Wagner-Meerwein-Umlagerung

Egor Egorovič Vagner (in deutschen Veröffentlichungen Georg Wagner genannt)[1]

Die Wagner-Meerwein-Umlagerung ist eine intramolekulare Umlagerung in der Organischen Chemie. Es handelt sich um eine durch Säuren katalysierte, nucleophile [1,2]-Verschiebung von Atomen oder Molekülgruppen. Die Wagner-Meerwein-Umlagerung ist eine sigmatrope Umlagerung und gehört zur Klasse der pericyclischen Reaktionen. Sie wurde 1899 in Kasan/Russland von Georg Wagner (Егор Егорович Вагнер)[2] entdeckt und ab 1914 von Hans Meerwein[3] untersucht.

Damit die Reaktion stattfinden kann, muss eine gute Abgangsgruppe an einem Kohlenstoffatom vorliegen, das selbst an ein tertiäres oder quartäres Kohlenstoffatom gebunden ist.

Nach der Abspaltung der Abgangsgruppe X (beispielsweise ein Halogenatom) entsteht ein primäres Carbeniumion. Da dieses im Vergleich zu sekundären oder tertiären weniger stabil ist, lagert sich eine Alkylgruppe oder auch ein einzelnes Wasserstoffatom um. Das Carbeniumion kann wieder von Nucleophilen (entweder der nucleophilen Abgangsgruppe oder einem anderen während der Reaktion anwesenden Nucleophil) angegriffen werden, so dass ein neues Molekül entsteht.

Nach Heterolyse eines Restes X eines Alkyls 1 entsteht ein primäres Carbeniumion 2. Dieses ist nicht so stabil wie ein tertiäres Carbeniumion (4), weswegen es sich in ein solches über ein Zwischenschritt 3 umlagert. Dabei wandert formal eine Alkylgruppe. Schließlich kann ein Nukleophil X angreifen (5).
Die Umlagerung gleicht prinzipiell der von oben. Nach Abspaltung eines Restes X (1) entsteht zunächst ein primäres Carbeniumion 2, was sich aber in ein stabileres sekundäres Kation 4 umlagert (über die Zwischenstufe 3). Dabei lagert sich formal ein Hydridion um.

In welcher Richtung die Umlagerung bevorzugt abläuft, lässt sich mit der Stabilisierung der entstehenden Kationen erklären. In den obigen Beispielen werden die positiven Ladungen durch mehr Alkylreste in Nachbarschaft besser stabilisiert (vgl.Induktiver Effekt und Hyperkonjugation).

Ein Beispiel für die Wagner-Meerwein-Umlagerung ist die Pinakol-Umlagerung.

Einzelnachweise

  1. Albert Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, Verlag Helvetica Chimica Acta, Zürich, 2006, S. 205, ISBN 978-3-906390-29-1.
  2. Wagner, G. (1899) J. Russ. Phys. Chem. Soc., 31, 690.
  3. Hans Meerwein: Über den Reaktionsmechanismus der Umwandlung von Borneol in Camphen; [Dritte Mitteilung über Pinakolinumlagerungen.]. In: Liebigs Annalen der Chemie. 405, 1914, S. 129–175. doi:10.1002/jlac.19144050202.

Literatur

  • LM Harwood: Basistexte Chemie: Polare Umlagerungen, Wiley-VCH, Weinheim 1997, ISBN 3-527-29291-8.
  • Reinhard Brückner: Reaktionsmechanismen. 3. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, München 2004, S. 592-602 ISBN 3-8274-1579-9.

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News aus den Naturwissenschaften

24.02.2021
Kometen_und_Asteroiden
Asteroidenstaub im „Dinosaurier-Killer-Krater“ gefunden
Ein internationales Forscherteam berichtet über die Entdeckung von Meteoriten-Staub in Bohrproben aus dem Chicxulub-Impaktkraters in Mexiko.
24.02.2021
Quantenphysik
Zwillingsatome: Eine Quelle für verschränkte Teilchen
Quanten-Kunststücke, die man bisher nur mit Photonen durchführen konnte, werden nun auch mit Atomen möglich. An der TU Wien konnte man quantenverschränkte Atomstrahlen herstellen.
19.02.2021
Quantenphysik
Auch in der Quantenwelt gilt ein Tempolimit
Auch in der Welt der kleinsten Teilchen mit ihren besonderen Regeln können die Dinge nicht unendlich schnell ablaufen.
22.02.2021
Sterne - Teilchenphysik
Erstes Neutrino von einem zerrissenen Stern
Ein geisterhaftes Elementarteilchen aus einem zerrissenen Stern hat ein internationales Forschungsteam auf die Spur eines gigantischen kosmischen Teilchenbeschleunigers gebracht.
23.02.2021
Satelliten - Raumfahrt
Unglaubliche Bilder vom Rover Perseverance auf dem Mars
19.02.2021
Milchstraße - Schwarze_Löcher
Schwarzes Loch in der Milchstraße massiver als angenommen
Ein internationales Team renommierter Astrophysikerinnen und -physiker hat neue Erkenntnisse über Cygnus X-1 gewonnen.
18.02.2021
Elektrodynamik - Teilchenphysik
Ultraschnelle Elektronendynamik in Raum und Zeit
In Lehrbüchern werden sie gerne als farbige Wolken dargestellt: Elektronenorbitale geben Auskunft über den Aufenthaltsort von Elektronen in Molekülen, wie eine unscharfe Momentaufnahme.
18.02.2021
Quantenphysik - Teilchenphysik
Mit schwingenden Molekülen die Welleneigenschaften von Materie überprüfen
Forschende haben mit einem neuartigen, hochpräzisen laser-spektroskopischen Experiment die innere Schwingung des einfachsten Moleküls vermessen.
18.02.2021
Quantenoptik
Quanten-Computing: Wenn Unwissenheit erwünscht ist
Quantentechnologien für Computer eröffnen neue Konzepte zur Wahrung der Privatsphäre von Ein- und Ausgabedaten einer Berechnung.
18.02.2021
Planeten
Hochdruckexperimente liefern Einblick in Eisplaneten
Per Röntgenlicht hat ein internationales Forschungsteam einen Blick ins Innere ferner Eisplaneten gewonnen.