Реакция Штаудингера

См. также: Биоортогональные реакции

Реакция Штаудингера — метод синтеза фосфазенов (иминофосфоранов) взаимодействием азидами и фосфинами (или фосфитами), открыт в 1919 году Германом Штаудингером^[1][2]:

R₃P + R'N₃ ${\displaystyle \to }$ R₃P=NR' + N₂

Фосфазены, образовавшиеся в реакции, затем вводятся в дальнейшие превращения. Так, гидролиз фосфазенов, ведущий к образованию амина и фосфиноксида используется в качестве метода мягкого восстановления азидов в амины (восстановление по Штаудингеру):

${\displaystyle {\mathsf {R_{3}P{\text{=}}NR^{1}+H_{2}O\rightarrow R^{1}NH_{2}+R_{3}P{\text{=}}O}}}$

Взаимодействие фосфазенов с карбонильными соединениями используется как метод синтеза иминов (иминирование по Штаудингеру):

${\displaystyle {\mathsf {R_{3}P{\text{=}}NR^{1}+R_{2}^{2}CO\rightarrow R_{2}^{2}C{\text{=}}NR^{1}+R_{3}P{\text{=}}O}}}$,

при использовании в качестве карбонильного компонента изоцианатов такое иминирование ведет к образованию карбодиимидов:

R₃P=NR¹ + R²N=C=O ${\displaystyle \to }$ R²N=C=NR¹ + R₃PO

Механизм реакции

В основе реакции лежит нуклеофильное присоединение фосфина к терминальному атому азота азидной группы с образованием фосфазида. После образования циклического интермедиата и отщепления молекулярного азота образуется иминофосфоран, который также можно представить в аза-илидной форме с разделением зарядов.

Модификации

В 2000 группой К. Бертоцци была предложена модификация реакции Штаудингера^[3], в которой была применена электрофильная ловушка — метиловый эфир карбоновой кислоты, улавливающий аза-илидный интермедиат с образованием амида и окиси фосфина. В отличие от обычной реакции Штаудингера, в данном случае оба продукта ковалентно связаны, поэтому такая модификация получила название «лигирование по Штаудингеру» и широко применялась в химической биологии и биоконъюгации^[4].