Thorpe-Ziegler-Reaktion

Die Thorpe-Ziegler-Reaktion (auch als Thorpe-Ziegler-Ringschlußverfahren oder nur Thorpe-Cyclisierung bekannt) ist eine Namensreaktion in der organischen Chemie. Die Reaktion verläuft analog zur Dieckmann-Kondensation, als Edukte werden jedoch keine Dicarbonsäureester, sondern α,ω-Dinitrile eingesetzt.

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Der erste Reaktionsschritt ist ein durch starke, aber nicht nukleophile Basen katalysierter, intramolekularer Ringschluß zum Iminonitril. Als zweites erfolgt eine säurekatalysierte Umsetzung zum Ketonitril (α-Cyanoketon), dabei wird ein Molekül Ammoniak abgespalten. Das so in Ausbeuten bis zu 70% erhaltene Ketonitril kann dann durch Zufuhr von Wärme weiter zu einer Keto-Carbonsäure, dann unter Abspaltung eines Moleküls Kohlendioxid, zum zyklischen Keton umgesetzt werden.

Zusammengefasst stellt damit die Thorpe-Ziegler-Reaktion eine intramolekulare Reaktion eines Dintrils zu einem Ketonitril, bzw. einem Cycloalkanon dar.

Die Herstellung von 9- bis 13-gliedrigen Ringen ist aufgrund transannularer Spannungen schwer, dementsprechend schlecht sind die Ausbeuten. Bei der Durchführung einer Thorpe-Ziegler-Reaktion arbeitet man nach dem Ziegler-Ruggli-Verdünnungsprinzip stets in sehr verdünnter Lösung. So ist gewährleistet, dass die Wahrscheinlichkeit einer intermolekularen Reaktion geringer ist als die der gewünschten, intramolekularen Reaktion. Dies basiert darauf, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Enden des gleichen Moleküls zueinander finden, unabhängig von der Konzentration der Moleküle ist, während die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Moleküle zueinander finden, mit zunehmender Verdünnung abnimmt.

Eine wichtige Anwendung der Thorpe-Ziegler-Reaktion ist die Synthese von Thiamin. Dort wird sie zur Darstellung des Pyrimidinanteils verwendet. Dabei reagiert N'-cyano-N-(2-cyanoethyl)-acetamidin zu 4-Amino-2-methyl-1,6-dihydro-5-pyrimidincarbonitril. Dieses wird dann weiter zum eigentlich gewünschten Produkt, dem 4-Amino-5-aminomethyl-2-methylpyrimidin, umgesetzt.^[1]

Die Reaktion wurde im Jahr 1933 von Jocelyn Thorpe und Karl Ziegler entdeckt und nach ihnen benannt.

Quellen

1. ↑ A. Edenhofer et al.: Studien über die Thorpe-Ziegler-Reaktion – Eine neue Synthese des Pyrimidinanteils von Thiamin. In: Helvetica Chimica Acta, 58(4), 1975, S. 1230–1240