Chemie (Fach) / Organische Chemie Vorlesung (Lektion)

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• Reaktionen der Grignard-Reagenzien - Reaktionen mit Carbonylverbindungen - Mechanismus bisher nicht vollständig geklärt - wahrscheinlich sind 2 Mol Grignard-Reagenz in einem cyclischen Übergangszustand beteiligt - das 2. Molekül Grignard-Reagenz wirkt als Lewis-Säure und verstärkt den positiven Charakter des Carbonyl-C-Atoms - mit Aldehyden entstehen sek. Alkohole, nur mit Formaldehyd (R-H) entstehen primäre Alkohole - mit Ketonen entstehen tert. Alkohole - Reaktionen mit Carbonsäurederivaten: > mit Carbonsäureestern entstehen über Ketone tert. Alkohole (Carbonylreaktivität beachten) - zur Ketonsynthese eignet sich besser die Umsetzung von cadmiumorganischen Verbindungen mit Säurechloriden - mit CO2 entstehen Carbonsäuren - mit Nitrilen entstehen Ketone - mit Epoxiden kommt es zur Bildung von Alkoholen unter Ringöffnung
• Reaktionen der Grignard-Reagenzien - Erklärung von Nebenreaktionen mit Hilfe des Übergangszustandes 1. Grignard-Reagenzien mit β-Wasserstoffatomen können Carbonylverbindungen zu Alkoholen durch Hydridtransfer reduzieren Aus Grignard-Reagenzien entstehen Alkene (Grignard-Reduktion) 2. Sterisch gehinderte Ketone mit α-Wasserstoffatomen gehen beim Angriff der Grignard-Verbindung in Enole über Die Grignard-Verbindung reagiert reagiert zum KW
• Lithiumorganische Verbindungen Lithiumorganische Verbindungen können analog zu Grignard-Verbindungen aus metallischen Lithium und Alkyl- bzw. Arylhalogeniden hergestellt werden Lithiumorganische Verbindungen sind aufgrund des elektropositiveren Lithiums reaktiver als Grignard-Verbindungen Lithiumalkyle sind an der Luft selbstentzündlich Mit lithiumorganischen Verbindungen kann häufig die Grignard-Reduktion vermieden werden Lithiumorganische Verbindungen eignen sich zur Deprotonierung schwach CH-acider Verbindungen Wichtige Reagenzien: N-Butyllithium, Lithiumdiisopropylamid (LDA zur Metallierung)
• Organische Zinkverbindungen - aus Zn und Alkylhalogeniden erhältlich - weniger reaktiv als Mg-organische Verbindungen Reformatskij-Synthese: Synthese von β-Hydroxycarbonsäureestern - Prinzip: Umsetzung von α-Halogencarbonsäureestern mit Aldehyden oder Ketonen in Gegenwart von metallischen Zink - die intermediär gebildete organische Zinkverbindung reagiert aufgrund ihrer geringen Reaktivität nicht mit Estern, aber Aldehyden oder Ketonen - die Dehydratisierung von β-Hydroxycarbonsäureestern führt zu α,β-ungesättigten Estern
• Esterkondensation Carbonsäureester reagieren als Carbonylkomponente mit CH-aciden Reaktionspartnern in Gegenwart stark basischer Katalysatoren (Alkalialkoholate) unter Ausbildung einer C-C-Bindung Mit Carbonsäureestern entstehen β-Oxocarbonsäureester R-CH2-CO-R' + R-CH2-CO-OR' <> R-CH2-CO-HCR-CO-OR' + R'OH Mit Ketonen entstehen β-Diketone R-CO-OR' + R-CH2-CO-R'' <> R-CO-HCR-CO-R'' + R'OH mit Nitrilen entstehen β-Oxonitrile R-CO-OR' + R-CH2-CΞN <> R-CO-HCR-CΞN + R'OH
• Esterkondensation: Mechanismus - Esterkondensation mit Na(K)-alkoholat bezeichnet man als Claisen-Kondensation - Voraussetzung für die Gleichgewichtsverschiebung durch Bildung eines mesomeriestabilisierten Anions am Ende der Reaktion sind 2 acide H-Atome im Edukt - zur Esterkondensation müssen mindestens molare Mengen Alkohol eingesetzt werden, da das Alkalialkoholat verbraucht wird - besitzt die CH-acide Komponente nur ein acides H-Atom, müssenstärkere Basen als Kondensationsmittel verwendet werden
• Spezialfälle der Esterkondensation - Dieckmann-Reaktion (Kondensation) - Esterkondensation nach Darzens - Esterkondensation mit Estern, die nur als Carbonylverbindungen reagieren können > Ameisensäureester > Kohlensäureester > Oxalsäureester > Benzoesäureester - Esterkondensationen mit Orthocarbonsäureestern
• Dieckmann-Reaktion (Kondensation) - intramolekulare Esterkondensation von Dicarbonsäureestern führen zu cyclischen Ketoestern - gut reagieren Adipinsäureester und Pimelinsäureester, da 5- bzw. 6-gliedrige Ringsysteme entstehen - aus Adipinsäureestern entstehen Cyclopentanon-1-on-carbonsäureester
• Esterkondensationen mit Estern, die nur als Carbonylkomponente reagieren können - Esterkondensation mit Ameisensäureestern (Formylierung) - mit Kohlensäureestern (Alkoxycarbonylierung) - mit Oxalsäureestern (Alkoxycarbonylierung) > zunächst entstehen α-Ethoxyalyl-carbonsäureester bzw. α-Ethoxyalylketone, die bei ca. 120°C decarbonylieren
• Esterkondensation mit Orthocarbonsäureestern - Ziel: Synthese von Ethoxymethylen-Carbonsäureestern - hohe CH-Acidität und wasserfreies Medium sind erforderlich - die Reaktion beginnt mit der Abspaltung des Alkohols in Gegenwart einer Säure
• Umlagerung (Isomerisierung) - Wanderung von Atomen oder Atomgruppen innerhalb eines Moleküls - es erfolgt eine Umgruppierung von Bindungen im Molekül - Umlagerungen können anionotrop, kationotrop, radikalisch oder sigmatrop verlaufen - Triebkraft ist i.d.R. die Bildung von energiearmen Produkten aus energiereichen Zwischenprodukten - Einteilung: Umlagerung am C-, N- oder O-Atom, sigmatrope Umlagerung - nucleophile 1,2-Umlagerung am Kohlenstoff: > Pinacolon-Umlagerung (Pinacol-Pinacolon-Umlagerung) > Tiffeneau-Umlagerung > Wagner-meerwein-Umlagerung - Wanderungstendenz der Substituenten: - es wandert bevorzugt der Rest, dessen nucleophile Kraft am größten ist: H < CH3 <C2H5 < CH(CH3)2C(CH3)3 < Ph
• Pinacolon-Umlagerung (Pinacol-Pinacolon-Umlagerung) - säurekatalysierte Umlagerung von vicinalen Diolen in Aldehyde bzw. Ketone - Triebkraft: Stabilisierung des Carbeniumions  
• Tiffeneau-Umlagerung - Umlagerung von α-Aminoalkoholen in Aldehyde bzw. Ketone - nach Desaminierung durch salpetrige Säure entspricht der Verlauf der Pinacol-Pinacolon-Umlagerung
• Wagner-Meerwein-Umlagerung - verwandt mit der Pinacol-Pinacolon-Umlagerung - Triebkraft: Stabilisierung des Carbeniumions - nach der Umlagerung kommt es zur Olefinbildung (durch Deprotonierung) als bevorzugte Stabilisierungsreaktion
• Wolff-Umlagerung - α-Diazoketone, z.B. erhältlich aus Surechlorid + Diazoalkan (meist Diazomethan), spalten beim Erwärmen, unter UV-Licht oder bei der Behandlung mit Ag2O Stickstoff ab und gehen wahrscheinlich in Acetylcarbene über - stabilisiert sich das Acylcarben durch (nucleophile) Wanderung von R, resultiert ein Keten (Wolff-Umlagerung - Wandert jedoch ein Hydridion (nicht dargestellt), dann entsteht ein α,β-ungesättigtes Keton - Ag2O beschleunigt die Carbenbildung - über 50°C überwiegt die Wolff-Umlagerung - Diazoketone, die neben der CHN2-Gruppe keine CH2-Gruppe tragen, reagieren immer zu Carbonsäurederivaten - die Umsetzung des Ketens mit Wasser, Alkoholen oder Aminen liefert Carbonsäuren bzw. die entsprechenden Carbonsäure-Derivate - alternative Erklärung: es tritt kein Acylcarben auf, die Wanderung von R und der Austritt des Stickstoffs erfolgen praktisch gleichzeitig - Bedeutung: Arndt und Eistert nutzten diese Methode zur Kettenverlängerung von Carbonsäuren um eine CH2-Gruppe - Bsp.: Phenylessigsäuremethylester aus Diazomethylphenylketon - verwandte Reaktion: Ringerweiterung cyclischer Ketone mit Diazomethan, Bsp.: Suberon-Synthese aus Cyclohexanon
• Umlagerung am Stickstoff-Atom - Hofmann-Umlagerung (Abbau) - Lossen-Umlagerung - Curtius-Umlagerung - Schmidt-Reaktion (Umlagerung) - Beckmann-Umlagerung als instabile Zwischenstufen können Nitrene bzw. Nitreniumionen (gedanklich) formuliert werden
• Hofmann-Umlagerung: Umlagerung von primären Carbonsäureamiden in Gegenwart von Hypohalogenit in primäre Amine, die über ein C-Atom weniger verfügen als die Ausgangsamide Über N-Halogenamide entstehen zunächst Isocyanate, die durch Behandlung mit Wasser über Carbaminsäuren zu Aminen (und CO2) reagieren Die nucleophile Wanderung von R und der Austritt von Br- erfolgen gleichzeitig - meist wird Hypobromid aus Br2/NaOH verwendet Ein Acylnitren tritt wahrscheinlich nicht frei auf, da seine wässrige Hydrolyse zur Bildung von Hydroxamsäuren führen müsste Die Bildung von Hydroxamsäuren wird jedoch nicht beobachtet Bsp.: Anthranilsäure aus Phthalimid, β-Alanin aus Succinimid
• Lossen-Umlagerung Die Lossen-Umlagerung von Hydroxamsäuren führt über Isocyanate zu Aminen, die über ein C-Atom weniger verfügen als die Ausgangshydroxamsäure Mit Acetanhydrid entsteht zunächst die O-Acetylverbindung, die nach Deprotonierung umlagert Der Austritt der Abgangsgruppe (Acetat) und die nucleophile Wanderung von R erfolgen konzertiert Es entsteht ein Isocyanat, welches in Gegenwart von Wasser zur (instabilen) Carbaminsäuren weiterreagieren, die unter Decarboxylierung das Amin liefert Neben Carbonsäurechloriden und Anhydriden können verschiedene anorganische und organische Säurehalogenide eingesetzt werden
• Schmidt-Reaktion Die Umsetzung von Carbonsäuren mit Stickstoffwasserstoffsäure in Gegenwart konzentrierter Schwefelsäure liefert primäre Amine  Die zunächst gebildeten (protonierten) Carbonsäureazide entbinden spontan N2 und lagern unter zeitgleicher nucleophiler Wanderung von R in Isocyanate um Die unter diesen Reaktionsbedingungen nicht beständigen Isocyanate bilden durch Hydrolyse primäre Amine
• Die Curtius-Umlagerung - beruht auf der thermischen Zersetzung von Carbonsäureaziden zu Isocyanaten - in inerten (wasserfreien) Lösungsmitteln (Benzen, Toluen) kann das Isocyanat - im Gegensatz zur Hofmann-Umlagerung - isoliert werden - in Gegenwart von Alkoholen entstehen jedoch Urethane - durch saure Hydrolyse der Urethane sind prim. amine zugänglich - Azide können aus Säurechloriden und Natriumazid, bzw. aus Hydraziden und salpetriger Säure (NaNO2/HCl), gewonnen werden  
• Beckmann-Umlagerung - Umlagerung von Ketoximen zu N-substituierten Carbonsäureamiden - bei der Umsetzung von Ketoximen mit Säurechloriden (z.B. SOCl2, PCl5, Benzolsulfonylchlorid) oder konz. Mineralsäuren (z.B. H2SO4, HCl-Gas) erfolgt eine Umlagerung zu N-substituierten Amiden - technische Bedeutung: Ringvergrößerung von Cyclohexanonoxim unter Bildung von ε-Caprolactam, dem Edukt zur Perlon-Herstellung - Wanderungstendenz: tert-C4H9 > Ph > Et > Me - in Gegenwart von konz. Mineralsäuren entsteht durch Protonierung zunächst ein Oxoniumion (bzw. ein Iminiumion) - die folgende nucleophile Wanderung von R und der Austritt von Wasser erfolgen zeitgleich - das Nitreniumion tritt wahrscheinlich nicht frei auf - das resultierende Carbeniumion lagert anschließend ein Wassermolekül an, wobei Carbonsäureamide entstehen - die Beckmann-Umlagerung verläuft i.d.R. stereospezifisch, da der zur OH-Gruppe anti-orientierte Rest wandert
• Schmitt-Reaktion - bei Einwirkung von Stickstoffwasserstoffsäure auf Ketone in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure entstehen Azide, die zu Carbonsäureamiden umlagern - beim Erwärmen entbinden Azide N2 und lagern unter zeitgleicher nucleophiler Wanderung um - das resultierende Carbeniumion reagiert mit Wasser zu Amiden und mit überschüssiger HN3 zu Tetrazolen
• Umlagerungen am Sauerstoffatom - Umlagerungen am O-Atom verlaufen synchron - das Elektronendefizit am Sauerstoff wird i.d.R. durch die säurekatalysierte Spaltung von Peroxyverbindungen erzeugt - formal entsprechen Verbindungen mit einem Elektronensextett am Sauerstoff den Nitrenen und Carbenen  
• Baeyer-Villiger-Oxidation - Oxidation von Ketonen mit Percarbonsäuren unter Bildung von Carbonsäureestern bzw. Lactonen
• Phanolsynthese nach Hock Verfahren zur Herstellung von Aceton und Phenol
• sigmatrope Umlagerungen bei sigamtropen Reaktionen wandern eine oder mehrere sigma-Bindungen entlang eines Gerüstes aus π-Elektronen
• Cope-Umlagerung - Isomerisierung von 1,5-Dienen - Verlauf über einen pericyclischen, quasi-aromatischen Übergangszustand (es treten keine Molekülfragmente auf) - hohes Maß an Stereo- und Regioselektivität - experimentell einfach, da nur erwärmt werden muss Heterocope-Umlagerungen: - Oxa-Cope-Umlagerung = Claisen-Umlagerung von Allylarylethern und Allylvinylethern
• Fischer-Indol-Synthese: Diaza-Cope-Umlagerung - Arylhydrazone eines Aldehyds oder Ketons werden mit Zinkchlorid (Schwefelsäure oder BF3) erhitzt - zunächst erfolgt eine Diaza-Cope-Umlagerung aus der Enhydrazinstruktur - anschließend führt die Abspaltung von Ammoniak zur Bildung des Indolringes - mittels Isotopenmarkierung mit 15N konnte gezeigt werden, dass der Stickstoff des abgespaltenen Ammoniaks aus dem β-ständigen Hydrazinstickstoff stammt
• Nucleophile Additoin an Heterokumulene Nucleophile: Alkohole, Phenole, Ammoniak, Amine, Carbonsäuren, Thiole, Thiophenole, CH-acide Verbindungen Heterokumulene: Isocyanate (R-N=C=O), Isothiocyanate (R-N=C=S), Carbodiime (R-N=C=N-R), Ketene (R2C=C=O), Schwefelkohlenstoff (CS2), Kohlendioxid (CO2), Isocyansäure (HN=C=O) - das zentrale C-Atom der Heterokumulene ist elektrophil und sp-hybridisiert - während Isocyanate und Ketene mit Nucleophilen häufig heftig reagieren, sind Isothiocyanate (Senföle) deutlich reaktionsträger und z.B. viel schwerer zu hydrolisieren - Carbosiimide werden z.B. zur Aktivierung von Carbonsäuren eingesetzt
• Nucleophile Addition an Heterokumulene, Reaktionen + Produkte Isocyanate + Alkohole > Urethane (Carbamate) Isocyanate + Amine > Harnstoff Isocyanate + Wasser > CO2 + Amin über N-substituierte Carbaminsäuren Isothiocyanate + Amine > Thioharnstoffe Ketene + Alkohole > Carbonsäureester Ketene + Amine > Carbonsäureamide Ketene + Wasser > Carbonsäuren Ketene + Carbonsäuren > Carbonsäureanhydride CS2 + Alkohole (KOH) > Xanthogenate CS2 + Amin (KOH) > Dithiocarbamate CO2 + Metallhydroxide > Carbonate CO2 + Ammoniak > Carbaminsäure (instabil) (NH3-Überschuss) > Ammoniumcarbamat Isocyanate sind z.B. aus Hydrochloriden primärer Amine und Phosgen im Überschuss in der Hitze erhältlich oder alternativ mittels Curtiusumlagerung zugänglich Zur Synthese von Isocyanaten verwendet man u.a. Hydrochloride primärer Amine und Thiophosgen
• Halogenierung von Carbonylverbindungen CH-acide Verbindungen, wie z.B. Aldehyde, Ketone und β-Dicarbonylverbindungen sind in α-Position mit Halogenen - leicht aus ihrer Enolform - zu halogenieren Bsp.: Bromierung von Bromacetophenon zu p-Bromphenacylbromid Die Bromierung von Carbonsäuren gelingt mit Brom und rotem Phosphor nach Hell-Volhard-Zelinsky α-Halogencarbonsäuren haben z.B. große Bedeutung für die Synthese von Heterocyclen und α-funktionalisierte Carbonsäuren
• Diazoalkane: Diazomethan Die Herstellung von Diazomethan erfolgt z.B. aus N-Methyl-N-nitroso-p-toluensulfonamid oder seltener aus N-Methyl-N-nitrosoharnstoff (kanzerogen) Nitrosoharnstoffe werden werden als alkylierende Zytostatika eingesetzt Die Nitrosierung von N-Methylharnstoff, N-Methylsulfonamiden, N-Methylcarboxamiden oder N-Methylurethanen liefert die als Edukte für die Diazomethansynthese einsetzbaren Nitrosoderivate Diazomethan: toxisch, explosiv, kanzerogen Einsatz: Methylierung von Carbonsäuren und Phenolen, Kettenverlängerung von Carbonylverbindungen, 1,3-Dipol-Cycloadditionen, Carbenbildung und Herstellung von Cyclopropanderivaten aus Alkenen
• Fünfringe mit einem Heteroatom π-elektronenreiche 5-Ring-Heteroaromaten: Pyrrol, Furan und Thiophen Pyrrol (Vorkommen: Steinkohlenteer, pyrros = feuerrot): - sehr geringe Basizität - reagiert als schwache Säure gegenüber starken Basen - instabil im Sauren Paal-Knorr-Synthese: 2,5-Dialkyl(aryl)-substituierte Pyrrole entstehen durch Erhitzen von 1,4-Diketonen mit Ammoniak oder prim. Aminen Knorrsche Pyrrolsynthese: Kondensation von α-Amino-ketonen mit Verbindungen, die neben der Carbonylgruppe noch über eine CH-acide Funktion verfügen (1. Knoevenagel, 2. Enaminbildung) Vorkommen von Pyrrolderivaten in Blut- und Gallenfarbstoffen (Hämoglobin: Häm (Porphyrin-Gerüst) + Globin, Bilirubin), Chlorophyll (Chlorin = Dihydroporphyrin), Vitamin B12 (Corrin), Alkaloiden und Proteinen (L-Pyrolin), Wirkstoff: Captopril Furangruppe: Paal-Knorr-Synthese: 2,5-Dialkyl(aryl)substituierte Furane sind durch erhitzen von 1,4-Diketonen mit wasserentziehenden Reagenzien wie ZnCl2 oder Phosphor(V)-oxid zugänglich - wichtige Derivate: THF, Furanosen, Furfural, Furoin, Furilsäure - Wirkstoffe: Ranitidin, Nitrofurantoin Thiophengruppe: Thiophen: 2,5-Disubstituierte Thiophene können durch Erhitzen von 1,4-Diketonen (bzw. Aldehyden) mit Tetraphosphorheptasulfid synthetisiert werden
• Benzoanellierte Ringsysteme der Pyrrol-, Furan-, Thiophengruppe (bi- und tricyclische Systeme) N-haltige Heterocyclen: Indolizin (Pyrrolo[1,2-a]pyridin), Indol (Benzo[b]pyrrol), Isoindol (Benzo[c]pyrrol) Indol (Vorkommen: Steinkohlenteer): Enamin, SE in 3-Position Fischer-Indol-Synthese Wichtige Derivate: Isatin, Indigofarbstoffe, L-Thryptophan, Serotonin Wirkstoffe: Indomethacin, Tropisetron, Sumatriptan Cumaron (Benzo[b]furan): Bsp.: Griseofulvin (Antimykotikum) Thionaphthen (Benzo[b]thiophen)
• kondensierte Tricyclische Systeme Carbazol (Dibenzopyrrol): Darstellung mittels Graebe-Ulmann-Synthese durch Erhitzen von 1-Phenyl-1,2,3-Benzotriazol 1-Phenyl-1,2,3-Benzotriazol ist durch Behandlung von o-Aminodiphenylamin mit salpetriger Säure erhältlich Wirkstoff: Frovatriptan Bibenzofuran: Biphenylenoxid Dibenzothiophen: Biphenylensulfid
• 5-Ring-Heterocyclen mit 2 Stickstoffatomen (Diazole) Anstieg der Basizität: Pyrrol, Pyrazol, Imidazol Bei Anwesenheit von mehreren N-Atomen beteiligt sich nur ein N-Atom mit seinem freien Elektronenpaar am Elektronensextett (Unterscheidung zwischen Pyridin-like Nitrogen und Pyrrol-like Nitrogen) Wie Pyrrol besitzen Pyrazol und Imidazol auch saure Eigenschaften für die das N-Atom 1 verantwortlich ist
• Pyrazolgruppe Pyrazol (1,2-Diazol): schwache Base (Hydrazon- und Enhydrazinteilstruktur), SE in Position 4 Synthese: Kondensation von 1,3-Diketonen mit Hydrazin bzw. substituierten Hydrazinen alternativ: synthese durch 1,3-dipolare Cycloaddition von Diazoessigester an Acetylendicarbonsäureester
• Pyrazolone (Hydrazid- und Enhydrazid-Teilstruktur) Synthese aus Acetessigestern und Hydrazin bzw. substituierten Hydrazinen Arzneistoffe: Phanazon und Derivate (z.B. Metamizol) Anellierung mit Benzen führt zum Indazol (Benzopyrazol) Indazolsynthese: Cyclisierung von α-Acylphenylhydrazinen Wirkstoff: Granisetron
• Imidazolgruppe Synthese: Kondensation von α-Halogenketonen mit Amidinen wichtige Derivate: - Clotrimazol (Azolantimykotikum) - Cimetidin - L-Histidin (AS) - Histamin (biogenes Amin) - Hydantoine = Imidazolidin-2,4-dione (z.B. Phenytoin) - Biotin (Vitamin H) - Imidazolide = N-Acylimidazole
• Formale Kondensation von Imidazol mit Benzen führt zu ... ... Benzimidazol Synthese: Kondensation von o-Phenylendiamin mit wasserfreien Carbonsäuren, mit Ameisensäure entsteht Benzimidazol Arzneistoffe: Omeprazol und Analoga, Wurmmittel
• 5-Ring-Heterocyclen mit 2 verschiedenen Heteroatomen Oxazol, Isoxazol, Thiazol, Isothiazol Oxazolgruppe: Synthese: - Umsetzung von acylierten Aminoketonen mit PCl5 oder SOCl2 Isoxazolgruppe (cycl. Oximether, Enol), Synthese: - Umsetzung von 1,3-Diketonen mit Hydroxylamin, 1,3-Dipolare Cycloaddition zwischen Acetylenen und Nitriloxiden - Wirkstoffe: Cycloserin, Sulfamethoxazol Thiazolgruppe, Hantzschsche Thiazolsynthese: - Umsetzung von α-Halogenketonen mit Thioamiden - Thiazol: Baustein von Vitamin B1 und Famotadin - formale Kondensation mit Benzen ergibt Benzothiazol
• 5-Ringe mit 3 und 4 Stickstoffatomen Triazolgruppe: 1,2,3-Triazol; 1,2,4-Triazol (cycl. Amidrazon, Azolantimykotika) 1,2,3-Triazol und 1,2,4-Triazol treten in tautomeren Formen auf und besitzen amphoteren Charakter Tetrazol ist eine mittelstarke Säure (pKs 4,89) und stellt ein Carbonsäure-Bioisoster dar Tetrazol ist durch 1,3-dipolare Cycloaddotion von wasserfreier Blausäure an Stickstoffwasserstoffsäure erhältlich Wirkstoffe: AT1-Rezeptorantagonisten (Sartane wie z.B. Lorsatan), Tetrazoliumsalze wie z.B. TTC sind Reagenzien zum Nachweis von Reduktionsmitteln (α-Ketole und Thiole)
• Sechsringe mit einem Heteroatom Pyridingruppe: Pyridin (Steinkohlenteer) ist eine schwache Base (pKs 5,2) und zählt zu den π-elektronenarmen Heterocyclen Pyridin ist ein cyclisches, aromatisches Azomethin (Imin) und dient in der pharmazeutischen Chemie als Bioisoster für Benzen (Tschitschibabinreaktion: Synthese von 2-Aminopyridin, Methylpyridine = Picoline, Pyridin-N-oxide, N-Alkylpyridiniumsalze, Pyridincarbonsäuren) Vorkommen von Pyridin: Vitamin B6, Nicotinamid (NAD, NADH), Isoniazid und in zahlreichen anderen Wirkstoffen
• Hantzschsche-1,4-Dihydropyridinsynthese 3-Komponenten-Reaktion unter Beteiligung von Acetessigester, Ammoniak und einem Aldehyd (klassische Version) Der Acetessigester reagiert einerseits nach Knoevenagel mit dem Aldehyd und andererseits mit Ammoniak zum β-Aminocrotonsäureester (Enamin) Der β-Aminocrotonsäureester reagiert anschließend mit dem nach Knoevenagel erhaltenen Michaelakzeptor unter Bildung einer C-C-Bindung Unter Austritt von Wasser kommt es zum RIngschluss zum 1,4-Dihydropyridin, welches bei Bedarf zum substituierten Pyridin oxidiert werden kann
• Pyrangruppe α- und γ-Pyran Pyrane sind 6-gliedrige Heterocyclen mit einem O-Atom un d2 C=C-Doppelbindungen (nicht aromatisch) (Dihydropyran, Tetrahydropyranyl-Schutzgruppe, Mekonsäure, Pyryliumsalze)
• Benzoanellierte Ringsysteme des Pyridins formale Kondensation von Pyridin mit Benzen führt zu Chinolin bzw. Isochinolin  
• Chinolingruppe Chinolin (Vorkommen: Steinkohlenteer) reagiert wie Pyridin (schwach) basisch Skraupsche Chinolinsynthese (siehe Michaeladdition) analog: Doebner- v. Miller-Synthese (Synthese substituierter Chinoline, Mechanismus umstritten) Friedländer-Synthese: Kondensation von aromatischen o-Aminoaldehyden (o-Aminoketonen) und Ketonen, die in Nachbarschaft zur Carbonylgruppe über eine aktive CH2-Gruppe verfügen wichtige Chinolinderivate: Chinin (und andere Alkaloide), Chloroquin, Chinoloncarbonsäuren als Gyrasehemmer, 8-Hydroxychinolin Tricyclische Systeme: weitere formale Kondensation mit einem Benzenring führt zu Acridin = Benzo[b]chinolin oder Phenanthridin = Benzo[c]chinolin Acridinderivate: Tacrin, Ethacridin
• Isochinolingruppe Isochinolin (Vorkommen: Steinkohlenteer) reagiert wie Pyridin schwach basisch (pKs 5,42 Azomethin) Bischler-Napieralski-Synthese: Erhitzen von N-acylierten β-Phenylethylaminen mit wasserentziehenden Mitteln wie Phosphor(V)-oxid oder PCl3 Isochinolinderivate: Papaverin, Moxaverin, Alkaloide vom Isochinolintyp  
• Chromangruppe formale Orthokondensation von Benzen mit γ-Pyran ergibt 4H-Chromen Chromanderivate: Flavon, Vitamin E (Chromanderivat)
• Sechsringe mit 2 Heteroatomen: Diazine Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin: π-elektronenarme Heterocyclen Pyrimidin (1,3-Diazin) ist eine schwache Base (pKs 1,3) und Baustein wichtiger Natur- und Arzneistoffe (Thiamin = Vitamin B1, Purine, verschiedene Alkaloide, Sulfisomidin, Thrimethoprim, Pyrimethamin, ...) Synthese: 4,6-disubstituierte Pyrimidinderivate sind durch Erhitzen von 1,3-Diketonen mit Formamid erhältlich

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