Oxazoline

Oxazoline (Dihydrooxazole) sind heterocyclische Verbindungen, deren Fünfring je ein Sauerstoffatom und ein Stickstoffatom sowie eine Doppelbindung im Ring enthält. Die Heteroatome Sauerstoff und Stickstoff stehen zueinander in 1,3-Stellung, wobei dem Sauerstoffatom die Position 1 und dem Stickstoffatom die Position 3 zugewiesen wird. Je nach Lage der Doppelbindung im heterocyclischen Ring gibt es mehrere zueinander isomere Oxazoline:

2-Oxazoline,

3-Oxazoline und
4-Oxazoline.

Oxazoline sind partiell gesättigte Analoga der Oxazole. Die komplett gesättigten Verbindungen heißen Oxazolidine.

Synthese

2-Oxazoline entstehen bei der Dehydratisierung von N-(2-Hydroxyalkyl)amiden durch innermolekulare Cyclisierung.<ref name="Hauptmann">Siegfried Hauptmann: Organische Chemie. 2. Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, ISBN 3-342-00280-8, S. 577.</ref> Man kann 2-Oxazoline auch aus β-Halogenalkylamiden durch Erhitzen mit wässrigen oder alkoholischen Alkalien darstellen. Sie lassen sich auch durch die Kondensationsreaktion von 1,2-Aminoalkoholen mit Carbonsäureestern, Carbonsäureamiden oder Nitrilen gewinnen. In 2-Stellung substituierte 2-Oxazoline sind durch die Umsetzung von Benzaldehyden mit Ethanolamin unter Anwendung von 1,3-Diiod-5,5-dimethylhydantoin (DIH) als Oxidationsmittel zugänglich.<ref name="Takahashi1">S. Takahashi, H. Togo: An Efficient Oxidative Conversion of Aldehydes into 2-Substituted 2-Oxazolines Using 1,3-Diiodo-5,5-dimethylhydantoin. In: Synthesis. 2009, S. 2329–2332, doi:10.1055/s-0029-1216843.</ref><ref name="eEROS">e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 1999–2013, John Wiley and Sons, Eintrag für 1,3-Diiodo-5,5-dimethylhydantoin, abgerufen am 19. Dezember 2017.</ref><ref name="Ricco">C. Ricco: 1,3-Diiodo-5,5-dimethylhydantoin. In: Synlett. 24, 2013, S. 2173–2174, doi:10.1055/s-0033-1339477.</ref> Die gezielte Synthese der 3-Oxazoline erfolgt analog einer Variante der Asinger-Reaktion aus 2-Halogenaldehyden, Ammoniak, Natronlauge und einer Oxokomponente (meist ein Keton).<ref name="Weber">Maya Weber, Jürgen Jakob, Jürgen Martens: Synthese und Reaktivität von 3-Oxazolinen. In: Liebigs Annalen der Chemie. 1992, S. 1–6, doi:10.1002/jlac.199219920102.</ref> Bei einigen Synthesen fallen 3-Oxazoline als Nebenprodukte an.<ref name="Capra">Julien Capra, Thierry Le Gall: Oxidative Conversion of Imines into Azadienes. In: Synlett. 2010, S. 441–444.</ref>

Das erste Oxazolin wurde 1884 synthetisiert.<ref name="David C. Palmer">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Eigenschaften

Unsubstituierte Oxazoline
Name	2-Oxazolin	3-Oxazolin	4-Oxazolin
Andere Namen	4,5-Dihydrooxazol	2,5-Dihydrooxazol	2,3-Dihydrooxazol
Strukturformel	Datei:2-Oxazoline Structural Formula V1.svg	Datei:3-Oxazoline Structural Formula V1.svg	Datei:4-Oxazoline Structural Formula V1.svg
CAS-Nummer	Vorlage:CASRN	Vorlage:CASRN	Vorlage:CASRN
PubChem		{{#switch: 21865211	0 \| }}	- = –	valid\|1\|2=/^[1-9]%d?%d?%d?%d?%d?%d?%d?%d?$/	0 \| Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:PubChem}}	template= Vorlage:PubChem	format=@@@ }} }}{{#invoke:TemplatePar\|check	all= 1=	opt= 2=	0 \| Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:PubChem}}	template= Vorlage:PubChem	format=@@@ }}{{#if: {{#invoke:Wikidata\|pageId}}\|\|{{#ifeq: 0 \| 0 \| }} }} \|\|
Summenformel	C₃H₅NO
Molare Masse	71,08 g·mol⁻¹
Aggregatzustand	flüssig<ref name="DOI10.1021/ja01276a036">Henry Wenker: Syntheses from Ethanolamine. V. Synthesis of Δ²-Oxazoline and of 2,2'-Δ²-Dioxazoline. In: Journal of the American Chemical Society. 60, 1938, S. 2152, doi:10.1021/ja01276a036.</ref>
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit<ref name="DOI10.1021/ja01276a036" />
Siedepunkt	98 °C<ref name="DOI10.1021/ja01276a036" />
Dichte	1,075 g·cm⁻³<ref name="DOI10.1021/ja01276a036" />

2-Oxazoline enthalten eine C=N-Doppelbindung zwischen dem Kohlenstoffatom 2 und dem Stickstoffatom
3-Oxazoline enthalten eine C=N-Doppelbindung zwischen dem Kohlenstoffatom 3 und dem Stickstoffatom
4-Oxazoline enthalten eine C=C-Doppelbindung zwischen den Kohlenstoffatomen 4 und 5.

Am weitaus wichtigsten sind die 2-Oxazoline. Es sind meist farblose, pyridinähnlich riechende Flüssigkeiten von schwach basischem Charakter, deren niedere Glieder sich in Wasser lösen.

Reaktivität

2-Oxazoline sind cyclische Imidsäureester (Synonym: Imidoester)<ref name="Siegfried Hauptmann">Siegfried Hauptmann: Organische Chemie. 2. Auflage. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1985, ISBN 3-342-00280-8, S. 427.</ref> und können mit starken Reduktionsmitteln, z. B. mit Natrium und Alkohol, unter Ringspaltung zu N-substituierten Aminoalkoholen aufgespalten werden.<ref name="Brockhaus">Brockhaus ABC Chemie. F. A. Brockhaus Verlag, Leipzig 1965, S. 1003.</ref> Mit p-Toluolsulfonsäuremethylester als Initiator lassen sich 2-alkyl-substituierte 2-Oxazoline polymerisieren. Nach Verseifung entsteht daraus ein lineares Polyethylenimin.<ref name="Brissault">Blandine Brissaul u. a.: Synthesis of Linear Polyethylenimine Derivatives for DNA Transfection. In: Bioconjugate Chem. 14, 2003, S. 581–587.</ref> 3-Oxazoline reagieren wie Imine (Schiffsche Basen).<ref name="Weber" /> 4-Oxazoline zählen zugleich zur Verbindungsklasse der Enamine.

2-Oxazolin-5-one reagieren mit Carbonylverbindungen unter Wasserabspaltung zu Azlactonen.

Durch Metallierung des 2-Alkylsubstituenten bei 2-Oxazolinen lässt sich eine große Zahl chiraler und achiraler Carbonsäure-Derivate aus den um ein Kohlenstoffatom ärmeren Säuren herstellen. Andere Umsetzungen führen zu Aldehyden, Ketonen, Lactonen, Aminosäuren, Thiiranen und Olefinen. Wegen der Beständigkeit des Oxazolinsystems gegen viele Reagentien (RMgX, LiAlH₄, CrO₃, schwache Säuren und Basen) kann es als Schutzgruppe für Carbonsäuren bei Reaktionen dienen, an denen diese Stoffe beteiligt sind.<ref name="DOI10.1002/ange.19760881004">A. I. Meyers, E. D. Mihelich: Die Nützlichkeit der 2-Oxazoline in der Synthese. In: Angewandte Chemie. 88, 1976, S. 321, doi:10.1002/ange.19760881004.</ref>

Einzelnachweise