ヒドラゾン

ヒドラゾンは、構造がR ¹ R ² C=N−NH ₂である有機化合物のクラスです。^{[ 1 ]}これらは、酸素 =O が = N−NH ₂官能基に置き換えられたケトンおよびアルデヒドに関連しています。これらは通常、ヒドラジンがケトンまたはアルデヒドに作用することによって生成されます。^{[ 2 ] [ 3 ]}

ヒドラジン、その水和物[ ^{4 ] [ 5 ]}、および様々な有機ヒドラジンは^、アルデヒドやケトンと反応してヒドラゾンを生成する。

フェニルヒドラジンは還元糖と反応してオサゾンと呼ばれるヒドラゾンを形成し、これはドイツの化学者エミール・フィッシャーによって単糖類を識別するための試験として開発されました。^{[ 6 ] [ 7 ]} 1,3-ジケトモイティを持つヒドラゾンも文献で知られています。^{[ 8 ]}

より一般的には、ジアゾニウムイオンはジャップ・クリンゲマン反応において炭素酸と反応し、ジアゾ中間体の互変異性転位を経てヒドラゾンを生成する。^{[ 9 ]}

ヒドラゾンは、ケトンやアルデヒドの様々な分析の基礎となる物質である。例えば、シリカ吸着剤にジニトロフェニルヒドラジンをコーティングしたものが吸着カートリッジの基盤となる。ヒドラゾンはその後、UV検出器を備えた高速液体クロマトグラフィー（HPLC）によって溶出・分析される。

カルボニルシアニド-p-トリフルオロメトキシフェニルヒドラゾン（FCCPと略記）という化合物は、分子生物学における酸化的リン酸化において、 ATP合成と酸素還元を分離する ために使用される。

ヒドラゾンはバイオコンジュゲーション戦略の基礎です。^{[ 11 ] [ 12 ]}ヒドラゾンベースのカップリング法は、医療バイオテクノロジーにおいて、特定の種類の癌細胞に対する抗体などの標的抗体に薬剤を結合するために使用されています（ADCを参照）。ヒドラゾンベースの結合は中性pH（血液中）では安定ですが、細胞のリソソームの酸性環境では急速に分解されます。これにより薬剤は細胞内に放出され、そこでその機能を発揮します。^{[ 13 ]}

ヒドラゾンは、二重結合した「イミン窒素」と単結合した「アミン窒素」という2つのヘテロ原子を持つ。反応性は主にアミン窒素に由来し、アミン窒素は塩基性で求核性である。アミン窒素が置換されていない場合、ヒドラゾンは2当量のカルボニルと縮合してアジンを生成することができる。例：^{[ 14 ] [ 15 ]}

窒素原子は、二重結合した炭素原子での負電荷の発生を安定化させ、カルボニルを反転させる。アルデヒドヒドラゾンはそこで求電子置換反応を起こす。例えば、ベンジリウムカチオンは反応して対応するケトンヒドラゾンを生成する。^{[ 16 ]}塩基中では、単純に脱プロトン化される。オキシム脱水反応 と同様に、アミン窒素が脱離してニトリルを生成する。^{[ 17 ]}

塩基中におけるケトンヒドラゾンの挙動は、失うアルデヒドプロトンがないため、より複雑である。アミン窒素が置換されていない場合、分子はウォルフ・キッシュナー還元を受けることができる。すなわち、まずアミン窒素で脱プロトン化され、次に炭素で再プロトン化される。生成したヒドラゾ化合物は不安定でアルカンに分解するが、^{[ 18 ]}グリニャール反応のような付加反応を行うために捕捉することができる。^{[ 19 ]}

アミン窒素が完全に置換されている場合、次に脱離するプロトンは二重結合炭素のα位にあり、従来のカルボニル極性が回復する。^{[ 20 ]}そのため、アミン窒素はキラル補助基を 導入するのに都合の良い場所である。^{[ 21 ]} この考え方は、Enders SAMP/RAMPアルキル化とその派生反応である。^{[ 22 ]}

加水分解は、別の極性反転を必要とするため、一般的にヒドラゾンにとっては難しい反応である。しかしながら、アルキルヒドラゾンは、類似のオキシムよりも10 ²～ 10 ³倍加水分解されやすい。^{[ 23 ]}この反応はBiCl ₃酸触媒 で確実に行うことができる。^{[ 17 ]} あるいは、アミン窒素の塩基性を低下させるアシル化により、トシル酸による加水分解が可能になる。^{[ 24 ]}

他の反応では、ヒドラゾンがジアゾおよびアルケン官能基と類似していることを利用している。シャピロ反応とその派生反応（ヒドラゾンヨウ素化およびバンフォード-スティーブンス反応）では、α脱離によりスルホンアミドヒドラゾンがジアゾに変換され、その後ビニル化合物に分解する。^{[ 25 ]}レミュー-ジョンソン酸化 の変種では、強力な酸化剤がイミン窒素の炭素との二重結合を過酸化し、カルボニルとニトロソアミンを再生する。^{[ 17 ]}

還元剤の中には窒素-窒素結合を切断するものもある。^{[ 17 ]}

• ヒドラゾン
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  ベンゾフェノンヒドラゾン、代表的なヒドラゾン
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  カルボニルシアニドm-クロロフェニルヒドラゾン
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  ジロミトリン（アセトアルデヒドメチルホルミルヒドラゾン）は毒素である
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  ジヒドララジンは降圧剤である。
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  ベンゾフェノンのDNP由来ヒドラゾンのX線構造。選択されたパラメータ：C=N、128 pm；NN、138 pm、NNC(Ar)、119 pm ^{[ 26 ]}

• アゾ化合物
• イミネ
• ニトロソアミン
• 炭素-窒素二重結合の水素化