Hemetsberger-Indol-Synthese

Die Hemetsberger-Indol-Synthese, oder Hemetsberger-Knittel-Indol-Synthese ist eine Namensreaktion der organischen Chemie. Sie beschreibt die thermische Zerlegung eines 2-Azidozimtsäureesters in einen Indol-2-carbonsäureester.^[1]

Benannt wurde sie nach Helfried Hemetsberger und Dierk Knittel, welche von dieser 1969 das erste Mal berichteten.^[2]

Durch Erwärmung kommt es zur Umlagerung des 2-Azidozimtsäureesters 1, als Produkt wird der Indol-2-carbonsäureester 2 erhalten.

Der Rest R ist ein Alkylrest.

Die blau markierte Bindung im Produkt ist die neu geknüpfte Kohlenstoff-Stickstoff-Bindung, die zum Ringschluss führt.

Der nachfolgend präsentierte Reaktionsmechanismus wird in der Literatur^[1] beschrieben und beispielhaft am 2-Azidozimtsäuremethylester erläutert. Er ist wissenschaftlich noch nicht vollständig belegt, stellt jedoch einen plausiblen Ablauf dar. Es wird davon ausgegangen, dass die Synthese über ein Nitren als Zwischenstufe abläuft.^[3]

Bei dem mesomeriestabilisierten 2-Azidozimtsäuremethylester 3 kommt es durch Erwärmung zur Abspaltung eines Stickstoffmoleküls und das Nitren 4 wird gebildet. In diesem kann es zu zwei unterschiedlichen Elektronenumlagerungen kommen, welche durch die farbigen Elektronenverschiebungspfeile gekennzeichnet sind.

Bei Weg A wird durch die Elektronenumlagerung zunächst das Molekül 5 erhalten. In diesem kommt es zur [1,5]-Verschiebung eines Protons, als Produkt wird der Indol-2-carbonsäuremethylester 6 erhalten.

Bei Weg B führen die Elektronenumlagerungen im Molekül 4 direkt zum Ringschluss und der Indol-2-carbonsäuremethylester 6 wird erhalten.

Andere Quellen weisen auf ein 2-Phenylazirin als Zwischenstufe hin, welches sich schneller aus dem Vinylnitren 4 bildet als das 2H-Pyrrol 5. Der genaue Mechanismus der thermischen Umlagerung des Phenylazirins zum Produkt 6 ist dabei wiederum ungeklärt.^[4]

1. ↑ ^{a b} Zerong Wang: Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, Wiley, 2010, ISBN 978-0-470-63885-9, S. 1375–1378, doi:10.1002/9780470638859.
2. ↑ H. Hemetsberger, D. Knittel und H. Weidmann: Synthese von α-Azidozimtsäureestern In: Monatshefte für Chemie 100, 1969, S. 1599, doi:10.1007/BF00900176.
3. ↑ D. Knittel: Verbesserte Synthese von α-Azidozimtsäure-estern und 2H-Azirinen In: Synthesis 2, 1985, S. 186–188, doi:10.1055/s-1985-31149.
4. ↑ A. Baykal, B. Plietker: A Bu4N[Fe(CO)3(NO)]-Catalyzed Hemetsberger–Knittel Indole Synthesis. In: European Journal of Organic Chemistry. 2019, S. 1145–1147, doi:10.1002/ejoc.201901864.