Curtius-Reaktion

Die Curtius-Reaktion (auch Curtius-Abbau bzw. Curtius-Umlagerung) ist eine Reaktion aus dem Bereich der Organischen Chemie. Sie tritt beim Erhitzen von Carbonsäureaziden R-CO-N₃ ein und ist eng verwandt mit dem Lossen-Abbau, dem Hofmann-Amid-Abbau bzw. der Schmidt-Reaktion. Die Reaktion wird vor allem verwendet, um Carbonsäuren zu primären Aminen abzubauen, es können jedoch auch je nach Reaktionsbedingungen Isocyanate, Carbamate oder Harnstoff-Derivate erhalten werden. Die Reaktion wurde benannt nach ihrem Entdecker Theodor Curtius.^[1][2][3] In der folgenden Reaktionsübersicht sind nicht alle Abgangsgruppen mit aufgeführt.

Wird die Curtius-Umlagerung in Anwesenheit von tert.-Butanol durchgeführt, werden Boc-geschützte Amine erhalten und in Anwesenheit von Benzylalkohol entsprechend die Cbz-geschützten Amine.^[4] In Wasser als Lösungsmittel entstehen stets die freien Amine.^[5]

Die benötigten Carbonsäureazide können alternativ auch durch Umsetzung der Carbonsäure mit Diphenylphosphorylazid oder mit Chlorameisensäureethylester über ein gemischtes Anhydrid erhalten werden.^[3][6][7][8]

Reaktionsmechanismus

Carbonsäureazide 2 entstehen zum Beispiel durch nucleophile Substitution am Carboxylkohlenstoff aus Carbonsäurechloriden 1 und Natriumazid. Beim Erhitzen lagern sie sich in einer konzertierten Reaktion unter Abgabe von molekularem Stickstoff zunächst in Isocyanate 3 um. Die häufig als kurzlebige Zwischenprodukte formulierten Nitrene treten wahrscheinlich nicht auf. Bei Durchführung in einem inerten Lösungsmittel bleiben die Isocyanate Endprodukt der Reaktion, während sie in Gegenwart von Wasser zur entsprechenden Carbaminsäure weiterreagieren, die unmittelbar decarboxyliert und als Endprodukt das primäre Amin 4 ergibt. In Gegenwart von Alkoholen entstehen stabile Carbaminsäureester (Carbamate) 5 und von Aminen substituierte Harnstoffe 6.^[9][3]

Literatur

• P.A.S. Smith: In Organic Reactions 1946, 3, 337–449.
• E.F.V. Scriven, K. Turnbull: In "Azides: their preparation and synthetic uses". Chemical Reviews 1988, 88, 297, doi:10.1021/cr00084a001.

Einzelnachweise

1. ↑ T. Curtius: In Chemische Berichte 1890, 23, 3023.
2. ↑ T. Curtius: In "20. Hydrazide und Azide organischer Säuren I. Abhandlung". Journal für Praktische Chemie 1894 ,50, 275–294. doi:10.1002/prac.18940500125.
3. ↑ ^{a b c} László Kürti, Barbara Czakó: Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis; Elsevier Academic Press, Burlington-San Diego-London 2005, 1. Edition; ISBN 0-12-369483-3.
4. ↑ Lebel, H.; Leogane, O.: In "Boc-protected amines via a mild and efficient one-pot Curtius rearrangement". Organic Letters 2005,7,4107–4110. doi:10.1021/ol051428b.
5. ↑ Kaiser, C.; Weinstock, J.: In "Amines from mixed carboxylic-carbonic anhydrides: 1-phenylcyclopentylamine", Org. Synth.; Coll. Vol. 6, 910 (1988).
6. ↑ Shioiri, T.; Yamada, S.: In "Diphenyl phosphorazidate", Org. Synth., Coll. Vol. 7: 206 (1990).
7. ↑ Shioiri, T.; Ninomiya, K.; Yamada, S.: In "Diphenylphosphoryl azide. New convenient reagent for a modified Curtius reaction and for peptide synthesis". Journal of the American Chemical Society, 1972, 94, 6203. doi:10.1021/ja00772a052.
8. ↑ Ninomiya, K.: In "Phosphorus in organic synthesis—VII , Diphenyl phosphorazidate (DPPA). A new convenient reagent for a modified curtius reaction". Tetrahedron 1974, 30, 2151–2157. doi:10.1016/S0040-4020(01)97352-1.
9. ↑ Peter Sykes: Reaktionsmechanismen – eine Einführung, 8. Auflage VCH Weinheim 1982, S. 140 ISBN 3-527-21090-3.