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Utente:Grasso Luigi/sanbox1/Aziridina

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Versione del 5 giu 2019 alle 23:11 di Grasso Luigi (discussione | contributi) (→Apertura dell'anello nucleofilo)
Aziridina
Struttura 3D a sfere dell'aziridina
Struttura 3D a sfere dell'aziridina
Struttura 3D van der Waals dell'aziridina
Struttura 3D van der Waals dell'aziridina
Nome IUPAC
Aziridina
Nomi alternativi
Azaciclopropano, Etilenimmina, Amminoetilene, Azirano, Dimetilenimmina, Etilimmina
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC2H5N
Massa molecolare (u)43,07
AspettoChiaro, incolore, liquido oleoso [1]
odore simile-ammoniaca[2]
Numero CAS151-56-4 Immagine_3D_aziridina
Numero EINECS205-793-9
PubChem9033
SMILES
C1CN1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)0.8321 g/mL 20 °C [3]
Temperatura di fusione−77.9
Temperatura di ebollizione56
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma-11
Limiti di esplosione3.6–46%
Temperatura di autoignizione322
Simboli di rischio chimico
infiammabile irritante
attenzione
Frasi H---
Consigli P---
Elemento Wikidata assente · Manuale
Struttura generale dei composti organici aziridine



L' aziridina è un composto organico contenente il gruppo funzionale aziridina, un composto eterociclico con un'ammina e due gruppi di metilene.[4][5]

Le aziridine sono i composti derivati per sostituzione degli H con radicali organici.

Sintesi delle aziridine

Vi sono molti metodi di sintesi delle aziridine (aziridinazione).

Ciclizzazione di aloammine e amminoalcoli

Un gruppo funzionale ammina sposta l'alogeno adiacente in una reazione di sostituzione nucleofila intramolecolare per generare un'aziridina. Alcool ammine hanno la stessa reattività, ma prima bisogna convertire il gruppo idrossile in un buon gruppo uscente. La ciclizzazione di una alcool ammina viene detta sintesi di Wenker (1935), e quella di un'aloammina il metodo etilenimmina di Gabriel (1888).

Addizione di nitreni

Reazioni di addizione di nitreni ad alcheni è un metodo consolidato per la sintesi di aziridine. La fotolisi o la termolisi delle azidi sono un buon modo per generare i nitreni. I nitreni si possono anche preparare in situ da diacetato di fenilioduro(III) e solfonammidi, ad esempio il nitrene etossicarbonilnitrene dal precursore N-solfonilossi. [6]

 
Reazione di addizione di un nitrene

Decomposizione della triazolina

Il trattamento termico o la fotolisi della triazolina elimina azoto, producendo un'aziridina. Le triazoline vengono generate per cicloaddizione di alcheni con un'azide.

 
Sintesi aziridina dalla triazolina

Epossidi

Un metodo implica la reazione ad anello aperto di un epossido con azoturo di sodio, seguita da riduzione organica dell'azoturo con trifenilfosfina accompagnata da espulsione di gas azoto: [7]

 
Sintesi dell'aziridina - Hili 2006

L'altro metodo riguarda reazione ad anello aperto di epossidi con ammine, seguita da chiusura di anello con la reazione di Mitsunobu.[8]

Ossime

La sintesi etilenimmina (aziridina) di Hoch-Campbell è la reazione di certe ossime con i reattivi di Grignard:[9][10][11][12]

 
Sintesi di etilenimmina di Hoch-Campbell

Alcheni usando il composto DPH

Nel 2014, è stato descritto un nuovo metodo per produrre aziridine facendo reagire alcheni sostituiti mono-, di-, tri- o tetra- con O-(2,4-dinitrofenil)idrossilammina (DPH o DPhHA) tramite solo un catalizzatore omogeneo al rodio. Questo metodo è operativamente semplice (i.e., one-pot) con resa eccellente.

Alchene + DPH   Aziridina

Ad esempio, Ph-Aziridina-Me può essere sintetizzato con questo metodo e quindi convertirlo tramite reazione ad anello aperto a (D)-amphetamine e (L)-amphetamine (i due ingredienti attivi nel farmaco Adderall). [13]

Reazioni

Apertura dell'anello nucleofilo

Le aziridine sono substrati reattivi nelle reazioni di apertura dell'anello con molti nucleofili a causa della loro tensione d'anello. L'alcolisi e l'aminolisi sono fondamentalmente reazioni inverse delle ciclizzazioni. Nucleofili di carbonio come i reattivi di organo-litio e gli organocuprati sono molto efficaci.

Un'applicazione di una reazione ad anello-aperto in sintesi asimmetrica è quella del trimetilsililazide TMSN3 con un ligande asimmetrico[14] nella immagine seguente[15] nella sintesi organica dell'oseltamivir:

 
Sintesi del Tamiflu tramite reazione catalitica anello-aperto asimmetrica di meso-Aziridine con TMSN3

1,3-dipole formation

Certain N-substituted azirines with electron withdrawing groups on both carbons form azomethine ylides in an electrocyclic thermal or photochemical ring-opening reaction.[16][17] These ylides can be trapped with a suitable dipolarophile in a 1,3-dipolar cycloaddition.[18]

 

When the N-substituent is an electron-withdrawing group such as a tosyl group, the carbon-nitrogen bond breaks, forming another zwitterion TsN−–CH2–CH+2–R[19]

 

This reaction type requires a Lewis acid catalyst such as boron trifluoride. In this way 2-phenyl-N-tosylaziridine reacts with alkynes, nitriles, ketones and alkenes. Certain 1,4-dipoles form from azetidines.

Other

N-unsubstituted aziridines can be opened with olefins in the presence of strong Lewis acid B(C6F5)3.[20]

Human toxicology

The toxicology of a particular aziridine compound depends on its structure and activity, although sharing the general characteristics of aziridines. As electrophiles, aziridines are subject to attack and ring-opening by endogenous nucleophiles such as nitrogenous bases in DNA base pairs, resulting in potential mutagenicity.[21][22][23]

Exposure

Inhalation and direct contact are exposure routes. Some reports note that the use of gloves has not prevented permeation of aziridine. It is therefore important that users check the breakthrough permeation times for gloves, and pay scrupulous attention to avoiding contamination when degloving. Workers handling azidrine are expected to be provided with, and required to wear and use, a half-mask filter-type respirator for dusts, mists and fumes.[24]

There is relatively little human exposure data on aziridine. This is because it is considered extremely dangerous. In industrial settings, class A pressure suits are preferred when exposure is possible.

Carcinogenicity

The International Agency for Research on Cancer (IARC) has reviewed aziridine compounds and classified them as possibly carcinogenic to humans (IARC Group 2B).[25] In making the overall evaluation, the IARC Working Group took into consideration that aziridine is a direct-acting alkylating agent which is mutagenic in a wide range of test systems and forms DNA adducts that are promutagenic.

Irritancy Aziridines are irritants of mucosal surfaces including eyes, nose, respiratory tract and skin.

Sensitization Aziridine rapidly penetrates skin on contact. Skin sensitizer — causing allergic contact dermatitis and urticaria. Respiratory sensitiser — causing occupational asthma


Voci correlate

Note

  1. ^ (EN) Aziridine, in Re-evaluation of Some Organic Chemicals, Hydrazine and Hydrogen Peroxide, IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, vol. 71, Lione, 1999.
  2. ^ (EN) Guida tascabile ai rischi chimici. NIOSH.
  3. ^ (EN) Weast, R. C. (a cura di), Handbook of Chemistry and Physics, 59ed, West Palm Beach, (FL, USA), CRC Press, 1978, ISBN 0-8493-0459-8.
  4. ^ (EN) T.L. Gilchrist,Heterocyclic chemistry, ISBN 0-582-01421-2.
  5. ^ (EN) Albert Padwaa; S. Shaun Murphreeb, Epoxides and aziridines - A mini review, Arkivoc (JC-1522R) pp 6-33.
  6. ^ (EN) M. Antonietta Loreto; Lucio Pellacani; Paolo A. Tardella; Elena Toniato, Addition reactions of ethoxycarbonylnitrene and ethoxycarbonylnitrenium ion to allylic ethers, in Tetrahedron Letters, vol. 25, n. 38, 1984, pp. 4271-4, DOI:10.1016/S0040-4039(01)81414-3.
  7. ^ (EN) Ryan Hili; Andrei K. Yudin, Readily Available Unprotected Amino Aldehydes, in J. Am. Chem. Soc., vol. 128, n. 46, 2006, pp. 14772–3, DOI:10.1021/ja065898s.
  8. ^ (EN) B. Pulipaka; Stephen C. Bergmeier, Synthesis of Hexahydro-1 H -benzo[ c ]chromen-1-amines via the Intramolecular Ring-Opening Reof Aziridines by π-Nucleophiles, in Synthesis, vol. 2008, n. 9, 2008, pp. 1420–30, DOI:10.1055/s-2008-1072561.
  9. ^ Hoch, Compt. rend., 196, 1865 (1934); (a), ibid., aOS, 799 (1936); (e), ibid., 204, 358 (1937).
  10. ^ (EN) Kenneth N. Campbell; James F. Mckenna, The action of Grignard reagents on oximes. i. The action of phenylmagnesium bromide on mixed ketoximes, in J. Org. Chem., vol. 4, n. 2, 1939, pp. 198-205, DOI:10.1021/jo01214a012.
  11. ^ (EN) Kenneth N. Campbell; Barbara Knapp Campbell; Elmer Paul Chaput, The reaction of Grignard reagents with oximes. ii. The action of aryl grignard reagents with mixed ketoximes, in J. Org. Chem., vol. 8, n. 1, 1943, pp. 99-102, DOI:10.1021/jo01189a015.
  12. ^ (EN) Kenneth N. Campbell; Barbara K. Campbell; James F. Mckenna; Elmer Paul Chaput, The action of Grignard reagents on oximes. iii. The mechanism of the action of arylmagnesium halides on mixed ketoximes. A new synthesis of ethyleneimines, in J. Org. Chem., vol. 8, 1943, pp. 103-9, DOI:10.1021/jo01189a016.
  13. ^ (EN) Jat Jawahar L.; Paudyal Mahesh P.; Gao Hongyin; Xu Qing-Long; Yousufuddin Muhammed; Devarajan Deepa; Ess Daniel H.; Kürti László; Falck John R., Direct Stereospecific Synthesis of Unprotected N-H and N-Me Aziridines from Olefins, in Science, vol. 343, n. 6166, 2014, pp. 61-65, DOI:10.1126/science.1245727, ISSN 0036-8075 (WC · ACNP), PMID 24385626, PMC 4175444.
  14. ^ Yuhei Fukuta, De Novo Synthesis of Tamiflu via a Catalytic Asymmetric Ring-Opening of meso-Aziridines with TMSN3, in J. Am. Chem. Soc., vol. 128, n. 19, 2006, pp. 6312–3, DOI:10.1021/ja061696k.
  15. ^ Il catalizzatore è basato sull'yttrio con tre sostituenti isopropilossi e come ligande una ossido fosfina (Ph = fenile), con un'eccesso enantiomerico (ee) del 91%.
  16. ^ Harold W. Heine, Aziridines XI. Reaction of 1,2,3-triphenylaziridine with diethylacetylene dicarboxylate and [[maleic anhydride]], in Tetrahedron Letters, vol. 6, n. 35, 1965, pp. 3123–6, DOI:10.1016/S0040-4039(01)89232-7. Wikilink compreso nell'URL del titolo (aiuto)
  17. ^ Albert Padwa, Reactions of aziridines with dimethylacetylene dicarboxylate, in Tetrahedron Letters, vol. 6, n. 48, 1965, pp. 4363–7, DOI:10.1016/S0040-4039(00)71101-4.
  18. ^ Philippe Dauban, A Masked 1,3-Dipole Revealed from Aziridines, in Angew. Chem. Int. Ed., vol. 48, n. 48, 2009, pp. 9026–9, DOI:10.1002/anie.200904941.
  19. ^ Ioana Ungureanua, Phenylaziridine as a 1,3-dipole. Application to the synthesis of functionalized pyrrolidines, in Tetrahedron Letters, vol. 40, n. 29, 16 July 1999, pp. 5315–8, DOI:10.1016/S0040-4039(99)01002-3.
  20. ^ Aravinda B. Pulipaka, A Synthesis of 6-Azabicyclo[3.2.1]octanes. The Role of N-Substitution, in J. Org. Chem., vol. 73, n. 4, 2008, pp. 1462–7, DOI:10.1021/jo702444c.
  21. ^ Kanerva L, Keskinen H, Autio P, Estlander T, Tuppurainen M, Jolanki R, Occupational respiratory and skin sensitization caused by polyfunctional aziridine hardener, in Clin Exp Allergy, vol. 25, n. 5, May 1995, pp. 432–9, DOI:10.1111/j.1365-2222.1995.tb01074.x.
  22. ^ Sartorelli P, Pistolesi P, Cioni F, Napoli R, Sisinni AG, Bellussi L, Passali GC, Cherubini Di Simplicio E, Flori L, Skin and respiratory allergic disease caused by polyfunctional aziridine, in Med Lav, vol. 94, n. 3, 2003, pp. 285–95.
  23. ^ Mapp CE, Agents, old and new, causing occupational asthma, in Occup. Environ. Med., vol. 58, n. 5, 2001, pp. 354–60, DOI:10.1136/oem.58.5.354.
  24. ^ Appendix E - OSHA Respirator Requirements for Selected Chemicals
  25. ^ Some Aziridines, N-, S- and O-Mustards and Selenium (PDF), 1975, ISBN 92-832-1209-6.

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