Tschitschibabin-Reaktion: Übungen und Mechanismus
Das starke Nukleophil NH₂⁻ greift Pyridin an C2 neben dem N an. Das N nimmt die negative Ladung auf, dann geht ein Hydrid ab: 2-Aminopyridin.
Beispiel
Pyridin ist elektronenarm und wird von starken Nukleophilen angegriffen, bevorzugt an C2 neben dem N. Amid addiert, die negative Ladung sitzt auf dem N. Dann wird ein Hydrid abgespalten (H₂ entweicht), es entsteht 2-Aminopyridin.
Mechanismus Schritt für Schritt
- 1
NH₂⁻ addiert an C2 des Pyridins (das N koordiniert an Na⁺); es entsteht ein anionischer σ-Komplex mit der Ladung am N.
- 2
Ein Hydrid-Ion wird abgespalten und reagiert mit NH₃ bzw. dem Produkt zu H₂; der Ring ist wieder aromatisch.
- 3
Die wässrige Aufarbeitung protoniert das Amid-Salz zu 2-Aminopyridin.
Übungsaufgaben
Welches Produkt entsteht, welches Reagenz braucht es? Nach jeder Antwort siehst du die Erklärung.
Welches Hauptprodukt entsteht?
Hintergrund
Was ist die Chichibabin-Reaktion?
Die Chichibabin-Reaktion (deutsch auch Tschitschibabin-Reaktion) ist die direkte Aminierung von Pyridin und verwandten Stickstoff-Heterocyclen mit Natriumamid zu 2-Aminopyridin. Sie ist das Lehrbuchbeispiel einer nucleophilen Substitution von Wasserstoff: Ersetzt wird kein Halogen, sondern ein Hydrid. Beschrieben hat sie der russische Chemiker Alexei Tschitschibabin 1914.
Bedingungen und woran man den Verlauf erkennt
Pyridin wird mit Natriumamid in einem hoch siedenden, inerten Lösungsmittel erhitzt. Die Mischung färbt sich durch den anionischen σ-Komplex tiefrot, und Wasserstoff entweicht; das Ende der Gasentwicklung zeigt das Ende der Reaktion an. Erst die wässrige Aufarbeitung macht aus dem Natriumsalz das freie 2-Aminopyridin.
Andere Heterocyclen und Substituenten
Chinolin reagiert zu 2-Aminochinolin, Isochinolin an C1, Acridin an C9. Ist C2 schon besetzt, greift das Amid an C6 an; sind beide Positionen neben dem Stickstoff blockiert, kann C4 reagieren. Elektronenschiebende Gruppen bremsen die Reaktion, weil sie den Ring weniger elektronenarm machen.
Nebenprodukte und Grenzen
Mit Überschuss an Natriumamid und bei höherer Temperatur kann ein zweites Mal aminiert werden: Es entsteht 2,6-Diaminopyridin. Als Nebenreaktion kuppeln Pyridinringe zu Bipyridinen. Weil die Bedingungen stark basisch und heiß sind, vertragen viele funktionelle Gruppen die Reaktion nicht.
Wofür man 2-Aminopyridin braucht
2-Aminopyridin ist ein Baustein für Arzneistoffe, historisch etwa für das Sulfonamid Sulfapyridin und heute für Wirkstoffe wie das Antirheumatikum Piroxicam. Die Chichibabin-Reaktion ist deshalb auch technisch genutzt worden.
Typische Fehler
- C3 ist für Nukleophile ungünstig: Die negative Ladung könnte im Zwischenprodukt nicht auf das N verteilt werden.
- C4 ist zwar möglich, aber das Amid koordiniert am N und greift deshalb bevorzugt das benachbarte C2 an.
Oft verwechselt mit: Nukleophile Substitution an Halogenpyridinen · Elektrophile Substitution am Pyridin
Häufige Fragen
Was unterscheidet Pyridin von Benzol?
Das N ist elektronegativer als C und zieht Elektronendichte aus dem Ring: Elektrophile reagieren schlecht (wie bei Nitrobenzol), Nukleophile gut an C2 und C4. Das freie Elektronenpaar am N liegt in der Ringebene und macht Pyridin basisch (pKₛ des Pyridinium ≈ 5).
Warum ist das eine besondere Reaktion?
Hydrid ist normalerweise eine sehr schlechte Abgangsgruppe. Hier treibt die Rückgewinnung der Aromatizität (und die Bildung von H₂) die Reaktion an.
Was entsteht bei der Chichibabin-Reaktion?
Pyridin reagiert mit Natriumamid (NaNH₂) zu 2-Aminopyridin. Formal wird ein Hydrid (H⁻) durch NH₂⁻ ersetzt; das Hydrid verlässt das Molekül als H₂.
Warum greift das Amid an Position 2 an?
Beim Angriff an Position 2 (oder 4) liegt die negative Ladung im Zwischenprodukt auf dem elektronegativen Stickstoff und ist so stabilisiert. Position 2 ist meist bevorzugt.
Was entsteht bei der Chichibabin-Reaktion von Chinolin?
Chinolin wird ebenfalls neben dem Stickstoff aminiert und gibt 2-Aminochinolin. Beim Isochinolin greift das Amid an C1 an, beim Acridin an C9.
Unter welchen Bedingungen läuft die Reaktion?
Klassisch mit Natriumamid in einem heißen, inerten Lösungsmittel wie Toluol oder Xylol (etwa 100 bis 150 °C), danach wässrige Aufarbeitung. Für empfindliche Heterocyclen gibt es eine Variante mit Kaliumamid in flüssigem Ammoniak bei tiefer Temperatur und einem Oxidationsmittel, das das Hydrid abfängt.