Curtius重排有机化学
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库尔提斯重排反应[编辑](重定向自Curtius重排反应)库尔提斯重排反应(Curtius重排反应)是一个重排反应,首先由库尔提斯(Theodor Curtius)发现,反应中酰基叠氮重排生成异氰酸酯。
[1][2]关于此反应的综述参见:[3][4]。
产物可与一系列亲核试剂反应:与水作用水解得到胺;[5]与苯甲醇反应生成带有苄氧羰基保护基(Cbz)的胺类;[6]与叔丁醇作用生成带有叔丁氧羰基保护基(Boc)的胺类,用作有机合成中的重要中间体。
[7][8]羧酸1可通过与叠氮磷酸二苯酯2反应被转化为酰基叠氮3。
[9][10][11][12]目录[隐藏]∙ 1 反应机理∙ 2 延伸∙ 3 参考资料∙ 4 参见反应机理[编辑]反应中,酰基叠氮失去氮气生成酰基乃春(氮烯)2,然后烃基迅速迁移,生成产物异氰酸酯3:延伸[编辑]在Curtius重排反应的基础上,Darapasky递降反应(A. Darapsky, 1936)以α-氰基酯为原料,通过重排反应生成氨基酸。
[13]参考资料[编辑]1. ^ Curtius, T. Ber.1890, 23, 3023.2. ^ Curtius, T. J. Prakt. Chem.1894, 50, 275.3. ^ Smith, P. A. S. Org. React.1946, 3, 337-449. (Review)4. ^ Scriven, E. F.; Turnbull, K.; Chem. Rev.1988, 88, 297-368. Review5. ^ Kaiser, C.; Weinstock, J. Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p.910 (1988); Vol. 51,p.48 (1971).Article6. ^ Ende, D. J. a.; DeVries, K. M.; Clifford, P. J.; Brenek, S. J. Org. Proc. Res.Dev.1998, 2, 382-392.7. ^ Lebel, H.; Leogane, O.; Org. Lett.2005, 7(19),4107-4110. doi:10.1021/ol051428b8. ^ Shioiri, T.; Yamada, S. Organic Syntheses, Coll. Vol. 7, p.206 (1990); Vol. 62,p.187 (1984).Article9. ^ Shioiri, T.; Ninomiya, K.; Yamada, S. J. Am. Chem. Soc.1972, 94,6203-6205.doi:10.1021/ja00772a05210. ^ Ninomiya, K.; Shioiri, T.; Yamada, S. Tetrahedron1974, 30, 2151-2157.11. ^ Wolff, O.; Waldvogel, S. R. Synthesis2004, 1303-1305.12. ^ Jessup, P. J.; Petty, C. B.; Roos, J.; Overman, L. E. Organic Syntheses, Coll.Vol. 6, p.95 (1988); Vol. 59, p.1 (1979). Article13. ^/reactions/RXN051.htm(重定向自贝克曼重排)贝克曼重排反应(Beckmann rearrangement)是一个由酸催化的重排反应,反应物肟在酸的催化作用下重排为酰胺。
有机化学中重排反应有机化学中重排反应很早就被人们发现,研究并加以利用。
第一次被Wohler发现的,由无机化合物合成有机化合物,从而掀开有机化学神秘面纱的反应—加热氰酸铵而得到尿素,今天也被化学家归入重排反应的范畴。
一般地,在进攻试剂作用或者介质的影响下,有机分子发生原子或原子团的转移和电子云密度重新分布,或者重键位置改变,环的扩大或缩小,碳架发生了改变,等等,这样的反应称为是重排反应。
按照反应的机理,重排反应通常可分为亲核反应、亲电反应、自由基反应和周环反应四大类。
也有按照不同的标准,分成分子内重排和分子间重排,光学活性改变和不改变的重排反应,等等。
一、亲核重排重排反应中以亲核重排为最多,而亲核重排中又以1,2重排为最常见。
(一)亲核1,2重排的一般规律1.亲核1,2重排的三个步骤:离去基团离去,1,2基团迁移,亲核试剂进攻2.发生亲核1,2重排的条件(1)转变成更稳定的正离子(在非环系统中,有时也从较稳定的离子重排成较不稳定的离子)(2)转变成稳定的中性化合物(3)减小基团间的拥挤程度,减小环的张力等立体因素。
(4)进行重排的立体化学条件:带正电荷碳的空p轨道和相邻的C-Z键以及α碳和β碳应共平面或接近共平面(5)重排产物在产物中所占的比例不仅和正电荷的结果有关,而且和反应介质中存在的亲核试剂的亲核能力有关3.迁移基团的迁移能力(1)多由试验方法来确定基团的固有迁移能力(2)与迁移后正离子的稳定性有关(3)邻位协助作用(4)立体因素4.亲核1,2重排的立体化学:(1)迁移基:构象基本保持,没有发现过构型反转,有时有部分消旋(2)迁移终点:取决于离去及离去和迁移基进行迁移的相对时机5.记忆效应:后一次重排好像和第一次重排有关,中间体似乎记住了前一次重排过程(二) 亲核重排主要包括基团向碳正离子迁移,基团向羰基碳原子迁移,基团向碳烯碳原子迁移,基团向缺电子氮原子转移,基团向缺电氧原子的迁移,芳香族亲核重排,下面就这六种迁移作简要介绍:1.基团向碳正离子迁移:(1)Wagner-Meerwein重排:烃基或氢的1,2移位,于是醇重排成烯(2)片那醇重排:邻二醇在酸催化下会重排成醛和酮(3)Demyanov重排,Tiffeneau-Demyanov扩环以及有关反应(4)二烯酮-酚重排:4,4-二取代环己二烯酮经酸处理重排成3,4-二取代酚的反应(5)醛酮同系物的合成:醛或酮和重氮甲烷作用生成高一级的同系物(6)烯丙基重排:烯丙基系统中双键发生位移的反应2.基团向羰基碳原子迁移:(1) Benzil-Benzilic Acid重排:α-二酮经强碱处理会发生重排,生成α-羟基乙酸盐(2) 酸催化下醛酮的重排:在烃基的交换后,醛重排成酮,酮则重排成另一种酮3.基团向碳烯碳原子迁移:(1) Arndt-Eistert合成和Wolff重排:由羧酸经酰卤,重氮酮合成高一级同系物的方法(2) 其他的碳烯重排反应,主要是1,2氢迁移生成烯4.基团向缺电子氮原子转移:(1)Beckmann重排:醛肟或酮肟重排成酰胺(2)Hoffmann重排:氮上无取代基酰胺经溴及碱处理,脱羰生成伯胺(3)Curtius重排:酰基叠氮热分解生成异氰酸酯(4)Schmidt重排:酸、醛和酮在酸催化下和叠氮酸反应,生成胺、酰胺等的反应(5)Lossen重排:异羟肟酸及O-酰基衍生物经类似Hoffmann的重排生成少一个碳的胺(6)Neber重排:肟酮的磺酸酯在乙醇钾处理后水解生成α-氨基酮5.基团向缺电氧原子的迁移:(1)氢过氧化物的重排:氢过氧化物在酸催化下,O-O键断裂,同时烃基从碳原子迁移到氧原子上(2)Baeyer-Villiger重排:酮在酸催化下与过酸作用,在分子中插入氧生成酯的反应6.芳香族亲核重排:(1)芳羟胺重排(Bamberger重排):经硫酸处理重排成氨基酚(2)Sommelet-Hauser重排:苄基季胺盐经氨基钠等强碱处理重排成邻位取代的苄基叔胺二、自由基重排反应1.1,2迁移:比正离子重排反应少得多,主要发生在:(1)某些双自由基的1,2-烷基和氢(2)烯基(迁移的乙烯基若是环的一部分,则发生重排)2.非1,2迁移:多发生1,5迁移3.Barton反应:处于羟基δ位上的甲基氧化成醛基的反应4.Hofmann-loffler-freytag反应:质子化N-卤化胺经热分解或光解形成六氢吡啶等的反应。
有机重排反应详尽总结重排反应(rearrangement reaction)是分子的碳骨架发生重排生成结构异构体的化学反应,是有机反应中的一大类。
重排反应通常涉及取代基由一个原子转移到同一个分子中的另一个原子上的过程,现将有机重排反应进行一个详尽的总结。
(1)Amadori重排反应酸或碱催化下醛糖的N-糖苷(糖胺,glycosylamines)异构化生成1-胺基-1-脱氧酮糖的反应被称为Amadori重排反应。
此反应的底物和产物都称为“Amadori化合物”。
各种Lewis酸都已应用于此反应:CuCl2 , MgCl2 , HgBr2 , CdCl2 , AlCl3 , SnCl4 , etc。
此反应中只需催化量的酸就可以催化胺和醛糖反应,进而重排。
伯胺,仲胺,脂肪胺或芳香胺都可以发生此反应。
糖胺类化合物会发生复杂的美拉德反应(食物在烹饪或储藏过程中糖,胺,氨基酸和蛋白质等进行重排和降解)。
此反应中生成的黑色产物是由于发生了此类非酶褐变反应。
(2)Baker-Venkataraman重排贝克-文卡塔拉曼重排反应(Baker-Venkataraman重排)是2-乙酰氧基苯乙酮衍生物在碱作为催化剂之下生成1,3-二酮的反应。
这个反应常用于制造色酮和黄酮类化合物。
(3)Bamberger RearrangementN-芳基羟胺在强酸水溶液作用下重排为氨基苯酚的反应。
(4)Beckmann Rearrangement贝克曼重排反应(Beckman rearrangement)指醛肟或酮肟在酸催化下生成N-取代酰胺的亲核重排反应,反应中起催化作用的酸常用五氯化磷。
此反应是由德国化学家恩斯特·奥托·贝克曼发现并由此得名。
(5)Brook RearrangementC-Si→O-Si的离子性重排反应,从羟基硅烷到硅醚的转化。
Brook 重排反应的推动力是产物中键能较高的 Si-O 键的生成。
有机化学重排反应,总结有机化学重排反应总结1.Claisen克莱森重排烯丙基芳基醚在高温(200°C)下可以重排,生成烯丙基酚。
当烯丙基芳基醚的两个邻位未被取代基占满时,重排主要得到邻位产物,两个邻位均被取代基占据时,重排得到对位产物。
对位、邻位均被占满时不发生此类重排反应。
交叉反应实验证明:Claisen重排是分子内的重排。
采用g-碳14C 标记的烯丙基醚进行重排,重排后g-碳原子与苯环相连,碳碳双键发生位移。
两个邻位都被取代的芳基烯丙基酚,重排后则仍是a-碳原子与苯环相连。
反应机理Claisen 重排是个协同反应,中间经过一个环状过渡态,所以芳环上取代基的电子效应对重排无影响。
从烯丙基芳基醚重排为邻烯丙基酚经过一次[3,3]s 迁移和一次由酮式到烯醇式的互变异构;两个邻位都被取代基占据的烯丙基芳基酚重排时先经过一次[3,3]s 迁移到邻位(Claisen 重排),由于邻位已被取代基占据,无法发生互变异构,接着又发生一次[3,3]s 迁移(Cope 重排)到对位,然后经互变异构得到对位烯丙基酚。
取代的烯丙基芳基醚重排时,无论原来的烯丙基双键是Z-构型还是E-构型,重排后的新双键的构型都是E-型,这是因为重排反应所经过的六员环状过渡态具有稳定椅式构象的缘故。
反应实例Claisen 重排具有普遍性,在醚类化合物中,如果存在烯丙氧基与碳碳相连的结构,就有可能发生Claisen 重排。
2.Beckmann贝克曼重排肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排,生成相应的取代酰胺,如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺:反应机理在酸作用下,肟首先发生质子化,然后脱去一分子水,同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上,所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。
迁移基团如果是手性碳原子,则在迁移前后其构型不变,例如:反应实例3.Bamberger,E.重排苯基羟胺(N-羟基苯胺)和稀硫酸一起加热发生重排成对-氨基苯酚:在H2SO4-C2H5OH(或CH3OH)中重排生成对-乙氧基(或甲氧基)苯胺:其他芳基羟胺,它的环上的o-p位上未被取代者会起类似的重排。
有机化学中重排反应有机化学中重排反应很早就被人们发现,研究并加以利用。
第一次被Wohler发现的,由无机化合物合成有机化合物,从而掀开有机化学神秘面纱的反应—加热氰酸铵而得到尿素,今天也被化学家归入重排反应的范畴。
一般地,在进攻试剂作用或者介质的影响下,有机分子发生原子或原子团的转移和电子云密度重新分布,或者重键位置改变,环的扩大或缩小,碳架发生了改变,等等,这样的反应称为是重排反应。
按照反应的机理,重排反应通常可分为亲核反应、亲电反应、自由基反应和周环反应四大类。
也有按照不同的标准,分成分子内重排和分子间重排,光学活性改变和不改变的重排反应,等等。
一、亲核重排重排反应中以亲核重排为最多,而亲核重排中又以1,2重排为最常见。
(一)亲核1,2重排的一般规律1.亲核1,2重排的三个步骤:离去基团离去,1,2基团迁移,亲核试剂进攻2.发生亲核1,2重排的条件(1)转变成更稳定的正离子(在非环系统中,有时也从较稳定的离子重排成较不稳定的离子)(2)转变成稳定的中性化合物(3)减小基团间的拥挤程度,减小环的张力等立体因素。
(4)进行重排的立体化学条件:带正电荷碳的空p轨道和相邻的C-Z键以及α碳和β碳应共平面或接近共平面(5)重排产物在产物中所占的比例不仅和正电荷的结果有关,而且和反应介质中存在的亲核试剂的亲核能力有关3.迁移基团的迁移能力(1)多由试验方法来确定基团的固有迁移能力(2)与迁移后正离子的稳定性有关(3)邻位协助作用(4)立体因素4.亲核1,2重排的立体化学:(1)迁移基:构象基本保持,没有发现过构型反转,有时有部分消旋(2)迁移终点:取决于离去及离去和迁移基进行迁移的相对时机5.记忆效应:后一次重排好像和第一次重排有关,中间体似乎记住了前一次重排过程(二) 亲核重排主要包括基团向碳正离子迁移,基团向羰基碳原子迁移,基团向碳烯碳原子迁移,基团向缺电子氮原子转移,基团向缺电氧原子的迁移,芳香族亲核重排,下面就这六种迁移作简要介绍:1.基团向碳正离子迁移:(1)Wagner-Meerwein重排:烃基或氢的1,2移位,于是醇重排成烯(2)片那醇重排:邻二醇在酸催化下会重排成醛和酮(3)Demyanov重排,Tiffeneau-Demyanov扩环以及有关反应(4)二烯酮-酚重排:4,4-二取代环己二烯酮经酸处理重排成3,4-二取代酚的反应(5)醛酮同系物的合成:醛或酮和重氮甲烷作用生成高一级的同系物(6)烯丙基重排:烯丙基系统中双键发生位移的反应2.基团向羰基碳原子迁移:(1) Benzil-Benzilic Acid重排:α-二酮经强碱处理会发生重排,生成α-羟基乙酸盐(2) 酸催化下醛酮的重排:在烃基的交换后,醛重排成酮,酮则重排成另一种酮3.基团向碳烯碳原子迁移:(1) Arndt-Eistert合成和Wolff重排:由羧酸经酰卤,重氮酮合成高一级同系物的方法(2) 其他的碳烯重排反应,主要是1,2氢迁移生成烯4.基团向缺电子氮原子转移:(1)Beckmann重排:醛肟或酮肟重排成酰胺(2)Hoffmann重排:氮上无取代基酰胺经溴及碱处理,脱羰生成伯胺(3)Curtius重排:酰基叠氮热分解生成异氰酸酯(4)Schmidt重排:酸、醛和酮在酸催化下和叠氮酸反应,生成胺、酰胺等的反应(5)Lossen重排:异羟肟酸及O-酰基衍生物经类似Hoffmann的重排生成少一个碳的胺(6)Neber重排:肟酮的磺酸酯在乙醇钾处理后水解生成α-氨基酮5.基团向缺电氧原子的迁移:(1)氢过氧化物的重排:氢过氧化物在酸催化下,O-O键断裂,同时烃基从碳原子迁移到氧原子上(2)Baeyer-Villiger重排:酮在酸催化下与过酸作用,在分子中插入氧生成酯的反应6.芳香族亲核重排:(1)芳羟胺重排(Bamberger重排):经硫酸处理重排成氨基酚(2)Sommelet-Hauser重排:苄基季胺盐经氨基钠等强碱处理重排成邻位取代的苄基叔胺二、自由基重排反应1.1,2迁移:比正离子重排反应少得多,主要发生在:(1)某些双自由基的1,2-烷基和氢(2)烯基(迁移的乙烯基若是环的一部分,则发生重排)2.非1,2迁移:多发生1,5迁移3.Barton反应:处于羟基δ位上的甲基氧化成醛基的反应4.Hofmann-loffler-freytag反应:质子化N-卤化胺经热分解或光解形成六氢吡啶等的反应。