Was ist Aziridin?
Aziridin ist eine organische Verbindung mit der chemischen Formel C2H5N.
Sie ist auch als Ethylenimin bekannt. Die Reaktion von Natriumhydroxid mit β-Aminoethylsulfat ergibt Aziridin. Industriell kann Aziridin aus 1,2-Dichlorethan und Ammoniak hergestellt werden.
Aziridine haben eine gemeinsame Toxizität: Sie binden sich an Nukleophile, wie z. B. Nukleobasen in der DNA, und öffnen dabei den Ring, was zur Mutagenität der Aziridine führt.
Anwendungen von Aziridin
Aziridin wird in Klebstoffen, Faserbehandlungsmitteln, als Rohstoff für Polyethylenimin, in Agrochemikalien und bei der Herstellung von Ionenaustauscherharzen verwendet. Der Kontakt von Aziridin mit der Haut und den Schleimhäuten ist jedoch für den menschlichen Körper hochgiftig. Aufgrund seiner Giftigkeit sollte es mit Vorsicht gehandhabt werden.
Aziridin-Verbindungen mit Aziridin-Gruppen werden als Chemitite vermarktet. Diese Chemitite werden als Vernetzungsmittel in Farben, Klebstoffen und Beschichtungen verwendet.
Eigenschaften von Aziridin
Aziridin hat einen Schmelzpunkt von -77,9 °C und einen Siedepunkt von 55-56 °C. Es ist eine farblose, transparente Flüssigkeit. Aziridin hat einen charakteristischen ammoniakartigen Geruch.
Die Säuredissoziationskonstante von Aziridin beträgt 7,9 und es ist weniger basisch als lineare aliphatische Amine.
Struktur von Aziridin
Aziridin hat eine dreigliedrige Ringstruktur; es ist eine hetero-dreigliedrige Ringverbindung, die aus einem Stickstoffatom und zwei Kohlenstoffatomen besteht. Es hat ein Molekulargewicht von 43,07 und eine Dichte von 0,8321 g/ml bei 20 °C.
Wie Cyclopropan und Ethylenoxid ist es winkelbehaftet. Das liegt daran, dass der Bindungswinkel der Atome im Aziridin etwa 60° beträgt, was viel kleiner ist als die 109,5°, die normale Kohlenwasserstoffe aufweisen.
Die Bindungen dieser Verbindungen lassen sich mit dem Modell der bananenförmigen Bindungen erklären. Das heißt, die kovalenten Bindungen sind wie Bananen geformt.
Die Bindungswinkel von Aziridin ermöglichen es, die trans- und cis-Formen von N-Chlor-2-methylaziridin zu trennen, da die Barriere für die Inversion des Stickstoffatoms ausreichend hoch ist.
Weitere Informationen zu Aziridin
1. Synthese von Aziridinen
Aziridine können aus Halogenaminen durch intermolekulare nukleophile Substitutionsreaktionen von Halogenen mit benachbarten Aminogruppen synthetisiert werden. Ähnliche Reaktionen können mit Aminoalkoholen ablaufen, wenn die Hydroxygruppe in eine übergeordnete Abgangsgruppe umgewandelt wird. Die Cyclisierung von Halogenaminen ist als Gabrielsche Aminsynthese und die Cyclisierung von Aminoalkoholen als Wenker-Synthese bekannt.
Durch Zugabe von Nitrenen, die durch Photolyse oder thermische Zersetzung von Azi-Verbindungen entstehen, zu Alkenen können Aziridine synthetisiert werden. Aus Triazolinen, die durch Cycloadditionsreaktionen von Aziden mit Alkenen erhalten werden, können ebenfalls Aziridine entstehen, wenn das Stickstoffatom durch thermische Zersetzung oder Photolyse desorbiert wird.
Darüber hinaus werden Aziridine auch durch Ringöffnung von Epoxiden in Gegenwart von Natriumazid und Entfernung des Stickstoffatoms durch Reduktion mit Triphenylphosphin gewonnen.
2. Aziridin-Reaktionen
Die Ringöffnungsreaktionen von Aziridin-Ringen, die sterisch stark verzerrt sind, werden durch Nucleophile durchgeführt. Wenn Amine, Alkohole und Thiole zu Aziridin hinzugefügt werden, können Aminoethylierungsprodukte entstehen. Gilman-Reagenz und Alkyllithiumverbindungen sind ebenfalls wirksame Nukleophile.
Ringöffnungsreaktionen wurden auch für die asymmetrische Synthese von Oseltamivir unter Verwendung von Trimethylsilylaziden und asymmetrischen Liganden eingesetzt.
Aziridin erzeugt eine Vielzahl von Polymerderivaten, die Polyethylenimin (PEI) genannt werden. Polyethylenimin ist ein nützlicher Vernetzer und ein Vorläufer für Beschichtungen.