Beckmann重排反应

chem 有机方法 4.0W+ 0

肟在酸催化下重排得到酰胺的反应,被称为 Beckmann重排反应。各种强质子酸,路易斯酸和各种能与肟羟基形成好的离去基团的化合物(如TsCl,PCl5,TCT等)都可以引发反应。反应条件剧烈(大于130 °C,需要加入大量的酸),含有敏感基团的底物不适合此反应。此反应的立体化学结果是可以预测的:与氮原子相连的离去基团处于反式的基团发生迁移。如果肟是异构体混合物,则会生成两种产物。此反应中氢原子不会发生迁移,因此不能通过此反应制备N上无取代基的酰胺。

此反应与Hofmann重排 Schmidt反应 Curtius重排 类似,反应中会形成带正电的氮原子, 会发生烷基迁移。

反应机理

一、质子酸催化机理

肟顺反异构的互变有很高的能垒,反应中首先肟的氧原子质子化,处在反位的烷基迁移到氮原子上,与此同时N-O键断裂,脱水,进而形成腈正离子中间体,加一分子水,脱质子,异构化得到酰胺。

Beckmann重排反应  第1张

二、PCl 5催化

机理类似,磷氧化物作为离去基团,引发重排。

Beckmann重排反应  第2张

底物的离去基团都是反式迁移。

反应实例

Beckmann重排反应  第3张

Beckmann重排反应  第4张

Beckmann重排反应  第5张

【 Synth. Commun. 2000, 30, 2105-2011】

【 Synth. Commun. 2001, 31, 2047-2050】

Synthesis 2002, 1057-1059

Tetrahedron Lett. 200344 , 755-756

【 Org. Lett. 2005, 7, 2067-2069】

Synthesis 2010, 1771-1776

【 J. Org. Chem. 201075 , 1197-1202

【 Synlett 201425 , 665-670

【 J. Org. Chem. , 2018, 83, 2040-2049】

【 Synlett , 2018, 29, 1465-1468】

另外有一些非常规的 Beckmann重排反应,迁移片段迁移后,可以得到稳定的腈类化合物和稳定的碳正离子,相当于 Ritter反应 的逆反应。

Beckmann重排反应  第6张

Beckmann重排反应  第7张

Ernst Otto Beckmann (1853-1923) 生于德国索伦根,在莱比锡大学学习化学和药学。除了Beckmann反应,他还发明了Beckmann温度计,是一种可准确到0.001℃的示差温度计,可用于通过凝固点法和沸点法测量分子量。

相关文献

1. Beckmann, E. Chem. Ber. 1886, 89, 988.

2. Gawley, R. E. Org. React. 1988, 35, 1-420. (Review).

3. Thakur, A. J.; Boruah, A.; Prajapati, D.; Sandhu, J. S. Synth. Commun. 2000, 30, 2005-2011.

4. Khodaei, M. M.; Meybodi, F. A.; Rezai, N.; Salehi, P. Synth. Commun. 2001, 31, 2047-2050.

5. Torisawa, Y.; Nishi, T.; Minamikawa, J.-i. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2002, 12, 387-390.

6. Hilmey, D. G.; Paquette, L. A. Org. Lett. 2005, 7, 2067-2069.

11. Kumar, R. R.; Vanitha, K. A.; Balasubramanian, M. Beckmann Rearrangement. In Name Reactions for Homologations-Part II; Li, J. J., Ed.; Wiley: Hoboken, NJ, 2009, pp 274-292. (Review).

12. Faraldos, J. A.; Kariuki, B. M.; Coates, R. M. Org. Lett. 2011, 13, 836-839.


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