1-Hydroxybenzotriazol

1-Hydroxybenzotriazol (abgekürzt auch oft als HOBt, veraltet: Benzazimidol)^[8] ist ein in 1-Stellung mit einer Hydroxygruppe substituiertes Derivat des Benzotriazols. Resultierend aus der Struktur mit einem Triazolring und einer Stickstoff-Sauerstoff-Bindung ist die Verbindung thermisch instabil und gilt als explosionsgefährlich. Die wichtigste Anwendung erfolgt als Reagenz in der Peptidsynthese. Die Verbindung enthält die Basisstruktur für weitere in der Peptidsynthese wichtige Benzotriazolderivate wie TBTU und HBTU.

Strukturformel
Allgemeines
Name	1-Hydroxybenzotriazol
Andere Namen	N-Hydroxybenzotriazol HOBt
Summenformel	C6H5N3O
Kurzbeschreibung	Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 2592-95-2 123333-53-9 (Monohydrat) EG-Nummer 219-989-7 ECHA-InfoCard 100.018.173 PubChem 75771 Wikidata Q161641
Eigenschaften
Molare Masse	135,12 g·mol−1 153,13 g·mol−1 (Monohydrat)
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,438 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	159–161 °C (N-Oxid-Tautomer, Monohydrat)[3][4] 169–170 °C (N-Hydroxy-Tautomer)[4][5]
Dampfdruck	0,009 Pa[2]
pKS-Wert	4,6[6]
Löslichkeit	4,201 g·l−1 in Wasser (29 °C)[2]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[7] ggf. erweitert[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 203​‐​319​‐​412 P: 210​‐​241​‐​280​‐​302+352​‐​305+351+338​‐​337+313[1]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Geschichte

HOBt wurde von E. Grandmougin im späten 19. Jhdt. entdeckt, aber aus unbekannten Gründen von diesem nicht weiter untersucht oder publiziert. Er überließ stattdessen seine Probe dieses Stoffes Rudolf Nietzki und E. Braunschweig, die es erstmals 1894 publizierten.^[9]

Darstellung und Gewinnung

Die Herstellung von 1-Hydroxybenzotriazol 2 gelingt durch die Oxidation von Benzotriazol 1 mit Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Natriumwolframat.^[10]

Hydroxybenzotriazol Reaktionsschema (Variante 1)

Eine weitere Synthesevariante ist die Zyklisierung von 2-Chlornitrobenzol 1 mittels Hydrazinhydrat.^[11]

Hydroxybenzotriazol Reaktionsschema (Variante 2)

Eigenschaften

1-Hydroxybenzotriazol kann in zwei tautomeren Formen vorliegen.^[4] Das Gleichgewicht liegt zwischen den N-Oxid- und N-Hydroxy-Tautomeren. Ein drittes mögliches Tautomer als 1-Oxy-2H-benzotriazol ist thermodynamisch instabil und spielt praktisch keine Rolle.^[12][13] Die Gleichgewichtslage hängt von der Art der Lösungsmittel ab. In wässrigem Medium ist das N-Oxid-Tautomer bevorzugt, in organischen Lösungsmitteln wie Methanol, Ethanol, Aceton, Formamid und Dimethylsulfoxid dominiert das N-Hydroxy-Tautomer.^[4][12][13] Das N-Oxid-Tautomer kristallisiert aus wässrigem Methanol und fällt als Monohydrat mit 11,7 % Wasser an.^[3] Die farblosen Kristalle zeigen einen Schmelzpunkt bei 159–161 °C und bilden ein monoklines Kristallgitter mit der Raumgruppe P2₁/C.)^[3] Das N-Hydroxy-Tautomer kann aus wasserfreien Ethanol/Ether-Gemischen gewonnen werden.^[4] Es bildet ebenfalls farblose Kristalle, die bei 169–170 °C schmelzen. Das Kristallgitter ist monoklin mit der Raumgruppe C2/c.^[3]

Gleichgewicht zwischen der Hydroxy- und der N-Oxid-Form von Hydroxybenzotriazol

Oberhalb des Schmelzpunktes wird eine stark exotherme Zersetzung mit einer Zersetzungswärme von −2259 kJ·kg⁻¹ bzw. −305 kJ·mol⁻¹ beobachtet.^[14] In Deutschland ist 1-Hydroxybenzotriazol entsprechend den Regelungen des Sprengstoffgesetzes als explosionsgefährlicher Stoff eingestuft.^[15] Der wasserfreie Stoff ist dabei der Stoffgruppe B zugeordnet. Mischungen mit einem Wassergehalt zwischen 20 % und 47 % fallen noch in die Stoffgruppe C.^[15] Im Stahlhülsentest liegt der Grenzdurchmesser der Lochplatte für wasserfreies Material bei 10 mm.^[14] Der Grenzdurchmesser sinkt mit zunehmenden Wassergehalt. Mit einem Wassergehalt von 50 % wird allerdings noch ein im Sinne des Sprengstoffgesetzes relevanter Grenzdurchmesser von 2 mm beobachtet.^[16] Die Verbindung ist schlagempfindlich. Für wasserfreies 1-Hydroxybenzotriazol reicht eine Schlagenergie von 10 J. Mit einem Wassergehalt bis 20 % ist eine Schlagenergie von 20 J notwendig.^[16] Kommerziell ist HOBt ausschließlich als Hydrat im Handel, da dieses als Gefahrgut der Klasse 4.1 als brennbarer Feststoff eingestuft ist. Reines HOBt fällt unter die Gefahrgutklasse 1.3C Explosivstoffe.^[16] Der hieraus resultierende erhöhte Aufwand für den Transport und auch die Lagerung ist meist unwirtschaftlich.

Verwendung

1-Hydroxybenzotriazol (abgekürzt HOBt) ist ein wichtiges Reagenz in der Peptidsynthese sowohl in Lösung als auch in fester Phase. HOBt wird benutzt, um einen sogenannten Aktivester aus einer durch ein Carbodiimid aktivierten Carbonsäure (meist einer geschützten Aminosäure) herzustellen.^[17] Diese Aktivester reagieren mit Aminen zu den entsprechenden Peptidbindungen (oder besser Amiden). Die Reaktion mit HOBt als Hilfsreagenz zeichnet sich durch eine racemisierungsarme Reaktion aus, findet bei Raumtemperatur statt und hat in der Regel bessere Ausbeuten im Vergleich zu direkten Kupplungen. Alternativ wird unter anderem HATU, HBTU, TBTU oder 1-Hydroxy-7-azabenzotriazol (HOAT) verwendet.^[18]

Mechanismus der Amidierung mit HOBt

Literatur

• W. C. Chan, P. D. White: Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis. Reprint 2004, Oxford University Press, ISBN 0-19-963724-5.