Was ist wagner-meerwein-umlagerung?

Wagner-Meerwein-Umlagerung

Die Wagner-Meerwein-Umlagerung ist eine Namensreaktion in der organischen Chemie, die die Umlagerung von Carbokationen beinhaltet. Sie wird oft bei Reaktionen von acyclischen oder cyclischen Alkoholen, Alkenen und Alkinen beobachtet. Der treibende Faktor für diese Umlagerung ist die Bildung eines stabileren Carbokations.

Mechanismus:

Der allgemeine Mechanismus besteht aus folgenden Schritten:

1. Bildung des Carbokations: Dies geschieht typischerweise durch Protonierung einer Hydroxylgruppe (-OH) und anschließende Abspaltung von Wasser (H₂O) oder durch Addition eines Elektrophils an eine Doppelbindung.
2. Verschiebung: Eine Gruppe (meist ein Alkylrest oder ein Wasserstoffatom) wandert vom benachbarten Kohlenstoffatom zum Carbokation-Zentrum. Diese Verschiebung führt zur Bildung eines neuen Carbokations.
3. Stabilisierung: Das neu gebildete Carbokation ist in der Regel stabiler als das vorherige. Diese Stabilisierung kann durch die Bildung eines tertiären gegenüber einem sekundären oder primären Carbokation oder durch Ringverengung erfolgen. Das neue Carbokation kann dann durch Abspaltung eines Protons stabilisiert werden, um ein Alken zu bilden, oder es kann mit einem Nukleophil reagieren.

Arten der Umlagerung:

• 1,2-Alkylverschiebung: Ein Alkylrest wandert vom benachbarten Kohlenstoffatom zum Carbokation.
• 1,2-Hydridverschiebung: Ein Wasserstoffatom wandert vom benachbarten Kohlenstoffatom zum Carbokation.
• Ringverengung/Ringerweiterung: Bei cyclischen Systemen kann eine Umlagerung zu einer Verkleinerung oder Vergrößerung des Rings führen, oft begleitet von der Wanderung einer Alkylgruppe.

Bedeutung:

Die Wagner-Meerwein-Umlagerung ist wichtig, um die Produktverteilung in Reaktionen zu verstehen und vorherzusagen, bei denen Carbokationen als Zwischenprodukte auftreten. Sie ist besonders relevant in der Synthese komplexer organischer Moleküle, wie z.B. in der Terpenchemie.

Faktoren, die die Umlagerung beeinflussen:

• Stabilität des Carbokations: Stabilere Carbokationen (tertiär > sekundär > primär) begünstigen die Umlagerung. Siehe auch: Carbokationstabilität
• Wanderungsfähigkeit: Die Wanderungsfähigkeit verschiedener Gruppen beeinflusst, welche Gruppe bevorzugt wandert. Im Allgemeinen gilt: H > Aryl > Alkyl.
• Sterische Effekte: Sterisch anspruchsvolle Gruppen können die Wanderung behindern.

Anwendungen:

• Synthese von Naturstoffen, insbesondere Terpenen und Steroiden.
• Umlagerung von Campher zu Isocampher.
• Reaktionen, die über S_N1 oder E1 Mechanismen ablaufen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wagner-Meerwein-Umlagerung eine wichtige Reaktion in der organischen Chemie ist, die die Umlagerung von Carbokationen beinhaltet, um stabilere Intermediate zu bilden. Sie ist weit verbreitet in der Synthese komplexer organischer Moleküle und muss bei Reaktionen berücksichtigt werden, die Carbokationen als Zwischenprodukte beinhalten.

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