Ladenburg-Synthese

Die Ladenburg-Synthese ist eine Namensreaktion in der Organischen Chemie. Erstmals beschrieben wurde sie 1886 von dem deutschen Chemiker Albert Ladenburg (1842–1911). Sie beschreibt die erste Totalsynthese eines Alkaloids.[1][2][3]

Übersichtsreaktion

Diese Reaktion erlaubt es ausgehend von 2-Methylpyridin natürliches Coniin zu synthetisieren:[3][4]

Übersichtsreaktion der Ladenburg-Synthese

Edukte, Zwischenprodukte und Details

Ladenburg-Synthese – Edukte, Zwischenprodukte und Details

Zuerst[4] reagiert 2-Methylpyridin 1 mit Acetaldehyd 2 bei 250 °C bis 260 °C unter Wasserabspaltung zu Prop-2-en-1-ylpridin 3. Im zweiten Schritt erfolgt mit Natrium und Ethanol die Hydrierung aller Doppelbindungen. Dabei entsteht das racemische Coniin (RS)-4. Die Trennung des Racemates [1:1-Gemisch aus (S)-4 und (R)-4] erfolgt mit L-(+)-Weinsäure nach der Diastereomerenmethode, also über diastereomere Salze. So wird (S)-Coniin (S)-4 (≡ natürliches Coniin) gewonnen. In der Mutterlauge findet man (R)-Coniin (R)-4.

Historischer Hintergrund

Der Chemiker August Wilhelm Hofmann (1818–1892) veröffentlichte 1885 einen auf Experimenten beruhenden Strukturvorschlag für das Coniin.[5] Sein Versuch aus Pyridin und Isopropyliodid durch Erhitzen 2-Propylpyridin zu synthetisieren und damit das Grundgerüst des Coniins zu erhalten, scheiterte allerdings. In einem neuen Anlauf orientierte sich Hofmann an der Kondensationsreaktion von Chinaldin mit Benzaldehyd, an der zu dieser Zeit Chemiker wie unter anderem Carl Ludwig Reimer (1856–1921) arbeiteten. Ladenburg hingegen untersuchte die Reaktion von Acetaldehyd und 2-Methylpyridin.

Strukturbeweise

Um die Struktur von 3 zu belegen (NMR- und IR-Spektroskopie waren im 19. Jahrhundert noch unbekannt) wurde 3 oxidiert. Ladenburg erhielt als Reaktionsprodukt die damals aus anderen Zusammenhängen bekannte 2-Picolinsäure.

Oxidation zu Picolinsäure

Für einen zweiten Strukturbeleg reduzierte Ladenburg das racemische Coniin (RS)-4 mit Zink. Er erhielt Conyrin. Seine synthetisierte Substanz stimmte in allen bekannten physikalisch-chemischen Eigenschaften mit denen des authentischen Conyrins überein.

Reduktion zu Conyrin

Schlussendlich gelang es Ladenburg mit L-(+)-Weinsäure das natürliche Coniin [(S)-Coniin ≡ (S)-4] aus dem racemischen Coniin Coniin (RS)-4 durch Racematspaltung zu erhalten.[3]

Varianten

Die Hydrierung der Doppelbindungen kann auch Mithilfe von Wasserstoff und eines Hydrierkatalysators entlang der Knoevenagel-Reaktion erfolgen.[6]

Historische Bedeutung

Ladenburg konnte eindeutig belegen, dass sich auch ein strukturell kompliziertes Alkaloid – zuvor durch Extraktion aus einer Pflanze isoliert – durch chemische Experimentierkunst synthetisieren lässt. Dieser Nachweis hat grundlegende Bedeutung bis heute, ähnlich wie die erste Vollsynthese eines organischen Naturstoffs überhaupt: Die Harnstoff-Synthese von Friedrich Wöhler.

Einzelnachweise

1. A. Ladenburg: Synthese der activen Coniine. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1886, Band. 19, Nr. 2, S. 2578–2583, doi: 10.1002/cber.188601902215.
2. A. Ladenburg: Versuche der Synthese des Coniin. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1886, Band. 19, Nr. 1, S. 439–441, doi:10.1002/cber.188601901108.
3. Manfred Hesse: Alkaloide. John Wiley & Sons. Weinheim, 2000, ISBN 978-3-906390-19-2, S. 205–207.
4. Eintrag zu Ladenburg-Synthese. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 17. April 2020.
5. A. W. Hofmann: Zur Kenntniss der Coniin-Gruppe. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Band 18, Nr. 1, 1885, S. 109–131, doi:10.1002/cber.18850180126. 
6. Eberhard Breitmaier, Günther Jung: Organische Chemie: Grundlagen, Verbindungsklassen, Reaktionen, Konzepte, Molekülstruktur, Naturstoffe, Syntheseplanung, Nachhaltigkeit Vol. 7. Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 2012, S. 825, ISBN 978-3-13-541507-9.