Nef-Reaktion

Die Nef-Reaktion ist eine Namensreaktion in der organischen Chemie. Benannt wurde die Reaktion nach dem amerikanischen Chemiker John Ulric Nef (1862–1915). In der Nef-Reaktion wird ein primäres oder sekundäres Nitroalkan unter Säurekatalyse in das entsprechende Aldehyd oder Keton und Distickstoffmonoxid (N₂O) umgewandelt.[1][2][3]

Reaktionsgleichung der Nef-Reaktion

John Ulric Nef entdeckte die Reaktion, als er 1894 das Natriumsalz des Nitroethans mit Schwefelsäure versetzte und mit einer Ausbeute von 85 bis 89 % Distickstoffmonoxid und mit 70 % Acetaldehyd erhielt.[4] Ein Jahr vorher hatte aber Konowalow schon eine ähnliche Reaktion veröffentlicht. Er setzte dabei das Kaliumsalz von 1-Phenylnitroethan mit Schwefelsäure zu Acetophenon um.[5]

Reaktionsmechanismus

Das Nitroalkan 1 wird deprotoniert. Das entstehende Salz wird anschließend zum Nitronat 4 protoniert und eine weitere Protonierung zum Iminium-Ion 5 findet statt. Der nukleophile Angriff von Wasser an 5 und einer Deprotonierung ergibt nun das 1-Nitrosoalkanol 8, von dem man annimmt, dass es für die blaue Farbe der Reaktionslösung verantwortlich ist. Durch Umlagerung und Abspaltung entsteht das Endprodukt 9 sowie die Hyposalpetrige Säure. Diese wird abgespalten und zerfällt in Distickstoffmonoxid und Wasser.

Reaktionsmechanismus der Nef-Reaktion

Die Reaktion benötigt ein acides Wasserstoff in α-Stellung (also am Kohlenstoffatom an das die Nitrogruppe gebunden ist) und ist deshalb mit tertiären Nitro-Verbindungen nicht durchführbar.

Anwendungsbeispiele

In der Kohlenhydratchemie wird die Nef-Reaktion manchmal zur Kettenverlängerung einer Aldose verwendet. Ein Beispiel ist die Isotopenmarkierung von ^14C-D-Mannose und ^14C-D-Glucose ausgehend von D-Arabinose und ^14C-Nitromethan.

The Nef reaction: chain extension

Synthese von γ-Ketocarbonyl-Verbindungen

Die Reaktion wird auch manchmal in Kombination mit der Michael-Reaktion zur Synthese von γ-Ketocarbonyl-Verbindungen verwendet:[6]

Nef reaction in combination with Michael addition

Einzelnachweise

1. Wayland E. Noland: The NEF Reaction. In: Chemical Reviews. Band 55, Nr. 1, Februar 1955, S. 137–155, doi:10.1021/cr50001a003. 
2. Harold W. Pinnick: The NEF Reaction. In: Organic Reactions. Band 38, Nr. 1, 1990, S. 655–792, doi:10.1021/cr50001a003. 
3. D. S. Grierson, H.-P. Husson: Polonovski- and Pummerer-type Reactions and the Nef Reaction. In: Barry M. Trost, Ian Fleming, Ekkehard Winterfeldt (Hrsg.): Comprehensive Organic Synthesis. Band 6. Pergamon Press, Oxford, New York, Seoul, Tokyo 1991, ISBN 978-0-08-040597-1, S. 938–944. 
4. J. U. Nef: Ueber die Constitution der Salze der Nitroparaffine. In: Justus Liebig’s Annalen der Chemie. Band 280, Nr. 2-3, 1894, S. 263–291, doi:10.1002/jlac.18942800209. 
5. M. Konowalow: Ueber die Wirkung von Säuren auf Salze der Nitroverbindungen. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Band 29, Nr. 2, Mai 1896, S. 2193, doi:10.1002/cber.189602902215. 
6. Nour Lahmar, Taïcir Ben Ayed, Moncef Bellassoued, Hassen Amri: A convenient synthesis of γ-functionalized cyclopentenones. In: Beilstein Journal of Organic Chemistry. Band 1, 2005, doi:10.1186/1860-5397-1-11.