„Barton-McCombie-Desoxygenierung“ – Versionsunterschied

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Die Barton-McCombie-Desoxygenierung ist eine Namensreaktion der Organischen Chemie. Sie ist nach den britischen Chemikern Derek Harold Richard Barton und Stuart W. McCombie benannt. Die Reaktion beschreibt eine zweistufige Umsetzung, bei der formal die funktionelle Hydroxygruppe einer Verbindung durch ein Wasserstoffatom substituiert wird. Im ersten Reaktionsschritt erfolgt die Umsetzung des Alkohols zum Thioester, im zweiten Reaktionsschritt die radikalische Desoxygenierung mit Tributylstannan und einem Radikalstarter wie AIBN.^[1]^[2] Im folgenden Schema sind nicht alle Abgangsgruppen aufgeführt.

R¹ ist ein Alkylrest, R² kann H−, CH₃−, CH₃S−, CH₃O−, Ph−, PhO− oder ein Imidazolyl−Rest sein.

Schwefel-Zinn-Bindungen sind sehr stabil. Die Ausbildung einer solchen Bindung ist die treibende Kraft für die gesamte Reaktion.

Mechanismus

Der Reaktionsmechanismus besteht aus einer katalytischen Initiation eines Radikals und der daran anschließenden Propagationsschritten (Kettenreaktion).^[3] Der Alkohol (1) wird zunächst in ein reaktiveres Thiocarboxy-Derivat umgewandelt, wie z. B. ein Thionsäureester oder ein Xanthogenat (2). Dann wird ein Tributylstannyl-Radikal (4) durch Umsetzung von Tributylstannan (3) mit Azobis(isobutyronitril) (AIBN) (8) erzeugt. Das Tributylstannyl-Radikal trennt die Xanthogenat-Gruppe von (2) ab, bildet so ein Tributylzinn-Xanthogenat (7) und hinterlässt ein Alkyl-Radikal (5). Das Alkylradikal wiederum abstrahiert ein Wasserstoffatom von einem neuen Tributylstannan-Molekül (3), liefert so das gewünschte desoxygenierte Produkt (6) und erzeugt eine neue Radikalspezies von (4), welches wiederum in die Folgereaktion eintreten kann.

Variationen

Alternative Wasserstoffquellen

Der wesentliche Nachteil dieser Reaktion ist die Verwendung von Tributylstannan. Diese ist sehr toxisch, teuer und schwierig aus dem Reaktionsgemisch zu trennen. Eine Alternative ist die Verwendung von Bis(tributylzinn)oxid (TBTO) als Radikalquelle und Polymethylhydrosiloxan (PMHS) als Wasserstoffquelle.^[4] Bei Verwendung von O-Phenyl-chlorthioformiat als Ausgangsmaterial, wird am Ende Carbonylsulfid erzeugt.

Barton-McCombie-Desoxygenierung mit TBTO und PMHS.

Atomökonomie

Die Barton-McCombie-Desoxygenierung liefert zwar das gewünschte Produkt, doch muss auch berücksichtigt werden, dass bei dieser Reaktion erhebliche stöchiometrische Mengen an Abfällen entstehen. Somit ist die Reaktion zwar effektiv, hat aber eine schlechte Atomökonomie. So müssen die Reste des Radikalstarters (hier:Isobutyronitril), sowie das Thioprodukt entsorgt werden. Dies macht die Barton-Desoxygenierung als industrielles Verfahren unwirtschaftlich, sie kann jedoch zur Synthese im Labor verwendet werden.

Die Barton-McCombie-Desoxygenierung ist nicht mit der Barton-Reaktion oder der eng verwandten Barton-Decarboxylierung zu verwechseln.

Weblinks

Commons: Barton-McCombie deoxygenation – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

↑ Barton, D. H. R.; McCombie, S. W.: A new method for the deoxygenation of secondary alcohols. In: J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. 16. Jahrgang, 1975, S. 1574–1585, doi:10.1039/P19750001574.
↑ Crich, D.; Quintero, L.: Radical chemistry associated with the thiocarbonyl group. In: Chem. Rev. 89. Jahrgang, 1989, S. 1413–1432, doi:10.1021/cr00097a001.
↑ Forbes, J. E.; Zard, S. Z. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 4367.
↑ Jordi Tormo, Gregory C. Fu: Tributylstannane (Bu3SnH)-Catalyzed Barton−McCombie Deoxygenation of Alcohols: 3-Deoxy-1,2:5,6-bis-O-(1-methylethylidene)-α-D-ribo-hexofuranose In: Organic Syntheses. 78, 2002, S. 239, doi:10.15227/orgsyn.078.0239 (PDF).

[1] Barton, D. H. R.; McCombie, S. W.: A new method for the deoxygenation of secondary alcohols. In: J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. 16. Jahrgang, 1975, S. 1574–1585, doi:10.1039/P19750001574.

[2] Crich, D.; Quintero, L.: Radical chemistry associated with the thiocarbonyl group. In: Chem. Rev. 89. Jahrgang, 1989, S. 1413–1432, doi:10.1021/cr00097a001.

[3] Forbes, J. E.; Zard, S. Z. Tetrahedron Lett. 1989, 30, 4367.

[4] Jordi Tormo, Gregory C. Fu: Tributylstannane (Bu3SnH)-Catalyzed Barton−McCombie Deoxygenation of Alcohols: 3-Deoxy-1,2:5,6-bis-O-(1-methylethylidene)-α-D-ribo-hexofuranose In: Organic Syntheses. 78, 2002, S. 239, doi:10.15227/orgsyn.078.0239 (PDF).

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-Die '''Barton-Desoxygenierung''' (korrekt: '''Barton-McCombie-Desoxygenierung''') ist eine [[Namensreaktion]] der [[Organische Chemie|Organischen Chemie]] und nach den britischen Chemikern [[Derek Harold Richard Barton]] und [[Stuart W. McCombie]] benannt. Sie beschreibt eine zweistufige Reaktion, bei der formal die funktionelle [[Hydroxygruppe]] einer Verbindung durch ein Wasserstoffatom substituiert wird. Im ersten Reaktionsschritt erfolgt die Umsetzung des [[Alkohole|Alkohols]] zum [[Thionester]], im zweiten Reaktionsschritt die [[Radikal (Chemie)|radikalische]] Desoxygenierung mit [[Tributylzinn|Tributylstannan]] und einem [[Radikalstarter]] wie [[Azo-bis-(isobutyronitril)|AIBN]].<ref>{{cite journal
+Die '''Barton-McCombie-Desoxygenierung''' ist eine [[Namensreaktion]] der [[Organische Chemie|Organischen Chemie]]. Sie ist  nach den britischen Chemikern [[Derek Harold Richard Barton]] und [[Stuart W. McCombie]] benannt. Die Reaktion beschreibt eine zweistufige Umsetzung, bei der formal die funktionelle [[Hydroxygruppe]] einer Verbindung durch ein Wasserstoffatom substituiert wird. Im ersten Reaktionsschritt erfolgt die Umsetzung des [[Alkohole|Alkohols]] zum [[Thioester]], im zweiten Reaktionsschritt die [[Radikale (Chemie)|radikalische]] Desoxygenierung mit [[Tributylzinnhydrid|Tributylstannan]] und einem [[Radikalstarter]] wie [[Azobis(isobutyronitril)|AIBN]].<ref>{{cite journal
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 Im folgenden Schema sind nicht alle [[Abgangsgruppe]]n aufgeführt.
 [[Datei:Barton–McCombie deoxygenation overview v1.svg|rahmenlos|hochkant=2.4|Reaktionsschema]]
 R<sup>1</sup> ist ein [[Alkylrest]], R<sup>2</sup> kann H−, CH<sub>3</sub>−, CH<sub>3</sub>S−, CH<sub>3</sub>O−, [[Phenyl|Ph]]−, PhO− oder ein [[Imidazol]]yl−Rest sein.
+Schwefel-Zinn-Bindungen sind sehr stabil. Die Ausbildung einer solchen Bindung ist die treibende Kraft für die gesamte Reaktion.
-Diese Reduktionsmethode zählt zu den chemische Reaktionen, die mit schlechter[[ Atomökonomie]] ablaufen. Selbst bei quantitativer Ausbeute entstehen in stöchiometrischer Menge zahlreiche Abfallstoffe. Deshalb ist die Barton-Desoxygenierung allenfalls als Labormethode nützlich.
+== Mechanismus ==
-Die Barton-Desoxygenierung ist nicht mit der [[Barton-Reaktion]] zu verwechseln.
+Der Reaktionsmechanismus besteht aus einer katalytischen Initiation eines Radikals und der daran anschließenden Propagationsschritten (Kettenreaktion).<ref>Forbes, J. E.; Zard, S. Z. ''[[Tetrahedron Lett.]]'' '''1989''', ''30'', 4367.</ref> Der Alkohol ('''1''') wird zunächst in ein reaktiveres Thiocarboxy-Derivat umgewandelt, wie z.&nbsp;B. ein [[Thioester|Thionsäureester]] oder ein [[Xanthogenate|Xanthogenat]] ('''2'''). Dann wird ein Tributylstannyl-Radikal ('''4''') durch Umsetzung von [[Tributylzinnhydrid|Tributylstannan]] ('''3''') mit [[Azobis(isobutyronitril)]] (AIBN) ('''8''') erzeugt. Das Tributylstannyl-Radikal trennt die Xanthogenat-Gruppe von ('''2''') ab, bildet so ein Tributylzinn-Xanthogenat ('''7''') und hinterlässt ein Alkyl-Radikal ('''5'''). Das Alkylradikal wiederum abstrahiert ein Wasserstoffatom von einem neuen Tributylstannan-Molekül ('''3'''), liefert so das gewünschte desoxygenierte Produkt ('''6''') und erzeugt eine neue Radikalspezies von ('''4'''), welches wiederum in die Folgereaktion eintreten kann.
-== Weblinks ==
-* [http://www.organic-chemistry.org/namedreactions/barton-mccombie-reaction.shtm Barton-McCombie-Desoxygenierung im Organic Chemistry Portal]
-* [http://pubs.acs.org/cen/news/83/i35/8335notw1.html  Artikel zu Alkylboranen]
+[[Datei:BartonMcCombieMechanism.svg|650px|zentriert|mini|Reaktionsmechanismus der Barton-McCombie-Desoxygenierung.]]
-== Einzelnachweise ==
-<references/>
-<!--
-== Mechanism ==
-The [[reaction mechanism]] consists of a catalytic radical initiation step and a propagation step.<ref>Forbes, J. E.; Zard, S. Z. ''[[Tetrahedron Lett.]]'' '''1989''', ''30'', 4367.</ref>  The [[alcohol]] ('''1''') is first converted into a [[xanthate]] ('''2'''). The other reactant [[Organotin|tributyltin hydride]] '''3''' is decomposed by [[AIBN]] '''8''' into a tributyltin [[radical (chemistry)|radical]] '''4'''. The tributyltin radical abstracts the xanthate group from '''2''' leaving an [[alkyl]] radical '''5''' and tributyltin xanthate ('''7'''). The [[sulfur]] [[tin]] bond in this compound is very stable and provides the [[Standard enthalpy change of reaction|driving force]] for this reaction. The alkyl radical in turn abstracts a hydrogen atom from a new molecule of tributyltin hydride generating the desired deoxygenated product ('''6''') and a new radical species ready for propagation.
+== Variationen ==
-[[Image:Barton-McCombie mechanism.gif|center|Barton-McCombie deoxygenation reaction mechanism]]
+=== Alternative Wasserstoffquellen ===
-== Variations ==
-=== Alternative hydride sources ===
-Main disadvantage of this reaction is the use of the tin hydride which is toxic, expensive and difficult to remove from the reaction mixture. One alternative is the use of tributyltin anhydride as the radical source and [[PMHS|poly(methylhydridesiloxane)]] (PMHS) as the [[hydride]] source <ref>α-D-Ribo-hexofuranose, 3-deoxy-1,2:5,6-bis-O-(1-methylethylidene). Tormo, J.; Fu, G. C. ''[[Org. Syn.]]'', Coll. Vol. 10, p.240 (2004); Vol. 78, p.239 (2002). ([http://www.orgsyn.org/orgsyn/orgsyn/prepContent.asp?prep=v78p0239 Article])</ref>. Phenyl chlorothionoformate used as the starting material ultimately generates [[carbonyl sulfide]].
+Der wesentliche Nachteil dieser Reaktion ist die Verwendung von Tributylstannan. Diese ist sehr toxisch, teuer und schwierig aus dem Reaktionsgemisch zu trennen. Eine Alternative ist die Verwendung von [[Bis(tributylzinn)oxid]] (TBTO) als Radikalquelle und Polymethylhydrosiloxan (PMHS) als Wasserstoffquelle.<ref>{{OrgSynth|Kurzcode=v78p0239|Autor=Jordi Tormo, [[Gregory C. Fu]] |Titel= Tributylstannane (Bu3SnH)-Catalyzed Barton−McCombie Deoxygenation of Alcohols: 3-Deoxy-1,2:5,6-bis-O-(1-methylethylidene)-α-D-ribo-hexofuranose |Jahrgang=2002 |Volume=78 |Seiten=239 |ColVol= |ColVolSeiten= |doi=10.15227/orgsyn.078.0239 }}</ref> Bei Verwendung von O-Phenyl-chlorthioformiat als Ausgangsmaterial, wird am Ende [[Carbonylsulfid]] erzeugt.
-[[Image:BartonMccombieI.gif|center|Barton-McCombie deoxygenation with tributyltin anhydride and PMHS]]
+[[Datei:BartonMcCombieI.svg|800px|zentriert|mini|Barton-McCombie-Desoxygenierung mit TBTO und PMHS.]]
-=== Trialkyl boranes ===
-An even more convenient hydrogen donor is provided by [[organoborane|trialkylborane]]-water complexes <ref>''Deoxygenation of Alcohols Employing Water as the Hydrogen Atom Source'' David A. Spiegel, Kenneth B. Wiberg, Laura N. Schacherer, Matthew R. Medeiros, and John L. Wood ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'' '''2005''', ''127'', 12513-12515. ({{DOI|10.1021/ja052185l}})</ref> such as trimethylborane contaminated with small amounts of water.
+== Atomökonomie ==
-[[Image:Barton-McCombieII.gif|center|Barton-McCombie deoxygenation with trialkane borane and water]]
+Die Barton-McCombie-Desoxygenierung liefert zwar das gewünschte Produkt, doch muss auch berücksichtigt werden, dass bei dieser Reaktion erhebliche stöchiometrische Mengen an Abfällen entstehen. Somit ist die Reaktion zwar effektiv, hat aber eine schlechte [[Atomökonomie]]. So müssen die Reste des Radikalstarters (hier:Isobutyronitril), sowie das Thioprodukt entsorgt werden. Dies macht die Barton-Desoxygenierung als industrielles Verfahren unwirtschaftlich, sie kann jedoch zur Synthese im Labor verwendet werden.
+Die Barton-McCombie-Desoxygenierung ist nicht mit der [[Barton-Reaktion]] oder der eng verwandten [[Barton-Decarboxylierung]] zu verwechseln.
-In this [[catalytic cycle]] the reaction is initiated by air [[organic oxidation|oxidation]] of the trialkylborane '''3''' by air to the methyl radical '''4'''. This radical reacts with the xanthate '''2''' to  S-methyl-S-methyl dithiocarbonate '''7''' and the radical intermediate '''5'''. The CH<sub>3</sub>B.H<sub>2</sub>O complex '''3''' provides a hydrogen for recombining with this radical to the alkane '''6''' leaving behind diethyl borinic acid and a new methyl radical.
+== Weblinks ==
-[[Image:Barton-McCombie alkylborane mechanism.gif|center|Barton-McCombie deoxygenation reaction mechanism]]
+{{Commonscat|Barton-McCombie deoxygenation}}
+* [https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/barton-mccombie-reaction.shtm Barton-McCombie-Desoxygenierung im Organic Chemistry Portal]
+* [https://www.organische-chemie.ch/OC/Namen/Barton-McCombie.htm Barton-McCombie-Desoxygenierung im Portal Organische-Chemie.ch]
+* [http://pubs.acs.org/cen/news/83/i35/8335notw1.html Artikel zu Alkylboranen]
+== Einzelnachweise ==
-It is found by [[computational chemistry|theoretical calculations]] that that a O-H [[homolysis]] reaction in the borane-water complex is [[endothermic reaction|endothermic]] with an energy similar to that of the homolysis reaction in tributyltin hydride but much lower than the homolysis reaction of pure water.
+<references />
-==Scope==
-A variation of this reaction was used as one of the steps in the [[total synthesis]] of [[azadirachtin]] <ref>''Synthesis of Azadirachtin: A Long but Successful Journey'' Gemma E. Veitch, Edith Beckmann, Brenda J. Burke, Alistair Boyer, Sarah L. Maslen, and [[Steven V. Ley]] [[Angew. Chem. Int. Ed.]] '''2007''', {{DOI|DOI: 10.1002/anie.200703027}}</ref>:
-:[[Image:AzadirachtinReactionSequence2.png|400px|Azadirachtin reaction sequence]]
-In another variation the reagent is the [[imidazole]] 1,1'-thiocarbonyldiimidazole (TCDI), for example in the total synthesis of pallescensin B.<ref>''The first total synthesis of (±)-pallescensin B'' Wen-Cheng Liu and Chun-Chen Liao [[Chem. Commun.]], '''1999''', 117–118 117 [http://rsc.org/delivery/_ArticleLinking/DisplayArticleForFree.cfm?doi=a808714h&JournalCode=CC Article]</ref>. TCDI is especially good to primary alcohols because there is no resonance stabilization of the xanthate because the nitrogen lonepair is involved in the aromatic sextet.
-:[[Image:BartonDeoxygenation.svg|600px|Barton deoxygenation Wen-Cheng Liu 1999]]
-The reaction also applies to S-alkylxanthates. With [[triethylborane]] as a novel metal-free reagent, the required hydrogen atoms are abstracted from protic solvents, the reactor wall or even (in strictly anhydrous conditions) the borane itself.  <ref>''Part 2. Mechanistic aspects of the reduction of S-alkyl-thionocarbonates in the presence of triethylborane and air'' Allais F, Boivin J, Nguyen V [[Beilstein Journal of Organic Chemistry]], '''2007''' 3:45 ( 12 December 2007 ) {{doi|10.1186/1860-5397-3-46}}</ref>
--->
 [[Kategorie:Namensreaktion]]
+[[Kategorie:Radikalische Reaktion]]
-[[en:Barton–McCombie deoxygenation]]
-[[es:Reacción de Barton-McCombie]]
-[[vi:Phản ứng Barton–McCombie]]
-[[zh:Barton–McCombie去氧反应]]