7 použití diazomethanu: Fakta, která byste měli vědět!

Diazomethan, který má diazo skupinu připojenou k methylenové skupině, je nejzákladnější formou diazo sloučenin. Nyní se podívejte na jeho chemické aplikace.

Diazometan lze použít např.

  • Tvorba karbenu
  • Cyklopropanace
  • Methylace
  • Methylace funkční skupiny (RCOOH, Fenol, HCl, R2NH, laktum)
  • Expanze kruhu ketonů
  • Tvorba pyrazolinů
  • Wolffova přeskupovací reakce
  • Arndt–Eistertova homologační reakce

Tvorba karbenů

Diazometan může produkovat karbeny kdy světelná energie podporuje ztrátu dusíku z diazomethanu bez protonace.

  • Karbeny jsou třídou neutrálních molekul s pouhými šesti valenčními elektrony. Pouze dva atomy vodíku jsou v něm vázány s atomem uhlíku. 
  • Karben, konkrétně „methylenkarben“, je chemická látka s velmi vysokou chemickou reaktivitou.
  • Pomocí methylenkarbenu vyrobeného z diazomethanu lze syntetizovat širokou škálu chemikálií.
Karben z diazomethanu

Cyklopropanace

Vzniká diazomethan cyklopropanový kruh když reaguje s alkenem.

  • Dusík přijímá elektronový pár v NC vazbě a rozpadá se jako N2, takže uhlík s párem elektronů a prázdným orbitalem.
  • Karben se tvoří s neutrálním, divalentním atomem uhlíku s jedním nepárovým elektronem a prázdným orbitalem.
  • Poté reaguje s alkenem za vzniku cyklopropanového kruhu.
  • Zde je cesta:
Cyklopropanace z diazomethanu

Methylace

Schopnost diazomethanu nahradit methylovou skupinu za mobilní atom vodíku, často známá jako methylace, je základem jedné z jeho nejdůležitějších aplikací.

Methylace funkčních skupin

Methylace karboxylové kyseliny

  • Diazomethan se používá k O-methylesterifikaci karboxylové kyseliny. Karboxylová kyselina nejprve protonuje diazomethan za vzniku CH3-N2. Jak N2 je jednou z největších odstupujících skupin, je to nyní fantastické alkylační činidlo.
Methylace karboxylových kyselin

Methylace fenolu

  • Diazomethan přeměňuje fenol na fenylether.
Methylace fenolu

Methylace HCl

  • Diazomethan přeměňuje kyselinu chlorovodíkovou na methylchlorid.
Methylace HCl

Methylace 2° aminu

  • Diazomethan přemění 2° amin na 3° amin.
Methylace sekundárního aminu

Methylace laktamů

  • S diazometanem, laktamy mohou být methylovány v přítomnosti katalyzátorů (methanol, voda, isopropylát hlinitý, kyselina fluoroboritá).
Methylace mléčných žláz
  • Jinak se N-diazomethan používá k methylaci thiolaktonu, heterocyklických aminosloučenin a heterocyklických enolů.

Expanze kruhu ketonů

Když je substrát keton cyklický, je reakce diazomethanu s cyklopentanonem usnadněna Büchner-Curtius-Schlotterbeckcož má za následek expanzi jednoho uhlíkového kruhu.

  • Schopnost produkovat nestabilnější 7- a 8-členné kruhy a 5- a 6-členné kruhy prostřednictvím Büchnerových expanzních reakcí s použitím diazomethanu je učinila žádoucími pro syntetické účely.
Expanze kruhu cyklického ketonu diazometanem

Tvorba pyrazolinů

Diazomethan lze přidat k heterocyklům obsahujícím „olefinické“ dvojné vazby C=C pyrazoliny.

Vznik pyrazolinu diazometanem

Wolffovo přeskupení

Diazomethan se spojí s chloridy kyselin. Druh diazo podstoupí dramatický přechod při zahřátí nebo vystavení kovu, jako je stříbro. Dusík se odstraní a uspořádání se změní. Ke karboxylové kyselině byl přidán další uhlík díky přidání vody. Je známá jako Wolffovo přeskupení.

Wolffův přesmyk diazometanem

Homologace Arndt–Eistert

Reakcí aktivovaného diazomethanu s karboxylovými kyselinami a následným Wolffovým přeskupením meziproduktových diazoketonů v přítomnosti nukleofilů, jako je voda nebo aminy, Arndt-Eistertova syntéza umožňuje syntézu homologovaných karboxylových kyselin nebo jejich derivátů.

Arndt-Eistert homologace diazometanem

závěr

N-diazomethanová reakce s jinými chemickými látkami má několik výhodných účinků, jako je omezení flexibility molekuly, aby způsobila konformační předorientaci. V organické chemii, diazomethan (CH2N2) je velmi důležitým a přizpůsobivým stavebním prvkem.

Přejděte na začátek