Hidrazona

Las hidrazonas son una clase de compuestos orgánicos con la estructura R ¹ R ² C=N−NH ₂ . ^{[ 1 ]} Están relacionadas con las cetonas y los aldehídos por la sustitución del oxígeno =O por el grupo funcional = N−NH ₂ . Se forman generalmente por la acción de la hidrazina sobre cetonas o aldehídos. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

La hidrazina , su hidrato , ^{[ 4 ] [ 5 ]} y varias organohidrazinas reaccionan con aldehídos y cetonas para dar hidrazonas:

La fenilhidrazina reacciona con azúcares reductores para formar hidrazonas conocidas como osazonas , desarrolladas por el químico alemán Emil Fischer como prueba para diferenciar monosacáridos . ^{[ 6 ] [ 7 ]} También se conocen en la literatura hidrazonas con 1,3-dicetomoidad. ^{[ 8 ]}

De manera más general, los iones diazonio reaccionan con ácidos de carbono en la reacción de Japp-Klingemann para dar hidrazonas mediante un reordenamiento tautomérico de un intermedio diazo . ^{[ 9 ]}

Las hidrazonas son la base de diversos análisis de cetonas y aldehídos. Por ejemplo, la dinitrofenilhidrazina recubierta sobre un adsorbente de sílice constituye la base de un cartucho de adsorción . Posteriormente, las hidrazonas se eluyen y analizan mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) con detector UV .

El compuesto carbonil cianuro- p -trifluorometoxifenilhidrazona (abreviado como FCCP) se utiliza para desacoplar la síntesis de ATP y la reducción de oxígeno en la fosforilación oxidativa en biología molecular .

Las hidrazonas son la base de las estrategias de bioconjugación . ^{[ 11 ] [ 12 ]} Los métodos de acoplamiento basados ​​en hidrazonas se utilizan en biotecnología médica para acoplar fármacos a anticuerpos específicos (véase ADC ), por ejemplo, anticuerpos contra un tipo determinado de célula cancerosa. El enlace basado en hidrazona es estable a pH neutro (en la sangre), pero se destruye rápidamente en el entorno ácido de los lisosomas de la célula. De este modo, el fármaco se libera en la célula, donde ejerce su función. ^{[ 13 ]}

Las hidrazonas contienen dos heteroátomos: un nitrógeno imínico con doble enlace y un nitrógeno amínico con enlace simple. La reactividad proviene predominantemente del nitrógeno amínico, que es básico y nucleofílico. Cuando el nitrógeno amínico no está sustituido, la hidrazona puede condensarse con un segundo equivalente de un carbonilo para dar azinas , por ejemplo: ^{[ 14 ] [ 15 ]}

El átomo de nitrógeno también estabiliza el desarrollo de carga negativa en el átomo de carbono con doble enlace, invirtiendo la polaridad del carbonilo. Las hidrazonas aldehídicas experimentan una sustitución electrofílica en ese punto; por ejemplo, los cationes bencilio reaccionan para dar la hidrazona cetónica correspondiente. ^{[ 16 ]} En medio básico, simplemente se desprotonan: de forma similar a la deshidratación de oximas , eliminan el nitrógeno de la amina para dar un nitrilo . ^{[ 17 ]}

El comportamiento de las hidrazonas cetónicas en medio básico es más complejo, ya que carecen de un protón aldehídico que perder. Si el nitrógeno de la amina no está sustituido, la molécula puede sufrir la reducción de Wolff-Kishner : primero, se desprotona en el nitrógeno de la amina y luego se reprotona en el carbono. El compuesto hidrazo resultante es inestable y se descompone en un alcano, ^{[ 18 ]} pero puede interceptarse para realizar una adición tipo Grignard . ^{[ 19 ]}

Si el nitrógeno de la amina se sustituye completamente, el siguiente protón que se desprende queda en posición α respecto al carbono con doble enlace, restaurando la polaridad convencional del carbonilo . ^{[ 20 ]} Por lo tanto, el nitrógeno de la amina es una ubicación conveniente para un auxiliar quiral . ^{[ 21 ]} Esta idea es la alquilación SAMP/RAMP de Enders y sus derivados. ^{[ 22 ]}

La hidrólisis, que requeriría otra inversión de polaridad, es generalmente una reacción difícil para las hidrazonas. Sin embargo, las alquilhidrazonas son entre ^10² y 10³ ^veces más susceptibles a la hidrólisis que las oximas análogas . ^{[ 23 ]} La reacción puede realizarse de forma fiable con catálisis ácida _de BiCl₃ . ^{[ 17 ]} Alternativamente, la acilación del nitrógeno de la amina, que reduce su basicidad, hace posible la hidrólisis con ácido tosílico . ^{[ 24 ]}

Otras reacciones explotan la similitud de las hidrazonas con las funcionalidades diazo y alqueno . En la reacción de Shapiro y sus derivados ( yodación de hidrazonas y reacción de Bamford-Stevens ), la eliminación α convierte una sulfonamidrazona en diazo, que luego se descompone en compuestos vinílicos . ^{[ 25 ]} En variantes de la oxidación de Lemieux-Johnson , oxidantes fuertes peroxidan el doble enlace del nitrógeno de la imina con el carbono, recuperando el carbonilo y una nitrosamina . ^{[ 17 ]}

Algunos reductores rompen el enlace nitrógeno-nitrógeno. ^{[ 17 ]}

• hidrazonas
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  Hidrazona de benzofenona, una hidrazona ilustrativa.
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  cianuro de carbonilo m- clorofenil hidrazona
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  Giromitrina (acetaldehído metilformilhidrazona), una toxina
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  Dihidralazina , un fármaco antihipertensivo
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  Estructura de rayos X de la hidrazona de benzofenona derivada de DNP . Parámetros seleccionados: C=N, 128 pm; NN, 138 pm, NNC(Ar), 119 pm ^{[ 26 ]}

• compuesto azoico
• Imine
• Nitrosamina
• Hidrogenación de los enlaces dobles carbono-nitrógeno