tert-Butylcarbazat ist ein mit einer Boc-Schutzgruppe versehenes Hydrazin und eignet sich zum Aufbau substituierter Hydrazine, sowie von anderen vielseitig einsetzbaren tert-butylgeschützten stickstoffhaltigen Zwischenstufen (engl. intermediates), wie z. B. tert-Butylazidoformat (Boc-azid), tert-Butylhydrazodiformat (N,N′-Di-Boc-hydrazin) und dessen Oxidationsprodukt tert-Butylazodiformat (Di-tert-butylazodicarboxylat).
Herstellung Die im Arbeitskreis von Louis A. Carpino ausgearbeiteten Laborsynthesen von tert-Butylcarbazat gehen im als Method I bezeichneten Syntheseweg aus von S-Methylchlorthioformiat, das mit tert-Butanol zum tert-Butyl-S-methylthiolcarbonat reagiert und mit Hydrazinhydrat in 41 bis 55%iger Gesamtausbeute Boc-hydrazin liefert. 250px|zentriert|Synthese von tert-Butylcarbazat aus S-Methylchlorthioformiat Eine andere Verfahrensvariante (Method II) startet mit Chlorameisensäurephenylester (Phenylchlorformiat), der mit tert-Butanol tert-Butylphenylcarbonat ergibt, das wiederum mit Hydrazinhydrat in 63 bis 74%iger Gesamtausbeute zu Boc-hydrazin reagiert.
250px|zentriert|Synthese von tert-Butylcarbazat aus Phenylchlorformiat
Während Method I sich auch für größere Ansätze eignet und ein kristallines Produkt liefert, wird nach Methode II statt der übelriechenden Thioverbindung das giftige und stechend riechende Phenylchlorformiat verwendet und Boc-hydrazid in deutlich besseren Ausbeuten, allerdings als schwer kristallisierbares Öl erhalten.
Beide Organic-Syntheses-Methoden erscheinen präparativ aufwendig, umständlich und wenig effizient.
Wesentlich einfacher und sicherer erscheint dagegen die Synthese über Boc-imidazol aus dem leicht zugänglichen und gut handhabbaren Carbonyldiimidazol und tert-BuOH und Umsetzung mit Hydrazin.
250px|zentriert|Synthese von tert-Butylcarbazat via Carbonyldiimidazol
Eine etwas neuere Alternativroute ausgehend von tert-Butylethylcarbonat (aus Chlorameisensäureethylester und tert-Butanol) und dessen Umsetzung mit Hydrazinhydrat bietet wegen langer Reaktionszeiten und geringer Gesamtausbeute (28 %) keine erkennbaren Vorteile.
Eigenschaften tert-Butylcarbazat ist in Reinsubstanz ein weißer kristalliner Feststoff, der sich in Alkoholen löst. Wegen seines niedrigen Schmelzpunkts liegt die auch nur leicht verunreinigte Substanz als Öl vor.
Anwendungen In den 1970er Jahren wurde tert-Butylcarbazat als Ausgangsverbindung für das als „carbo-tert-butoxylation agent of choice“ propagierte tert-Butylazidoformiat zur Einführung der Boc-Schutzgruppe in der Peptidsynthese von vielen Arbeitskreisen bearbeitet. Wegen seiner Giftigkeit und Gefährlichkeit (Explosionsgefahr!) ist die Verwendung von tert-Butylazidoformiat (Boc-azid) zur Einführung der Boc-Schutzgruppe angesichts sicherer Alternativen, wie z. B. Di-tert-butyldicarbonat (Boc-anhydrid, Boc2O) heutzutage nicht mehr vertretbar.
Das symmetrisch tert-butoxycarbonylsubstituierte Hydrazin tert-Butylhydrazodiformiat (N,N'-di-Boc-hydrazin) ist durch tert-Butoxycarbonylierung von tert-Butylcarbazat mittels Boc-azid bzw. einfacher und sicherer mittels Boc2O bei Raumtemperatur in 85%iger Ausbeute zugänglich.
400px|zentriert|Synthese von N,N'-di-Boc-hydrazin
Mit N-Bromsuccinimid kann Di-Boc-hydrazin glatt zu tert-Butylazodiformiat oxidiert werden, das als Dienophil mit Dienen, wie z. B. Cyclopentadien in einer Hetero-Diels-Alder-Reaktion zum entsprechenden Diazanorbornen reagiert.
400px|zentriert|Diels-Alder-Reaktion mit tert-Butylcarbazat
Aus dem Arbeitskreis von Stephen L. Buchwald stammt eine regioselektive Synthese hochsubstituierter Pyrrole mit dem Schlüsselreagenz tert-Butylhydrazodiformiat.
Ausgehend von Boc-hydrazin ist durch Umsetzung mit para-Toluolsulfonsäurechlorid (Tosylchlorid) das beidseitig geschützte Hydrazinderivat 1-Boc-2-tosylhydrazin (71 % Ausbeute) zugänglich,.
400px|zentriert|Synthese des unsymmetrisch geschützten 1-Boc-2-tosylhydrazins
mit dem in McFadyen-Stevens-Reaktionen aus aliphatischen und aromatischen Carbonsäuren unter milden Bedingungen und in meist hohen Ausbeuten die entsprechenden Aldehyde erhalten werden.
Eine wichtige Reaktionsstufe in der Synthese des HIV-Proteaseinhibitors Atazanavir ist die Einführung einer Hydrazingruppe durch Hydrazonbildung mit Boc-hydrazin.
500px|zentriert|Hydrazon-Zwischenstufe für Atazanavir
Einzelnachweise
Kategorie:Hydrazid Kategorie:Schutzgruppe Kategorie:Carbamat Kategorie:Tert-Butylester