tert-Butylcarbazat
tert-Butylcarbazat ist ein mit einer Boc-Schutzgruppe versehenes Hydrazin und eignet sich zum Aufbau substituierter Hydrazine, sowie von anderen vielseitig einsetzbaren tert-butylgeschützten stickstoffhaltigen Zwischenstufen (engl. intermediates), wie z. B. tert-Butylazidoformat (Boc-azid),[5] tert-Butylhydrazodiformat (N,N′-Di-Boc-hydrazin)[6] und dessen Oxidationsprodukt tert-Butylazodiformat (Di-tert-butylazodicarboxylat).[6]
| Strukturformel | |||||||||||||||||||
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| Allgemeines | |||||||||||||||||||
| Name | Tert-Butylcarbazat | ||||||||||||||||||
| Andere Namen |
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| Summenformel | C5H12N2O2 | ||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | |||||||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||||||||
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| Eigenschaften | |||||||||||||||||||
| Molare Masse | 132,16 g·mol−1 | ||||||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||||||||||||
| Dichte | |||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt |
39–42 °C[2] | ||||||||||||||||||
| Siedepunkt | |||||||||||||||||||
| Dampfdruck |
1 hPa bei 70 °C[2] | ||||||||||||||||||
| Löslichkeit | |||||||||||||||||||
| Brechungsindex |
1,4496 (25 °C)[4] | ||||||||||||||||||
| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C | |||||||||||||||||||
Herstellung
BearbeitenDie im Arbeitskreis von Louis A. Carpino ausgearbeiteten Laborsynthesen von tert-Butylcarbazat[3] gehen im als Method I bezeichneten Syntheseweg aus von S-Methylchlorthioformiat, das mit tert-Butanol zum tert-Butyl-S-methylthiolcarbonat reagiert und mit Hydrazinhydrat in 41 bis 55%iger Gesamtausbeute Boc-hydrazin liefert.
Eine andere Verfahrensvariante (Method II) startet mit Chlorameisensäurephenylester (Phenylchlorformiat), der mit tert-Butanol tert-Butylphenylcarbonat ergibt, das wiederum mit Hydrazinhydrat in 63 bis 74%iger Gesamtausbeute zu Boc-hydrazin reagiert.
Während Method I sich auch für größere Ansätze eignet und ein kristallines Produkt liefert, wird nach Methode II statt der übelriechenden Thioverbindung das giftige und stechend riechende Phenylchlorformiat verwendet und Boc-hydrazid in deutlich besseren Ausbeuten, allerdings als schwer kristallisierbares Öl erhalten.
Beide Organic-Syntheses-Methoden erscheinen präparativ aufwendig, umständlich und wenig effizient.
Wesentlich einfacher und sicherer erscheint dagegen die Synthese über Boc-imidazol aus dem leicht zugänglichen und gut handhabbaren Carbonyldiimidazol und tert-BuOH und Umsetzung mit Hydrazin.[7]
Eine etwas neuere Alternativroute ausgehend von tert-Butylethylcarbonat (aus Chlorameisensäureethylester und tert-Butanol) und dessen Umsetzung mit Hydrazinhydrat bietet wegen langer Reaktionszeiten und geringer Gesamtausbeute (28 %) keine erkennbaren Vorteile.[8]
Eigenschaften
Bearbeitentert-Butylcarbazat ist in Reinsubstanz ein weißer kristalliner Feststoff, der sich in Alkoholen löst. Wegen seines niedrigen Schmelzpunkts liegt die auch nur leicht verunreinigte Substanz als Öl vor.
Anwendungen
BearbeitenIn den 1970er Jahren wurde tert-Butylcarbazat als Ausgangsverbindung für das als „carbo-tert-butoxylation agent of choice“[9] propagierte tert-Butylazidoformiat zur Einführung der Boc-Schutzgruppe in der Peptidsynthese von vielen Arbeitskreisen bearbeitet. Wegen seiner Giftigkeit und Gefährlichkeit (Explosionsgefahr!) ist die Verwendung von tert-Butylazidoformiat (Boc-azid) zur Einführung der Boc-Schutzgruppe angesichts sicherer Alternativen, wie z. B. Di-tert-butyldicarbonat (Boc-anhydrid, Boc2O) heutzutage nicht mehr vertretbar.
Das symmetrisch tert-butoxycarbonylsubstituierte Hydrazin tert-Butylhydrazodiformiat (N,N'-di-Boc-hydrazin) ist durch tert-Butoxycarbonylierung von tert-Butylcarbazat mittels Boc-azid[6] bzw. einfacher und sicherer mittels Boc2O bei Raumtemperatur in 85%iger Ausbeute zugänglich.[10]
Mit N-Bromsuccinimid kann Di-Boc-hydrazin glatt zu tert-Butylazodiformiat oxidiert werden,[6] das als Dienophil mit Dienen, wie z. B. Cyclopentadien in einer Hetero-Diels-Alder-Reaktion zum entsprechenden Diazanorbornen reagiert.[11]
Aus dem Arbeitskreis von Stephen L. Buchwald stammt eine regioselektive Synthese hochsubstituierter Pyrrole mit dem Schlüsselreagenz tert-Butylhydrazodiformiat.[12]
Ausgehend von Boc-hydrazin ist durch Umsetzung mit para-Toluolsulfonsäurechlorid (Tosylchlorid) das beidseitig geschützte Hydrazinderivat 1-Boc-2-tosylhydrazin (71 % Ausbeute) zugänglich,.
mit dem in McFadyen-Stevens-Reaktionen aus aliphatischen und aromatischen Carbonsäuren unter milden Bedingungen und in meist hohen Ausbeuten die entsprechenden Aldehyde erhalten werden.[13]
Eine wichtige Reaktionsstufe in der Synthese des HIV-Proteaseinhibitors Atazanavir ist die Einführung einer Hydrazingruppe durch Hydrazonbildung mit Boc-hydrazin.[14]
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b c d Datenblatt tert-Butyl carbazate, 98+% bei Alfa Aesar, abgerufen am 8. Mai 2018 (Seite nicht mehr abrufbar).
- ↑ a b c d Datenblatt tert.-Butylcarbazat 98% bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 8. Mai 2018 (PDF).
- ↑ a b L.A. Carpino, D. Collins, S. Göwecke, J. Mayo, S.D. Thatte, F. Tibbetts: t-Butyl carbazate In: Organic Syntheses. 44, 1964, S. 20, doi:10.15227/orgsyn.044.0020; Coll. Vol. 5, 1973, S. 166 (PDF).
- ↑ a b Carl. L. Yaws: The Yaws Handbook of Physical Properties for Hydrocarbons and Chemicals, 2nd Edition. Elsevier, Amsterdam 2015, ISBN 978-0-12-800834-8, S. 84.
- ↑ W.H. Pearson, P.S. Ramamoorthy, H.O. Sintim, J. Wang: tert-Butyl Azidoformate. In: e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. 2008, doi:10.1002/047084289X.rb364.pub2.
- ↑ a b c d L.A. Carpino, P.J. Crowley: t-Butyl azodiformate In: Organic Syntheses. 44, 1964, S. 18, doi:10.15227/orgsyn.044.0018; Coll. Vol. 5, 1973, S. 160 (PDF).
- ↑ W. Klee, M. Brenner: tert-Butyloxycarbonyl-imidazol und tert-Butyloxycarbonyl-hydrazin. In: Helv. Chim. Acta. Band 44, Nr. 7, 1961, S. 2151–2153, doi:10.1002/hlca.19610440742.
- ↑ M. Muraki, T. Mizoguchi: A convenient preparation of tert-Butyl carbazate. In: Chem. Pharm. Bull. Band 18, Nr. 1, 1970, S. 217–218, doi:10.1248/cpb.18.217.
- ↑ K. Sakai, J.-P. Anselme: The direct preparation of tert-Butyl azidoformate. In: J. Org. Chem. Band 36, Nr. 16, 1971, S. 2387–2388, doi:10.1021/jo00815a046.
- ↑ M. Raju, S. Mäeorg, O. Tsubrik, U. Mäeorg: Efficient solventless technique for Boc-protection of hydrazines and amines. In: Arkivoc. Band VI, 2009, S. 291–297, doi:10.3998/ark.5550190.0010.628 (arkat-usa.org).
- ↑ L.A. Carpino, P.H. Terry, P.J. Crowley: Examination of synthetic routes to monosubstituted diimides. II. Synthesis of tert-butyl aryl- and acylazoformates. Acid-induced cleavage of the thionocarbo-tert-butoxy group. In: J. Org. Chem. Band 26, Nr. 11, 1961, S. 4336–4340, doi:10.1021/jo01069a037.
- ↑ M.R. Rivero, S.L. Buchwald: Copper-catalyzed vinylation of hydrazides. A regioselective entry to highly substituted pyrroles. In: Org. Lett. Band 9, Nr. 6, 2007, S. 973–976, doi:10.1021/ol062978s.
- ↑ Y. Iwai, T. Ozaki, R. Takita, M. Uchiyama, J. Shimokawa, T. Fukuyama: Modified McFadyen-Stevens reaction for a versatile synthesis of aliphatic/aromatic aldehydes: Design, optimization, and mechanistic investigations. In: Chem. Sci. Band 4, Nr. 3, 2013, S. 1111–1119, doi:10.1039/C2SC22045H.
- ↑ L. Dalla-Vechia, B. Reichart, T. Glasnov, L.S.M. Miranda, C.O. Knappe, R.O.M.A. de Souza: A three step continuous flow synthesis of the biaryl unit of the HIV protease inhibitor Atazanavir. In: Org. Biomol. Chem. Band 11, 2013, S. 6806–6813, doi:10.1039/C3OB41464G.