Гидразон

Гидразоны — класс органических соединений со строением Р ¹Р ²C=N-NH ₂ . ^{[ 1 ]} Они родственны кетонам и альдегидам заменой кислорода =O на = N-NH ₂ Функциональная группа . Они образуются обычно при действии гидразина на кетоны или альдегиды. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Синтез

Гидразин, органогидразины и 1,1-диорганогидразины реагируют с альдегидами и кетонами с образованием гидразонов.

Фенилгидразин реагирует с восстанавливающими сахарами с образованием гидразонов, известных как озазоны , которые были разработаны немецким химиком Эмилем Фишером в качестве теста для дифференциации моносахаридов . ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Использование

Гидразоны являются основой для различных анализов кетонов и альдегидов. Например, картриджа является динитрофенилгидразин, нанесенный на кремнеземный сорбент основой адсорбционного . Затем гидразоны элюируют и анализируют с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с использованием УФ- детектора.

Соединение карбонилцианид п- трифторметоксифенилгидразон (сокращенно FCCP) используется для разъединения синтеза АТФ и восстановления кислорода - при окислительном фосфорилировании в молекулярной биологии .

Гидразоны являются основой стратегий биоконъюгации . ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Методы связывания на основе гидразона используются в медицинской биотехнологии для связывания лекарств с целевыми антителами (см. ADC ), например, антителами против определенного типа раковых клеток. Связь на основе гидразона стабильна при нейтральном pH (в крови), но быстро разрушается в кислой среде лизосом клетки. Таким образом, лекарство высвобождается в клетке, где оно выполняет свою функцию. ^{[ 8 ]}

Реакции

Гидразоны подвержены гидролизу:

R ₂ C=N−NR' ₂ + H ₂ O → R ₂ C=O + H ₂ N−NR' ₂

Алкилгидразоны – 10 ²- до 10 ³в несколько раз более чувствителен к гидролизу, чем аналогичные оксимы . ^{[ 9 ]}

вторым эквивалентом карбонила Будучи производными от самого гидразина, гидразоны конденсируются со с образованием азинов : ^{[ 10 ]}

R ₂ C=N−NH ₂ + R ₂ C=O → R ₂ C=N−N=CR ₂ + H ₂ O

Гидразоны являются промежуточными продуктами восстановления Вольфа – Кишнера .

Гидразоны являются реагентами при йодировании гидразона , реакции Шапиро и реакции Бэмфорда-Стивенса с виниловыми соединениями. Гидразоны также можно синтезировать по реакции Яппа-Клингеманна через β-кетокислоты или β-кетоэфиры и соли арилдиазония. Гидразоны превращаются в азины при использовании при получении 3,5-дизамещенных 1 Н - пиразолов . ^{[ 11 ]} реакция также хорошо известна с использованием гидразингидрата . ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]} В случае катализатора на основе переходного металла гидразоны могут служить заменителями металлоорганических реагентов для реакции с различными электрофилами. ^{[ 14 ]}

N , N -диалкилгидразоны

В N , N -диалкилгидразонах ^{[ 15 ]} связь C=N может гидролизоваться, окисляться и восстанавливаться, связь N–N может восстанавливаться до свободного амина. Атом углерода связи C=N может реагировать с металлоорганическими нуклеофилами. Атом альфа-водорода на 10 порядков более кислый по сравнению с кетоном и, следовательно, более нуклеофильный. Депротонирование, например, диизопропиламидом лития (LDA) дает азаенолят , который можно алкилировать алкилгалогенидами. ^{[ 16 ]} Гидразины SAMP и RAMP действуют как хиральные вспомогательные вещества . ^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}

Восстановление карбонильных соединений из N,N-диалкилгидразонов

Известно несколько методов извлечения карбонильных соединений из N,N-диалкилгидразонов. ^{[ 19 ]} Процедуры включают условия окислительного, гидролитического или восстановительного расщепления и могут быть совместимы с широким спектром функциональных групп.

Галерея

Гидразоны
Бензофенон гидразон, иллюстративный гидразон
Карбонилцианид м -хлорфенилгидразон
Гиромитрин (ацетальдегид метилформилгидразон), токсин
Дигидралазин — антигипертензивный препарат.
Рентгеновская структура гидразона бензофенона, полученного из ДНФ . Выбранные параметры: C=N, 128 часов; НН, 138 часов, НЯЦ(Ар), 239 часов ^{[ 20 ]}

См. также

Ссылки

^ Марч, Джерри (1985), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура, 3-е издание , Нью-Йорк: Wiley, ISBN 9780471854722 , OCLC 642506595
^ Аист, Г.; Бенаим, Дж. (1977). «Моноалкилирование α,β-ненасыщенных кетонов посредством металлоенаминов: 1-бутил-10-метил-Δ ¹⁽⁹⁾ -окталон» . Органические синтезы . 57:69 -2 ; Сборник томов , т. 6, с. 242 .
^ День, АС; Уайтинг, MC (1970). «Ацетон гидразон» . Органические синтезы . 50 :3 ; Сборник томов , т. 6, с. 10 .
^ Фишер, Эмиль (1908). «Температура плавления фенилгидразина и некоторых озазонов» . Отчеты Немецкого химического общества . 41 :73-77. дои : 10.1002/cber.19080410120 .
^ Фишер, Эмиль (1894). «О некоторых озазонах и гидразонах сахарной группы» . Отчеты Немецкого химического общества . 27 (2): 2486–2492. дои : 10.1002/cber.189402702249 .
^ Кёльмель, Доминик К.; Кул, Эрик Т. (2017). «Оксимы и гидразоны в биоконъюгации: механизм и катализ» . Химические обзоры . 117 (15): 10358–10376. doi : 10.1021/acs.chemrev.7b00090 . ПМК 5580355 . ПМИД 28640998 .
^ Алгар, В. Расс; Прасун, Дуэйн Э.; Стюарт, Майкл Х.; Дженнингс, Трэвис Л.; Бланко-Каноса, Хуан Б.; Доусон, Филип Э.; Мединц, Игорь Л. (2011). «Контролируемое отображение биомолекул на наночастицах: задача, подходящая для биоортогональной химии». Биоконъюгатная химия . 22 (5): 825–858. дои : 10.1021/bc200065z . ПМИД 21585205 .
^ Ву, Анна М.; Сентер, Питер Д. (7 сентября 2005 г.). «Вооружение антител: перспективы и проблемы иммуноконъюгатов». Природная биотехнология . 23 (9): 1137–46. дои : 10.1038/nbt1141 . ПМИД 16151407 . S2CID 27226728 .
^ Калия, Дж.; Рейнс, RT (2008). «Гидролитическая устойчивость гидразонов и оксимов» . Энджью. хим. Межд. Эд . 47 (39): 7523–6. дои : 10.1002/anie.200802651 . ПМЦ 2743602 . ПМИД 18712739 .
^ День, АС; Уайтинг, MC (1970). «Ацетон гидразон». Органические синтезы . 50 :3. дои : 10.15227/orgsyn.050.0003 .
^ Ласри, Джамал; Исмаил, Али И. (2018). «Безметалловый и FeCl3 _- катализируемый синтез азинов и 3,5-дифенил-1H - пиразола из гидразонов и/или кетонов под контролем ESI высокого разрешения. ⁺-MS» . Индийский химический журнал, раздел B. 57B ( 3): 362–373.
^ Оутирите, Моха; Лебрини, Муним; Лагрене, Мишель; Бентисс, Фуад (2008). «Новый одностадийный синтез 3,5-дизамещенных пиразолов при микроволновом облучении и классическом нагревании». Журнал гетероциклической химии . 45 (2): 503–505. дои : 10.1002/jhet.5570450231 .
^ Чжан, Цзе; Тан, Я-Джун; Ван, Чунь-Шань; Ву, Хао-Хао (2014). «Однореакторный синтез 3,5-дифенил-1 H -пиразолов из халконов и гидразина при механохимическом измельчении в шарах». Гетероциклы . 89 (1): 103–112. doi : 10.3987/COM-13-12867 (неактивен 17 февраля 2024 г.). {{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на февраль 2024 г. ( ссылка )
^ Ван, Х; Дай, X.-J.; Ли, К.-Дж. (2017). «Альдегиды как эквиваленты алкилкарбанионов для присоединения к карбонильным соединениям». Природная химия . 9 (4): 374–378. дои : 10.1038/nchem.2677 . ПМИД 28338683 . S2CID 11653420 .
^ Лазный, Р.; Нодзевская, А. (2010). «N,N-диалкилгидразоны в органическом синтезе. От простых N,N-диметилгидразонов до нанесенных хиральных вспомогательных веществ». Химические обзоры . 110 (3): 1386–1434. дои : 10.1021/cr900067y . ПМИД 20000672 .
^ Эндерс, Дитер; Рейнхольд, Ульрих (1997). «Асимметричный синтез аминов путем нуклеофильного 1,2-присоединения металлоорганических реагентов по двойной связи CN». Тетраэдр: Асимметрия . 8 (12): 1895–1946. дои : 10.1016/S0957-4166(97)00208-5 .
^ Эндерс, Дитер; Фей, Питер; Киппхардт, Хельмут (1987). «( S )-(-)-1-амино-2-метоксиметилпирролидин (SAMP) и ( R )-(+)-1-амино-2-метоксиметилпирролидин (RAMP), универсальные хиральные вспомогательные вещества». Органические синтезы . 65 : 173. дои : 10.15227/orgsyn.065.0173 . S2CID 260330996 .
^ Эндерс, Дитер; Киппхардт, Гельмут; Фей, Питер (1987). «Асимметричные синтезы с использованием метода SAMP-/RAMP-гидразона: ( S )-(+)-4-метил-3-гептанон». Органические синтезы . 65 : 183. дои : 10.15227/orgsyn.065.0183 .
^ Эндерс, Дитер; Вортманн, Ларс; Петерс, Рене (2000). «Восстановление карбонильных соединений из N,N-диалкилгидразонов» . Отчеты о химических исследованиях . 33 (3): 157–169. дои : 10.1021/ar990062y . ПМИД 10727205 .
^ Тамим, Абдассалам Абдельхафиз; Салхин, Абдуссалам; Саад, Бахруддин; Рахман, Исмаил Аб.; Салех, Мухаммад Идирис; Нг, Ши-Лин; Весело, Хун-Кун (2006). «Бензофенон 2,4-динитрофенилгидразон». Acta Crystallographica Раздел E. 62 (12): о5686–о5688. дои : 10.1107/S1600536806048112 .

[1] Марч, Джерри (1985), Продвинутая органическая химия: реакции, механизмы и структура, 3-е издание , Нью-Йорк: Wiley, ISBN 9780471854722 , OCLC 642506595

[2] Аист, Г.; Бенаим, Дж. (1977). «Моноалкилирование α,β-ненасыщенных кетонов посредством металлоенаминов: 1-бутил-10-метил-Δ ¹⁽⁹⁾ -окталон» . Органические синтезы . 57:69 -2 ; Сборник томов , т. 6, с. 242 .

[acetone-3] День, АС; Уайтинг, MC (1970). «Ацетон гидразон» . Органические синтезы . 50 :3 ; Сборник томов , т. 6, с. 10 .

[4] Фишер, Эмиль (1908). «Температура плавления фенилгидразина и некоторых озазонов» . Отчеты Немецкого химического общества . 41 :73-77. дои : 10.1002/cber.19080410120 .

[5] Фишер, Эмиль (1894). «О некоторых озазонах и гидразонах сахарной группы» . Отчеты Немецкого химического общества . 27 (2): 2486–2492. дои : 10.1002/cber.189402702249 .

[6] Кёльмель, Доминик К.; Кул, Эрик Т. (2017). «Оксимы и гидразоны в биоконъюгации: механизм и катализ» . Химические обзоры . 117 (15): 10358–10376. doi : 10.1021/acs.chemrev.7b00090 . ПМК 5580355 . ПМИД 28640998 .

[7] Алгар, В. Расс; Прасун, Дуэйн Э.; Стюарт, Майкл Х.; Дженнингс, Трэвис Л.; Бланко-Каноса, Хуан Б.; Доусон, Филип Э.; Мединц, Игорь Л. (2011). «Контролируемое отображение биомолекул на наночастицах: задача, подходящая для биоортогональной химии». Биоконъюгатная химия . 22 (5): 825–858. дои : 10.1021/bc200065z . ПМИД 21585205 .

[8] Ву, Анна М.; Сентер, Питер Д. (7 сентября 2005 г.). «Вооружение антител: перспективы и проблемы иммуноконъюгатов». Природная биотехнология . 23 (9): 1137–46. дои : 10.1038/nbt1141 . ПМИД 16151407 . S2CID 27226728 .

[9] Калия, Дж.; Рейнс, RT (2008). «Гидролитическая устойчивость гидразонов и оксимов» . Энджью. хим. Межд. Эд . 47 (39): 7523–6. дои : 10.1002/anie.200802651 . ПМЦ 2743602 . ПМИД 18712739 .

[OrgSynth-10] День, АС; Уайтинг, MC (1970). «Ацетон гидразон». Органические синтезы . 50 :3. дои : 10.15227/orgsyn.050.0003 .

[11] Ласри, Джамал; Исмаил, Али И. (2018). «Безметалловый и FeCl3 _- катализируемый синтез азинов и 3,5-дифенил-1H - пиразола из гидразонов и/или кетонов под контролем ESI высокого разрешения. ⁺-MS» . Индийский химический журнал, раздел B. 57B ( 3): 362–373.

[12] Оутирите, Моха; Лебрини, Муним; Лагрене, Мишель; Бентисс, Фуад (2008). «Новый одностадийный синтез 3,5-дизамещенных пиразолов при микроволновом облучении и классическом нагревании». Журнал гетероциклической химии . 45 (2): 503–505. дои : 10.1002/jhet.5570450231 .

[13] Чжан, Цзе; Тан, Я-Джун; Ван, Чунь-Шань; Ву, Хао-Хао (2014). «Однореакторный синтез 3,5-дифенил-1 H -пиразолов из халконов и гидразина при механохимическом измельчении в шарах». Гетероциклы . 89 (1): 103–112. doi : 10.3987/COM-13-12867 (неактивен 17 февраля 2024 г.). {{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на февраль 2024 г. ( ссылка )

[14] Ван, Х; Дай, X.-J.; Ли, К.-Дж. (2017). «Альдегиды как эквиваленты алкилкарбанионов для присоединения к карбонильным соединениям». Природная химия . 9 (4): 374–378. дои : 10.1038/nchem.2677 . ПМИД 28338683 . S2CID 11653420 .

[15] Лазный, Р.; Нодзевская, А. (2010). «N,N-диалкилгидразоны в органическом синтезе. От простых N,N-диметилгидразонов до нанесенных хиральных вспомогательных веществ». Химические обзоры . 110 (3): 1386–1434. дои : 10.1021/cr900067y . ПМИД 20000672 .

[16] Эндерс, Дитер; Рейнхольд, Ульрих (1997). «Асимметричный синтез аминов путем нуклеофильного 1,2-присоединения металлоорганических реагентов по двойной связи CN». Тетраэдр: Асимметрия . 8 (12): 1895–1946. дои : 10.1016/S0957-4166(97)00208-5 .

[17] Эндерс, Дитер; Фей, Питер; Киппхардт, Хельмут (1987). «( S )-(-)-1-амино-2-метоксиметилпирролидин (SAMP) и ( R )-(+)-1-амино-2-метоксиметилпирролидин (RAMP), универсальные хиральные вспомогательные вещества». Органические синтезы . 65 : 173. дои : 10.15227/orgsyn.065.0173 . S2CID 260330996 .

[18] Эндерс, Дитер; Киппхардт, Гельмут; Фей, Питер (1987). «Асимметричные синтезы с использованием метода SAMP-/RAMP-гидразона: ( S )-(+)-4-метил-3-гептанон». Органические синтезы . 65 : 183. дои : 10.15227/orgsyn.065.0183 .

[19] Эндерс, Дитер; Вортманн, Ларс; Петерс, Рене (2000). «Восстановление карбонильных соединений из N,N-диалкилгидразонов» . Отчеты о химических исследованиях . 33 (3): 157–169. дои : 10.1021/ar990062y . ПМИД 10727205 .

[20] Тамим, Абдассалам Абдельхафиз; Салхин, Абдуссалам; Саад, Бахруддин; Рахман, Исмаил Аб.; Салех, Мухаммад Идирис; Нг, Ши-Лин; Весело, Хун-Кун (2006). «Бензофенон 2,4-динитрофенилгидразон». Acta Crystallographica Раздел E. 62 (12): о5686–о5688. дои : 10.1107/S1600536806048112 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]