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Organic Chemistry Portal: Darzens Reaction
Darzens-Reaktion
Darzens-Kondensation
Die Darzens-Reaktion ermöglicht die Synthese von α,β-Epoxyestern durch Kondensation einer Carbonylverbindung und eines α-Haloesters in Gegenwart einer Base.
Mechanismus
Der α-Haloester reagiert nach Deprotonierung mit der Carbonylverbindung in einer Addition zu syn- and anti-Diastereomeren:
Im nachfolgenden Schritt - einer intramolekularen SN2-Reaktion - wird das Epoxid gebildet:
Typischerweise liegt das Verhältnis von cis zu trans zwischen 1:1 und 1:2.
Die Darzens-Reaktion wurde früher zur Synthese von Aldehyden und Ketonen genutzt, was keine Stereokontrolle in der Epoxidierung benötigt. Nach Verseifung des α,β-Epoxyesters ergibt eine Decarboxylierung die Carbonylverbindung:
Die Methode nach Darzens kann für die Konstruktion einer grossen Bandbreite an Epoxiden genutzt werden: so können α-Halocarbonylverbindungen oder beliebige Verbindungen mit einer elektronenziehenden Gruppe eingesetzt werden, die einfach zu deprotonieren sind. Auch Verbindungen wie Diazoacetat mit N2 als Abgangsgruppe oder Schwefelylide mit SR2 als Abgangsgruppe (siehe Corey-Chaykovsky-Reaktion) können verwendet werden.
Beim nachfolgenden Substitutionsmuster hängt das Ergebnis der Reaktion von unterschiedlichen Übergangszuständen ab: der Addition, der Rotation und des Ringschlusses. Auch wenn Aggarwal die Diastereoselektivität erklären kann, so bleibt die Enantioselektivität unverstanden, welche durch die aus dem Camphor abgeleitete Sulfonium-Gruppe induziert wird.
V. K. Aggarwal, G. Hynd, W. Picoul, J.-L. Vasse, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 2105-2114. DOI
Ein weitere Konzept für diastereo- und enantioselektive Umsetzungen wurde von Arai entwickelt:
In diesem System ist ein chiraler Phasentransfer-Katalysator (PTC) in der Lage, ein Zwischenprodukt spezifisch zu erkennen. Syn- und anti-Aldolate sind im Gleichgewicht und reagieren ohne den PTC nicht weiter, da die Bildung des stabilen Lithiumsalzes eine unkatalysierte Weiterreaktion zum Epoxid blockiert.
In der folgenden Aza-Darzens-Reaktion, in der ein Litihium-α-bromoenolat mit einem Sulfinimin zu einem Aziridin reagiert, hängt die hohe Diastereoselektivität mit der Bildung eines sechs-gliedrigen Übergangszustandes ab:
F. A. Davies, H. Liu, P. Zhou, T. Fang, G. V. Reddy, Y. Zhang, J. Org. Chem., 1999, 64, 7559-7567. DOI
Die Entwicklung enantioselektiver Methoden bleibt eine Herausforderung. Prinzipiell sind aber alle Methoden denkbar, welche auch in der Aldol-Addition Verwendung finden, da der erste Schritt der Darzens-Reaktion eine Aldol-Addition ist.