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【经典化学反应】Beckmann重排反应

来源:化学加      2017-03-27
导读:Beckmann重排反应,即Beckmann rearrangement, 是指酮肟在酸性条件下重排生成酰胺的反应。这也是基础有机化学中的一个非常重要的反应,用来形成酰胺或者内酰胺。

图 1 Beckmann重排反应

反应的机理是:首先酸活化酮肟中的羟基使其形成易离去基,接着,处于羟基反侧的烷基带着一对电子迁移到氮原子上,得到亚胺碳正离子(和氰基氮正离子为共振式),水进攻碳正离子再互变异构得到酰胺。通常认为,该反应中烷基的迁移和离去基的离去是协同的过程,同时发生的。如果迁移的烷基中带有手性基团,则手性保持不变。虽然从机理上讲,该反应得到酮肟羟基反侧的烷基迁移的酰胺,但如果在反应条件中,酮肟先发生异构化,则有可能得到两种酰胺的混合物。

 2 Beckmann重排反应的机理

传统的Beckmann重排反应中,用硫酸、盐酸/醋酸酐/醋酸体系或者多聚磷酸反应,往往需要较高的温度(大于130℃近年来,化学家们发展了许多Lewis酸如AlCl3InCl3等催化的Beckmann重排反应或者微波促进的Beckmann重排,都可以在较温和的条件下进行反应。

 3 Tiemunn重排反应

如图3所示,如果是胺基取代的酮肟发生Beckmann重排反应,则得到相应的脲,该反应也叫做Tiemunn Rearrangement

如果酮肟羟基反侧的烷基为季碳,则有可能得到脱水产物,得到腈化合物。

Chem. Comm. 19976 , 599–600

 4 酮肟羟基反侧的烷基为季碳时的反应

Beckmann重排反应最主要的应用就是环己酮肟重排得到七元环内酰胺,这是合成尼龙-6的单体。内酰胺单体在高温下水解得氨基己酸,然后在高温下聚合制得尼龙-6

Org. Lett20002, 2373-2376

 5 Beckmann重排反应应用举例一

如图5所示,2000年,James D. White教授在(−)-Ibogamine的不对称全合成过程中就用到了Beckmann重排反应,六元环酮肟在对甲苯磺酰氯、三乙胺、4-氮氮二甲氨基吡啶条件下先把酮肟羟基转化为OTs易离去基,接着发生Beckmann重排反应得到七元环内酰胺,最后再经胺基取代反应关环、吲哚环合成反应等简洁高效地完成了(−)-Ibogamine的不对称全合成。

2016年,印度的Santosh B. Mhaske课题组发展了自由基Beckmann重排反应,在过硫酸铵和DMSO条件下加热,先生硫自由基,硫自由基进攻酮肟中的亚胺碳,生成氮自由基,互变异构成氧自由基,进而形成氮氧杂三元环,开环后形成酰胺,从形式上看是和酮肟羟基顺侧的烷基或者芳基迁移的,而且这也是制备芳基酰胺的好方法,19个例子都取得了良好的收率,作者还把该自由基Beckmann重排反应用于了天然产物的形式全合成中,非常高效。

Org. Lett201618, 3450−3453

 6 Beckmann重排反应应用举例二


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