BOP-Cl可作为温和、有效的Beckman重排催化剂

Beckmann重排(BKR)是将酮肟转变为酰胺的一类重要反应，在工业上被成功地用于ω-己内酰胺和十二内酰胺的生产。

BKR催化剂最初采用Beckmann试剂(乙酸，盐酸和乙酸酐混合液)。传统工业化大生产中，采用硫酸作催化剂，并得到硫酸铵(氮肥)副产物。其它一些催化剂，如金属氧化物、PCl5、P2O5、氯磺酸、氨基磺酸、三聚氰氯(Cyanuric chloride)等，均可用于BKR，各有优缺点。

BOP-Cl是多肽合成的一个良好脱水剂，相比于其它BKR催化剂，具有更稳定、腐蚀性低且易控制的优点。研究发现BOP-Cl在苯乙酮肟经过Beckmann重排生成N-乙酰苯胺的反应中起着很好的催化作用(用量10 mol %，收率为99 %)。

其可能的反应机理如下：

如果这个机理正确，那么减少BOP-Cl的用量到5 mol %也应能很好地催化重排反应。而实验也表明，N-乙酰苯胺在此催化条件下反应1h后就获得较好收率(94%)。

与其它膦酰氯催化剂所做的对比试验发现，BOP-Cl的催化效果最好(见下图)。这可能是由于P原子上不同取代基导致P中心的电子效应造成的。

在该试验结果中也看出，各种反应溶剂中，以无水乙腈作溶剂效果最佳。

报道称路易斯酸，如ZnCl2在三聚氰氯催化BKR反应中起着较好的协同催化作用，如果三聚氰氯不存在的话，则ZnCl2没有催化活性。鉴于此，考察了一系列路易斯酸在BOP-Cl催化系统中的作用，结果发现路易斯酸有类似作用。从下表可发现ZnCl2具有最佳的协同催化作用。因此，反应中加入2 mol % ZnCl2协同催化，使BOP-Cl的用量可以减少到2 mol %。研究还发现反应中采用无水溶剂是获得高催化活性的关键。在5 mol %BOP-Cl存在下，分别加入0.33和1 eq水（以肟为基准），N-乙酰苯胺的收率分别只有55 %和5 %(反应8和9)。

进一步考察以无水乙腈为溶剂，BOP-Cl(2 mol %)，ZnCl2(2 mol %)协同催化BKR的应用范围。下表的数据表明，各种酮肟在该反应条件下均发生Beckmann重排反应并得到相应的酰胺，大多数在1h内反应完全且收率良好。有趣的是，在没有ZnCl2存在下，1 mol % BOP-Cl在二苯甲酮重排成相应的酰胺反应中具有很好的催化活性(反应1)。环十二酮肟在该条件下很容易转化成相应的十二内酰胺，收率达99 %(反应9)，它是尼龙生产所需的单体材料。然而环己酮肟用BOP-Cl催化则不活泼，反应活性和三聚氰氯类似。

总之，BOP-Cl是优秀的Beckmann重排反应催化剂。其基本反应条件为：

• 用量：5 mol %或 2 mol %

• ZnCl2协同催化，用量为2 mol %

• 反应溶剂：无水乙腈

• 反应温度：回流温度

—— Tetrahedron Letters, 2006, 47, 4861-4863.