Oxazolin

Oxazolin je pětičlenný heterocyklus se vzorcem C₃H₅NO; jako oxazoliny se také označují jeho deriváty, substituované mohou být na uhlících i na dusíku. Oxazoliny jsou nenasycenými analogy oxazolidinů a izomery isoxazolinů, jež obsahují přímé propojení atomů N a O. Samotný oxazolin má dva izomery, lišící se polohou dvojné vazby.

Oxazolin
Strukturní vzorec
4-Oxazoline 3D Balls.png
Obecné
Systematický název	4,5-dihydro-1,3-oxazol
Ostatní názvy	Δ2-oxazolin
Sumární vzorec	C3H5NO
Identifikace
Registrační číslo CAS	504-77-8
EC-no (EINECS/ELINCS/NLP)	208-000-4
PubChem	68157
SMILES	C1COC=N1
InChI	InChI=1S/C3H5NO/c1-2-5-3-4-1/h3H,1-2H2
Vlastnosti
Molární hmotnost	71,078 g/mol
Teplota varu	98 °C (371 K)[1]
Hustota	1,075 g/cm3[1]
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Samotný oxazolin nemá mnoho využití, ale jeho deriváty se zkoumají pro možná využití jako ligandy v asymetrické katalýze, jako chránicí skupiny pro karboxylové kyseliny a jako monomery při výrobě polymerů.

Izomery

2‑oxazolin, 3‑oxazolin a 4‑oxazolin (zleva doprava)

Oxazolin může mít v závislosti na poloze dvojné vazby tři různé strukturní izomery, běžné jsou však pouze 2‑oxazoliny. 4‑oxazoliny jsou meziprodukty příprav některých azomethinových ylidů,[2] ale vyskytují se vzácně. Ještě méně časté jsou 3‑oxazoliny, které lze vytvořit fotochemicky[3] nebo otevíráním kruhu azirinů.[4] Uvedené izomery se nemohou snadno přeměnit jeden v druhý a nejde tak o tautomery. Obdobná sloučenina, ve které je atom kyslíku vedle dusíku, se nazývá isoxazolin.

Příprava

2-oxazoliny se zpravidla připravují cyklizacemi 2-aminoalkoholů (obvykle získávaných redukcemi aminokyselin) obsahujících vhodné funkční skupiny.^[5][6][7] Tyto reakce často probíhají podle Baldwinových pravidel.

Z karboxylových kyselin

Oxazoliny lze vytvořit reakcemi acylchloridů a 2-aminoalkoholů; k uvolnění kyseliny se obvykle používá chlorid thionylu, v takovém případě je třeba zachovávat bezvodé prostředí, protože při protonaci iminu by chlorid otevíral kruh oxazolinu.^[8] Příprava obvykle probíhá za pokojové teploty.

Pokud je třeba použít mírnější reaktant než SOCl₂, tak je možné zapojit do reakce oxalylchlorid.^[9]

Často používaným aminoalkoholem je aminomethylpropanol.^[10][11]

Oxazoliny je možné připravovat i obměněnou Appelovou reakcí.^[12]

Tento druh příprav probíhá za mírných podmínek, ale vzhledem k tvorbě velkých množství trifenylfosfinoxidu není vhodný pro reakce ve větším měřítku.

Z aldehydů

Cyklizačními reakcemi aminoalkoholů s aldehydy vznikají oxazolidinové meziprodukty, které lze působením halogenovaných oxidačních činidel (například N-bromsukcinimidu^[13] nebo jodu^[14]) převést na oxazoliny; reakce probíhají přes imidoylhalogenidy. Využít lze mnoho různých aromatických i alifatických aldehydů, aromatické skupiny bohaté na elektrony, jako jsou fenoly, ale nejsou vhodné, protože s oxidačním činidlem vstupují do elektrofilních aromatických halogenací.

Z nitrilů

Katalytická množství chloridu zinečnatého lze použít na tvorbu oxazolinů z nitrilů.^[15][16][17] Reakce se provádějí za vysokých teplot, zpravidla v refluxovaném chlorbenzenu, a za nepřítomnosti vody. Přesný mechanismus nebyl navržen, ale předpokládá se, že je podobný jako u Pinnerovy reakce, kde se tvoří amidinový meziprodukt.^[18][19]

Výzkum jiných rozpouštědel nebo katalyzátorů této reakce není příliš pokročilý.^[20][21]

Použití

Ligandy

Ligandy obsahující chirální 2-oxazolinové kruhy nacházejí využití v asymetrické katalýze, protože se snadno připravují, mohou mít řadu podob a jsou účinné při velkém počtu různých reakcí.^[22][23]

2-substituované oxazoliny jsou tvrdými N-donory. Chiralitu lze snadno vytvořit pomocí 2-aminoalkoholů získaných redukcemi aminokyselin. Protože se stereocentra v těchto oxazolinech nachází vedle atomů dusíku, tak mohou ovlivnit selektivitu reakcí probíhajících na kovových centrech. Oxazolinový kruh je tepelně stálý^[24] a odolný vůči nukleofilům, zásadám, radikálům, slabým kyselinám,^[25] hydrolýze a oxidaci;^[5] zůstává tak stálým za nejrůznějších podmínek.

K významným skupinám oxazolinových ligandů patří:

• Bisoxazoliny
• Fosfinooxazoliny, například (S)-iPr-PHOX
• Trisoxazoliny
• Trisoxazolinylboráty

Polymerizace

Některé 2-oxazoliny, například 2-ethyl-2-oxazolin, se mohou polymerizovat na poly(2-oxazoliny).^[26] Tyto sloučeniny patří mezi polyamidy a lze je považovat za analogy peptidů; mají mnoho možných využití,^[27] například v biomedicíně.^[28][29]

Analýza mastných kyselin

Dimethyloxazolinové deriváty mastných kyselin lze použít k jejich analýze plynovou chromatografií.