N-Sulfinylimine 200px|Allgemeine Struktur der N-Sulfinylimine R1 bis R3 sind organische Reste (Alkyl, Aryl o. ä.) oder Wasserstoffatome.
N-Sulfinylimine (kurz Sulfinimine oder auch Thiooxim-S-oxide) sind eine Stoffgruppe organischer Verbindungen mit der allgemeinen Struktur R1R2C=NS(O)R3. Sie stellen N-substituierte Imine dar, bei denen das Stickstoffatom eine Sulfinylgruppe trägt. Die Sulfinylgruppe beeinflusst dabei sowohl die Reaktivität als auch die Stereochemie der Iminfunktion. Die N-Sulfinylimine besitzen daher eine große Bedeutung als chirale Elektrophile in der asymmetrischen Synthese von Aminen und stickstoffhaltigen Heterocyclen.
Geschichte Die Entwicklung der N-Sulfinylimine als Hilfsstoffe der asymmetrischen Synthese geht auf Arbeiten von Franklin A. Davis und Mitarbeitern in den 1980er Jahren zurück. Davis zeigte, dass Sulfinylgruppen nicht nur die Reaktivität von Iminen beeinflussen, sondern zugleich als chirale Hilfsgruppen zur stereochemischen Kontrolle von Additionsreaktionen dienen können.
Einen wesentlichen Fortschritt stellte die Einführung von enantiomerenreinem tert-Butylsulfinamid durch Jonathan A. Ellman und Mitarbeiter in den 1990er Jahren dar. Die daraus zugänglichen N-tert-Butansulfinylimine zeichnen sich durch hohe Stabilität, gute Handhabbarkeit und ausgeprägte Diastereoselektivität aus. Seitdem gehören sie zu den wichtigsten chiralen Imin-Derivaten der organischen Synthese.
Struktur und Stereochemie N-Sulfinylimine enthalten eine Iminfunktion (C=N) und eine Sulfinylgruppe (S=O). Das Schwefelatom ist bei vier unterschiedlichen Liganden stereogen. Viele Vertreter liegen daher als isolierbare Enantiomere vor. Die Sulfinylgruppe kann als chirale Hilfsgruppe wirken und die Bildung neuer Stereozentren kontrollieren.
E/Z-Isomerie Wie andere Imine können N-Sulfinylimine als E- und Z-Isomere auftreten. Die Lage des Gleichgewichts wird durch sterische und elektronische Faktoren bestimmt. Insbesondere bei N-tert-Butansulfinyliminen wurden die bevorzugten Konformationen und Isomerenverhältnisse mittels spektroskopischer Untersuchungen und Röntgenstrukturanalysen untersucht. Die bevorzugte Geometrie beeinflusst häufig die Diastereoselektivität nachfolgender Additionsreaktionen.
Darstellung Es wurden mehrere Synthesewege für N-Sulfinylimine entwickelt, beispielsweise die asymmetrische Oxidation von Sulfeniminen, die Iminolyse von Sulfinatestern und die Kondensation von Sulfinamid mit Aldehyden oder Ketonen.
Kondensation von Carbonylverbindungen mit Sulfinamiden Die wichtigste Synthesemethode ist die Kondensation von Aldehyden oder Ketonen mit Sulfinamiden.
R^1R^2C=O + H2NS(O)R^3 -> R^1R^2C=NS(O)R^3 + H2O
Zur Wasserabspaltung werden unter anderem Titantetraalkoxide (wie zum Beispiel Titantetraethanolat), wasserfreies Kupfersulfat oder Molekularsiebe eingesetzt.
Besonders verbreitet ist die Umsetzung mit enantiomerenreinem tert-Butansulfinamid nach Ellman.
Weitere Synthesewege Weitere Darstellungsverfahren umfassen die Oxidation von Sulfeniminen sowie Sulfinylierungsreaktionen geeigneter Imin-Vorstufen. Diese Methoden besitzen jedoch eine geringere präparative Bedeutung.
Chemische Eigenschaften Die Sulfinylgruppe wirkt elektronenziehend und erhöht dadurch die Elektrophilie des Imin-Kohlenstoffatoms. Gleichzeitig erhöht sie häufig die Stabilität der Verbindungen gegenüber Hydrolyse und erleichtert ihre Isolierung.
Reaktionen
Nukleophile Additionen Die wichtigste Reaktionsklasse ist die Addition von Nukleophilen an die C=N-Doppelbindung. Aufgrund der Anwesenheit der stark elektronenziehenden N-Sulfinylgruppe sind N-Sulfinylimine hervorragende Michael-Akzeptoren. Typische Reaktionspartner dabei sind Grignard-Verbindungen, Organolithiumverbindungen, Enolate, Allylmetallverbindungen, Cyanide oder Hydridreagenzien. Durch die Sulfinylgruppe verlaufen viele dieser Reaktionen mit hoher Diastereoselektivität.
Reduktionen N-Sulfinylimine lassen sich zu Sulfinamiden reduzieren. Nach anschließender Abspaltung der Sulfinylgruppe entstehen enantiomerenangereicherte primäre oder sekundäre Amine.
Cyclisierungsreaktionen N-Sulfinylimine werden häufig zur Synthese stickstoffhaltiger Heterocyclen eingesetzt. Hierzu gehören unter anderem Aziridine, Pyrrolidine, Piperidine, Indolizidine, Chinolizidine und β-Lactame.Mendes, J. A.; Costa, P. R. R.; Yus, M.; Foubelo, F.; Buarque, C. D.: N-tert-Butanesulfinyl Imines in the Asymmetric Synthesis of Nitrogen-Containing Heterocycles. In: Beilstein Journal of Organic Chemistry. 17, 2021, S. 1096–1140.
Bedeutung in der asymmetrischen Synthese N-Sulfinylimine gehören zu den wichtigen chiralen Elektrophilen der modernen organischen Synthese. Ihre breite Anwendung beruht auf hoher Diastereoselektivität, guter chemischer Stabilität, einfacher Darstellung, leichter Abspaltbarkeit der Hilfsgruppe und Verfügbarkeit beider Enantiomere wichtiger Sulfinamide. Sie werden insbesondere zur Synthese enantiomerenangereicherter Amine verwendet, die als Bausteine von Naturstoffen und pharmazeutischen Wirkstoffen dienen.
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Einzelnachweise
Kategorie:Stoffgruppe SulfinylimineN SulfinylimineN