Structurally diverse pyridinium salts are quite familiar structures in many natural products and bioactive pharmaceuticals. Over the centuries, these privileged scaffolds have played an intriguing role in a wide range of research topics and, thus, this review aims at highlighting the pyridinium salts in terms of their synthetic routes, reactivity and their importance as pyridinium ionic liquids, as pyridinium ylides, as anti-microbial, anti-cancer, anti-malarial and anti-cholinesterase inhibitors, as well as their applications in materials science and biological issues related to gene delivery.

Pyridinium salts: from synthesis to reactivity and applications

Synthesen mit Hilfe von Pyridiniumsalzen

Cleavage of N-phenylpyridinium or N-vinylpyridinium salts with secondary aliphatic amines leads to aromatic amino compounds or enamines which are often unobtainable by other routes. The other fragment, glutacondialdehyde or its monoanil, gives azulenes, as shown by Ziegler and Hafner, as well as Konig; these compounds can also be prepared from alkylpyridinium salts with cyclopentadienylsodium (Hafner). Syntheses of labile aldehydes which are otherwise difficult to obtain and of α-ketocarboxylic acids, starting from pyridinium salts and proceeding via nitrones or α-cyanoanils, are illustrated by many new examples. Benzimidazoles, benzothiazoles, and amidines are accessible from pyridinium salts via nitrones or α-cyanoanils; cyanoanils can be transformed into quinoxalines (including xanthopterine), perimidines, etc. Furthermore, nitrosonaphthols and nitrosonaphthylamines react with pyridinium salts containing an active methylene group on the nitrogen, leading to new ring systems. Further synthetic possibilities arise from nucleophilic displacements of the pyridine in pyridinium salts by SN 2 reactions. Combination of the route via nitrones with the methods of Arndt-Eistert, Ortoleva-King, or with chloromethylation constitutes a significant enlargement of its range of application. The formation of α-cyanoanils from diazoketones permits synthesis of α-keto-β-amino acids from α-amino acids, or of phenylglyoxylic acids from benzoic acids by chain extension.

Syntheses Using Pyridinium Salts (IV)

Es wird der Versuch unternommen, wichtige Entwicklungen auf dem Gebiet der Organischen Synthese in den letzten 25 Jahren zu skizzieren und in die Zukunft zu projizieren. — Die wichtigsten Motive fur die Durchfuhrung einer Naturstoffsynthese existieren nicht mehr: Statt der Zielstruktur als solcher steht heute deren Funktion und Wirksamkeit im Mittelpunkt des Interesses. Inhibitoren mit Affinitat zu allen wichtigen Enzymen und Rezeptoren der belebten Natur werden zu Zielmolekulen. — Neue Synthesemethoden werden am ehesten auf dem Gebiet der biologisch-chemischen und der metallorganischen Chemie entdeckt werden. Enzyme, ganze Mikroorganismen oder Zellkulturen werden schon heute im Forschungslabor wie auch in der Industrie zur enantioselektiven Herstellung bestimmter Verbindungen verwendet. Durch den Entwurf geeigneter Analoga von Ubergangszustanden und Zwischenprodukten wird es zusatzlich moglich sein, unter Zuhilfenahme des Saugetier-Immunsystems und der Gentechnologie katalytisch wirksame monoklonale Antikorper fur praktisch beliebige Reaktionen herzustellen und vor allem im industriellen Masstab einzusetzen. Wirklich neue Reaktionen wird es wohl nur noch auf dem Gebiet der ubergangsmetallorganischen Chemie geben, die uns in den nachsten Jahren weitere „Wunderreagentien” bescheren wird. Bei den Derivaten der Hauptgruppenelemente („elementorganische” Chemie) werden schrittweise Verbesserungen in der Versuchsfuhrung und die Anwendung spezieller Techniken zu ungeahnter Effizienz und Selektivitat bekannter Prozesse fuhren. Das Schwergewicht wird bei allen Synthesemethoden auf der Suche nach katalytischen und enantioselektiven Varianten liegen: Es wird nicht lange dauern, bis fur alle Standardreaktionen, die von achiralen Edukten zu chiralen Produkten fuhren, entsprechende Modifikationen zur Verfugung stehen werden. Analytik, Spektroskopie, Strukturanalyse, Theorie und elektronische Datenverarbeitung sind fur den Fortschritt auf dem Gebiet der Synthese unentbehrlich. Nur durch diese „Hilfsmittel” werden immer grosere und kompliziertere Systeme mit den Methoden der Chemie, d. h. auf molekularer oder supramolekularer Ebene, erfasbar. — Zu allen erwahnten Themen werden Beispiele angefuhrt; eine sehr umfangreiche Literaturliste11 soll das weitere Studium erleichtern. — Wenn dieser Artikel dazu fuhrt, das weniger Kollegen als bisher die Organische Chemie als eine reife Wissenschaft ansehen und das der Nachwuchs erkennt, wie lebendig und kraftvoll die Organische Synthese sich neuen Zielen zuwendet und alte Traume Wirklichkeit werden last, hat er seinen Zweck erfullt.

Organische Synthese — wohin?

https://estudogeral.sib.uc.pt/bitstream/10316/8275/1/obra.pdf

Fritz Kröhnke

Papers

Über Enol‐Betaine (I. Mitteil.)

Über α‐Keto‐aldonitrone und eine neue Darstellungsweise von α‐Keto‐aldehyden

Über Säurespaltungen, besonders von gewissen Pyridiniumsalzen

Über Nitrone, II. Mitteil.

Synthese von Pyridinium-äthanolen durch eine neuartige Aldehyd-Kondensation (I. Mitteil.). (Experimentell mitbearbeitet von Kurt Fasold (F.)