Shono-Oxidation

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Die Shono-Oxidation ist eine elektro-organische Reaktion bei der C-C-Bindungen in α-Position zu einer Amino-Gruppe durch anodische Oxidation geknüpft werden. Benannt wurde die Reaktion nach Tatsuya Shono (* 1929), der diese Reaktion 1981 erstmals beschrieb.[1]

Übersichtsreaktion

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Shono beschrieb zunächst die anodische Oxidation von Carbamaten. Dabei wird Methanol sowohl als Kupplungspartner als auch als Lösungsmittel eingesetzt. Die Funktionalisierung geschieht dabei in α-Position zur Amin-Gruppe. Unter Einwirkung einer Lewis-Säure (häufig TiCl4) kann ein Methanolat-Anion (MeO-) eliminiert werden und es bildet sich ein Iminium-Kation. Durch Reaktion mit einem (Kohlenstoff-)Nucleophil (Nu-) wird eine neue Bindung geknüpft.

Prinzipiell sind zwei Reaktionswege möglich. Der in der Übersichtsreaktion gezeigte Weg zeigt ein Abfangen (trapping) eines intermediär entstehenden Iminium-Ions durch Methanol. Da eben dieses Iminium für die folgende Funktionalisierung wieder benötigt wird, muss es durch eine Lewis-Säure – hier Titan(IV)-chlorid – wieder freigesetzt werden. Das trapping ist hier nötig, da die meisten Nucleophile, die zur Funktionalisierung eingesetzt werden, unter den üblichen elektrolytischen Bedingungen nicht stabil sind.

Trapping des Iminium-Ions durch Methanol
Trapping des Iminium-Ions durch Methanol

Das trapping kann umgangen werden, indem bei tiefen Temperaturen elektrolysiert wird. In nicht-nucleophilen Lösungsmitteln ist das Iminium ausreichend stabil, um nach abgeschlossener Elektrolyse direkt mit einem Nucleophil umgesetzt zu werden.[2]

Direkte elektrolytische Generierung des Iminium-Ions
Direkte elektrolytische Generierung des Iminium-Ions

Das Herstellen und anschließende Umsetzen von Iminium-Ionen, aber auch anderen organischen Kationen wird als Kationen-Pool-Methode bezeichnet.[3]

Die Shono-Oxidation kann in der Synthese von einigen bioaktiven Stoffen, wie zum Beispiel (+)-Myrtin, Iminozuckern, Ropivacain oder chiralen, cyclischen Aminosäuren, eingesetzt werden.[4]

Einzelnachweise

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  1. Tatsuya Shono, Yoshihiro Matsumura, Kenji Tsubata: Electroorganic chemistry. 46. A new carbon-carbon bond forming reaction at the α-position of amines utilizing anodic oxidation as a key step. In: Journal of the American Chemical Society. Band 103, Nr. 5, März 1981, S. 1172–1176, doi:10.1021/ja00395a029.
  2. Seiji Suga, Masayuki Okajima, Jun-ichi Yoshida: Reaction of an electrogenerated ‘iminium cation pool’ with organometallic reagents. Direct oxidative α-alkylation and -arylation of amine derivatives. In: Tetrahedron Letters. Band 42, Nr. 11, März 2001, S. 2173–2176, doi:10.1016/S0040-4039(01)00128-9.
  3. Jun‐ichi Yoshida, Seiji Suga: Basic Concepts of “Cation Pool” and “Cation Flow” Methods and Their Applications in Conventional and Combinatorial Organic Synthesis. In: Chemistry—A European Journal. Band 8, Mai 2002, S. 2650–2658, doi:10.1002/1521-3765(20020617)8:12<2650::AID-CHEM2650>3.0.CO;2-S.
  4. Alan M Jones, Craig E Banks: The Shono-type electroorganic oxidation of unfunctionalised amides. Carbon–carbon bond formation via electrogenerated N -acyliminium ions. In: Beilstein Journal of Organic Chemistry. Band 10, 18. Dezember 2014, ISSN 1860-5397, S. 3056–3072, doi:10.3762/bjoc.10.323.