17<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weitere_Reaktionen">Weitere Reaktionen</h2></div>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Elektrocyclisierungen">Elektrocyclisierungen</h3></div>
<p>Konjugiuerte Azomethin-Ylide können [1,5]- und [1,7]-Elektrocyclisierungen eingehen.<sup id="cite_ref-18" class="reference"><a href="#cite_note-18"><span class="cite-bracket">[</span>18<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Ein Beispiel einer [1,7]-Elektrocyclisierung eines Diphenylethenyl-substituierten Azomehtin-Ylids ist abgebildet. Dem konrotatorischen Ringschluss folgt ein suprafacialer [1,5]-Hydridshift, wodurch das Produkt rearomatisiert. Die Sterik und Geometrie des Phenylring spielen eine entscheidende Rolle bei dieser Reaktion.<sup id="cite_ref-19" class="reference"><a href="#cite_note-19"><span class="cite-bracket">[</span>19<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<p>Die Produkte dieser Reaktion werden in Diels-Alder-Reaktionen genutzt, um <a href="Fullerene" title="Fullerene">Fullerene</a> zu modifizieren.<sup id="cite_ref-20" class="reference"><a href="#cite_note-20"><span class="cite-bracket">[</span>20<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="In_der_Synthese">In der Synthese</h2></div>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Totalsynthese_von_martinellic_acid">Totalsynthese von <i>martinellic acid</i></h3></div>
<p>In dieser Synthese von <span lang="en"><i>martinellic acid</i></span> (etwa martinellsche Säure) wird eine Cycloaddition mit einem unaktivierten Alken verwendet. In diesem Schlüsselschritt werden zwei Ringe aufgebaut, darunter ein Pyrrolidin, sowie zwei Stereozentren.<sup id="cite_ref-21" class="reference"><a href="#cite_note-21"><span class="cite-bracket">[</span>21<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Totalsynthese_von_Spirotryprostatin_A">Totalsynthese von Spirotryprostatin A</h3></div>
<p>In der Synthese von Spirotryprostatin A wird ein Azomethin-Ylid durch die Kondensation eines Amins mit einem Aldehyd erhalten. Das Ylid reagiert mit einem elektronenarmen Alken, das an eine Indolinon gebunden ist. Es entsteht ein spiroanneliertes Pyrrolidin und vier zusammenhängende Stereozentren.<sup id="cite_ref-22" class="reference"><a href="#cite_note-22"><span class="cite-bracket">[</span>22<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Synthese_von_Benzodiazepinonen">Synthese von Benzodiazepinonen</h3></div>
<p>Cyclisierung eines Azomethin-Ylids mit einem Carbonyl resultiert in einem spiroannelierten <a href="Oxazolidin" title="Oxazolidin">Oxazolidin</a>. Unter Abspaltung von CO<sub>2</sub> bildet sich ein 7-gliedriger Ring.<sup id="cite_ref-23" class="reference"><a href="#cite_note-23"><span class="cite-bracket">[</span>23<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<ol class="references">
<li id="cite_note-Coldham-1"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-Coldham_1-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Coldham_1-1">b</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Coldham_1-2">c</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Coldham_1-3">d</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Coldham_1-4">e</a></sup></span> <span class="reference-text">Iain Coldham, Richard Hufton: <cite style="font-style:italic">Intramolecular Dipolar Cycloaddition Reactions of Azomethine Ylides</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Chemical Reviews</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>105</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>7</span>, Juli 2005, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>2765–2810</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/cr040004c">10.1021/cr040004c</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Azomethin-Ylide&rft.atitle=Intramolecular+Dipolar+Cycloaddition+Reactions+of+Azomethine+Ylides&rft.au=Iain+Coldham%2C+Richard+Hufton&rft.date=2005-07&rft.doi=10.1021%2Fcr040004c&rft.genre=journal&rft.issue=7&rft.jtitle=Chemical+Reviews&rft.pages=2765-2810&rft.volume=105" style="display:none"> </span></span>
</li>
<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">L. M. Harwood, R. J. Vickers: <cite style="font-style:italic">Azomethine Ylides: Azomethine Ylides</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Chemistry of Heterocyclic Compounds: A Series Of Monographs</cite>. John Wiley & Sons, Inc., New York, USA 2003, ISBN 978-0-471-38726-8, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>169–252</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/0471221902.ch3">10.1002/0471221902.ch3</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Azomethin-Ylide&rft.atitle=Azomethine+Ylides%3A+Azomethine+Ylides&rft.au=L.+M.+Harwood%2C+R.+J.+Vickers&rft.btitle=Chemistry+of+Heterocyclic+Compounds%3A+A+Series+Of+Monographs&rft.date=2003&rft.doi=10.1002%2F0471221902.ch3&rft.genre=book&rft.isbn=9780471387268&rft.pages=169-252&rft.place=New+York%2C+USA&rft.pub=John+Wiley+%26+Sons%2C+Inc." style="display:none"> </span></span>
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