Leuckartova reakce

Leuckartova reakce je organická reakce, při které se mění aldehydy či ketony na aminy prostřednictvím reduktivní aminace při zahřívání reakční směsi.[1][2] Používá se při ní mravenčan amonný nebo formamid, jako zdroj dusíku a redukční činidlo.[3]

K této reakci jsou potřeba vysoké teploty, obvykle mezi 120 a 130 °C; při použití formamidu i nad 165 °C.[1]

Přeměna ketonu na amin reduktivní aminací mravenčanem amonným

Historie

Leuckartova reakce je pojmenována po německém chemikovi Rudolfu Leuckartovi, který zjistil, že zahříváním benzaldehydu s formamidem nevzniká předpokládaný benzylidendiformamid, nýbrž fenylmethylamin.[4]

V roce 1891 jeho spolupracovník Otto Wallach provedl další reakce aldehydů a alicyklických a terpenoidových ketonů, čímž poukázal na obecnou využitelnost reakce.[4] Postupně bylo nalezeno několik způsobů, jak zlepšit výtěžnost reakce a uskutečnit ji za mírnějších podmínek. C. B. Pollard a David C. Young prověřili několik způsobů tvorby aminů: použití formamidu, mravenčanu ammonného nebo obou těchto látek, případně přidání kyseliny mravenčí k formamidu;[3] nejlepší výsledky byly při použití samotného mravenčanu.[1][3] U formamidu byly výtěžky nižší, ovšem šlo je zvýšit použitím velkého přebytku formamidu nebo přidáním mravenčanu amonného, síranu amonného, nebo chloridu hořečnatého jako katalyzátoru.[5]

Mechanismus

S mravenčanem amonným

Mechanismus přeměny ketonu nebo aldehydu na amin pomocí mravenčanu amonného

Mravenčan amonný se nejprve disociuje na kyselinu mravenčí a amoniak, amoniak poté nukleofilně atakuje karbonylový uhlík.[3] Kyslík deprotonuje dusík a vytvoří hydroxyl. Hydroxyl se poté protonuje vodíkem z kyseliny mravenčí, čímž vzniká molekula vody a rezonančně stabilizovaný karbokation. Ten následně reaguje s vodíkem pocházejícím z kyseliny mravenčí a vytvoří se oxid uhličitý a amin.

S formamidem

Mechanismus Leuckartovy reakce využívající k redukci formamid

Formamid nukleofilně atakuje karbonylový uhlík,[3] poté je kyslík protonován odštěpením vodíkového atomu od dusíku, což vytvoří vodu a rezonančně stabilizovaný N-formylový meziprodukt.[3] Voda hydrolyzuje formamid na mravenčan amonný, jenž slouží jako aktivní redukční činidlo a váže se na N-formylovou sloučeninu. Proběhne přenos hydridu, který způsobí oddělení oxidu uhličitého. Amonný kation vytvoří imin a uvolní amoniak. Imin je nakonec hydrolyzován za tvorby aminu.

Hydrolýza iminu

Použití

Leuckartova reakce je součástí syntézy tetrahydro-1,4 benzodiazepin-5-onu, molekuly patřící mezi benzodiazepiny.[6]

Mnoho těchto sloučenin potlačuje činnost centrální nervové soustavy a využití mají například v antibiotikách a při léčbě vředů a HIV.[6] Tetrahydro-1,4-benzodiazepin-5-ony lze s využitím Leuckartových reakcí připravit s vysokými výtěžky a velmi čisté; jako redukční činidlo při tom slouží kyselina mravenčí.[6]

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Leuckart reaction na anglické Wikipedii.

  1. ↑ a b c Elliot Alexander; Ruth Bowman Wildman. Studies on the Mechanism of the Leuckart Reaction. Journal of the American Chemical Society. 1948, s. 1187–1189. DOI 10.1021/ja01183a091. PMID 18909189. 
  2. ↑ A. W. Ingersoll. α-Phenylethylamine. Organic Syntheses. 1937, s. 76. DOI 10.15227/orgsyn.017.0076. 
  3. ↑ a b c d e f C. B. Pollard; David C. Young. The Mechanism of the Leuckart Reaction. Journal of Organic Chemistry. 1951, s. 661–672. DOI 10.1021/jo01145a001. 
  4. ↑ a b Frank S. Crossley; Maurice L. Moore. Studies on the Leuckart Reaction. Journal of Organic Chemistry. 1944, s. 529–536. DOI 10.1021/jo01188a006. 
  5. ↑ Vincent J. Webers; William F. Bruce. The Leuckart Reaction: A study of the Mechanism. Journal of the American Chemical Society. 1948, s. 1422–1424. DOI 10.1021/ja01184a038. PMID 18915755. 
  6. ↑ a b c Sung-Chan Lee; Seung Bum Park. Novel application of Leuckart–Wallach reaction for synthesis of tetrahydro-1,4-benzodiazepin-5-ones library. Chemical Communications. 2007, s. 3714–3716. Dostupné online. DOI 10.1039/B709768A. PMID 17851604. 

Související články

  • Eschweilerova–Clarkeova reakce

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Leuckart mechanism 2.jpg
Autor: Mkhan8568, Licence: CC BY-SA 3.0
The scheme depicts the mechanism for the Leuckart reaction using formamide as the reducing agent.
Leuckart Reaction Scheme.png

Description: Reaction scheme of the Leuckart reaction.

  • Author, date of creation: selfmade by ~K, 09 July 2006.
  • Source: -
  • Copyright: Public domain. (PD)
  • Comments: high-resolution b/w PNG; ChemDraw / The GIMP.
Imine hydrolysis.jpg
Autor: Mkhan8568, Licence: CC BY-SA 3.0
Hydrolysis of imine
Leuckart reaction mechanism.jpg
Autor: Kymmene, Licence: CC BY-SA 3.0
Leuchart reaction mechanism diagram