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Hidrazona

Estructura del grupo funcional hidrazona

Las hidrazonas son una clase de compuestos orgánicos con la estructura R 1 R 2 C=N−NH 2 . [1] Están relacionadas con las cetonas y aldehídos por la sustitución del oxígeno =O por el grupo funcional = N−NH 2 . Se forman habitualmente por la acción de la hidrazina sobre cetonas o aldehídos. [2] [3]

Síntesis

La hidrazina, las organohidrazinas y las 1,1-diorganohidrazinas reaccionan con aldehídos y cetonas para formar hidrazonas.

Síntesis de hidrazona

La fenilhidrazina reacciona con azúcares reductores para formar hidrazonas conocidas como osazonas , que fueron desarrolladas por el químico alemán Emil Fischer como una prueba para diferenciar monosacáridos . [4] [5]

Usos

Las hidrazonas son la base de diversos análisis de cetonas y aldehídos. Por ejemplo, la dinitrofenilhidrazina recubierta de un sorbente de sílice es la base de un cartucho de adsorción . A continuación, las hidrazonas se eluyen y se analizan mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) utilizando un detector UV .

El compuesto cianuro de carbonilo -p -trifluorometoxifenilhidrazona (abreviado como FCCP) se utiliza para desacoplar la síntesis de ATP y la reducción de oxígeno en la fosforilación oxidativa en biología molecular .

Las hidrazonas son la base de las estrategias de bioconjugación . [6] [7] Los métodos de acoplamiento basados ​​en hidrazonas se utilizan en biotecnología médica para acoplar fármacos a anticuerpos específicos (ver ADC ), por ejemplo, anticuerpos contra un cierto tipo de célula cancerosa. El enlace basado en hidrazonas es estable a pH neutro (en la sangre), pero se destruye rápidamente en el entorno ácido de los lisosomas de la célula. De este modo, el fármaco se libera en la célula, donde ejerce su función. [8]

Reacciones

Las hidrazonas son susceptibles a la hidrólisis:

R2C =N−NR'2 + H2O → R2C = O + H2N − NR'2

Las alquilhidrazonas son de 10 2 a 10 3 veces más sensibles a la hidrólisis que las oximas análogas . [9]

Cuando se derivan de la propia hidrazina, las hidrazonas se condensan con un segundo equivalente de un carbonilo para dar azinas : [10]

R2C =N−NH2 + R2C = O → R2C = N − N= CR2 + H2O

Las hidrazonas son intermediarios en la reducción de Wolff-Kishner .

Las hidrazonas son reactivos en la yodación de hidrazona , la reacción de Shapiro y la reacción de Bamford-Stevens para compuestos de vinilo . Las hidrazonas también pueden sintetizarse mediante la reacción de Japp-Klingemann a través de β-cetoácidos o β-cetoésteres y sales de aril diazonio. Las hidrazonas se convierten en azinas cuando se utilizan en la preparación de 1 H - pirazoles 3,5-disustituidos , [11] una reacción también bien conocida que utiliza hidrato de hidrazina . [12] [13] Con un catalizador de metal de transición , las hidrazonas pueden servir como sustitutos de reactivos organometálicos para reaccionar con varios electrófilos. [14]

norte,norte-dialquilhidrazonas

En las N , N -dialquilhidrazonas [15] el enlace C=N puede hidrolizarse, oxidarse y reducirse, el enlace N–N puede reducirse a la amina libre. El átomo de carbono del enlace C=N puede reaccionar con nucleófilos organometálicos. El átomo de hidrógeno alfa es 10 órdenes de magnitud más ácido que la cetona y, por lo tanto, más nucleófilo. La desprotonación con, por ejemplo, diisopropilamida de litio (LDA) da un azaenolato que puede ser alquilado por haluros de alquilo. [16] Las hidrazinas SAMP y RAMP funcionan como auxiliares quirales . [17] [18]

Auxiliares quirales de SAMP RAMP

Recuperación de compuestos carbonílicos a partir de N,N-dialquilhidrazonas

Se conocen varios métodos para recuperar compuestos carbonílicos de N,N-dialquilhidrazonas. [19] Los procedimientos incluyen condiciones de escisión oxidativa, hidrolítica o reductora y pueden ser compatibles con una amplia gama de grupos funcionales.

Galería

Véase también

Referencias

  1. ^ March, Jerry (1985), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura, 3.ª edición, Nueva York: Wiley, ISBN 9780471854722, OCLC  642506595
  2. ^ Stork, G.; Benaim, J. (1977). "Monoalquilación de cetonas α,β-insaturadas mediante metaloenaminas: 1-butil-10-metil-Δ1(9)-2-octalona". Organic Syntheses . 57 : 69; Volúmenes recopilados , vol. 6, pág. 242.
  3. ^ Day, AC; Whiting, MC (1970). "Acetona hidrazona". Síntesis orgánicas . 50 : 3; Volúmenes recopilados , vol. 6, pág. 10.
  4. ^ Fischer, Emil (1908). "Schmelzpunkt des Phenylhidrazins und einiger Osazone". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 41 : 73–77. doi :10.1002/cber.19080410120.
  5. ^ Fischer, Emil (1894). "Ueber einige Osazone und Hydrazone der Zuckergruppe". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 27 (2): 2486–2492. doi :10.1002/cber.189402702249.
  6. ^ Kölmel, Dominik K.; Kool, Eric T. (2017). "Oximas e hidrazonas en bioconjugación: mecanismo y catálisis". Chemical Reviews . 117 (15): 10358–10376. doi :10.1021/acs.chemrev.7b00090. PMC 5580355 . PMID  28640998. 
  7. ^ Algar, W. Russ; Prasuhn, Duane E.; Stewart, Michael H.; Jennings, Travis L.; Blanco-Canosa, Juan B.; Dawson, Philip E.; Medintz, Igor L. (2011). "La visualización controlada de biomoléculas en nanopartículas: un desafío adecuado para la química bioortogonal". Química bioconjugada . 22 (5): 825–858. doi :10.1021/bc200065z. PMID  21585205.
  8. ^ Wu, Anna M.; Senter, Peter D. (7 de septiembre de 2005). "Armar anticuerpos: perspectivas y desafíos para los inmunoconjugados". Nature Biotechnology . 23 (9): 1137–46. doi :10.1038/nbt1141. PMID  16151407. S2CID  27226728.
  9. ^ Kalia, J.; Raines, RT (2008). "Estabilidad hidrolítica de hidrazonas y oximas". Angew. Chem. Int. Ed . 47 (39): 7523–6. doi :10.1002/anie.200802651. PMC 2743602. PMID 18712739  . 
  10. ^ Day, AC; Whiting, MC (1970). "Acetona hidrazona". Síntesis orgánicas . 50 : 3. doi :10.15227/orgsyn.050.0003.
  11. ^ Lasri, Jamal; Ismail, Ali I. (2018). "Síntesis de azinas y 3,5-difenil-1H-pirazol catalizada por FeCl3 y sin metales a partir de hidrazonas y/o cetonas monitoreadas por ESI+-MS de alta resolución". Indian Journal of Chemistry, Sección B . 57B (3): 362–373.
  12. ^ Outirite, Moha; Lebrini, Mounim; Lagrenée, Michel; Bentiss, Fouad (2008). "Nueva síntesis en un solo paso de pirazoles 3,5-disustituidos bajo irradiación de microondas y calentamiento clásico". Journal of Heterocyclic Chemistry . 45 (2): 503–505. doi :10.1002/jhet.5570450231.
  13. ^ Zhang, Ze; Tan, Ya-Jun; Wang, Chun-Shan; Wu, Hao-Hao (2014). "Síntesis en un solo recipiente de 3,5-difenil-1H-pirazoles a partir de chalconas e hidrazina bajo molienda de bolas mecanoquímica". Heterocycles . 89 (1): 103–112. doi : 10.3987/COM-13-12867 .
  14. ^ Wang, H; Dai, X.-J.; Li, C.-J. (2017). "Aldehídos como equivalentes de carbanión de alquilo para adiciones a compuestos carbonílicos". Nature Chemistry . 9 (4): 374–378. doi :10.1038/nchem.2677. PMID  28338683. S2CID  11653420.
  15. ^ Lazny, R.; Nodzewska, A. (2010). "N,N-dialquilhidrazonas en síntesis orgánica. Desde N,N-dimetilhidrazonas simples hasta auxiliares quirales soportados". Chemical Reviews . 110 (3): 1386–1434. doi :10.1021/cr900067y. PMID  20000672.
  16. ^ Enders, Dieter; Reinhold, Ulrich (1997). "Síntesis asimétrica de aminas mediante adición nucleofílica 1,2 de reactivos organometálicos al doble enlace CN". Tetrahedron: Asymmetry . 8 (12): 1895–1946. doi :10.1016/S0957-4166(97)00208-5.
  17. ^ Enders, Dieter; Fey, Peter; Kipphardt, Helmut (1987). "( S )-(−)-1-amino-2-metoximetilpirrolidina (SAMP) y ( R )-(+)-1-amino-2-metoximetilpirrolidina (RAMP), auxiliares quirales versátiles". Síntesis orgánicas . 65 : 173. doi :10.15227/orgsyn.065.0173. S2CID  260330996.
  18. ^ Enders, Dieter; Kipphardt, Helmut; Fey, Peter (1987). "Síntesis asimétrica utilizando el método SAMP-/RAMP-hidrazona: ( S )-(+)-4-metil-3-heptanona". Organic Syntheses . 65 : 183. doi :10.15227/orgsyn.065.0183.
  19. ^ Enders, Dieter; Wortmann, Lars; Peters, René (2000). "Recuperación de compuestos carbonílicos a partir de N,N-dialquilhidrazonas". Accounts of Chemical Research . 33 (3): 157–169. doi :10.1021/ar990062y. PMID  10727205.
  20. ^ Tameem, Abdassalam Abdelhafiz; Salhin, Abdussalam; Saad, Bahruddin; Rahman, Ismail Ab.; Saleh, Muhammad Idiris; Ng, Shea-Lin; Diversión, Hoong-Kun (2006). "Benzofenona 2,4-dinitrofenilhidrazona". Acta Crystallographica Sección E. 62 (12): o5686–o5688. doi :10.1107/S1600536806048112.