stringtranslate.com

реакция Шмидта

В органической химии реакция Шмидта — это органическая реакция , в которой азид реагирует с карбонильным производным, обычно альдегидом , кетоном или карбоновой кислотой , в кислых условиях с образованием амина или амида с выделением азота . [1] [2] [3] Она названа в честь Карла Фридриха Шмидта (1887–1971), который впервые сообщил о ней в 1924 году, успешно превратив бензофенон и азотистоводородную кислоту в бензанилид . [4] Внутримолекулярная реакция не была описана до 1991 года [5], но стала важной в синтезе природных продуктов. [6] Реакция эффективна с карбоновыми кислотами с образованием аминов (выше) и с кетонами с образованием амидов (ниже).

Механизм реакции

Реакция тесно связана с перегруппировкой Курциуса, за исключением того, что в этой реакции ацилазид получается в результате реакции карбоновой кислоты с азотистоводородной кислотой через протонированную карбоновую кислоту в процессе, похожем на этерификацию Фишера . Альтернатива, включающая образование ацилий-иона, становится более важной, когда реакция происходит в концентрированной кислоте (>90% серной кислоты ). [7] (В перегруппировке Курциуса азид натрия и ацилхлорид объединяются для количественного получения промежуточного ацилазида, а остальная часть реакции происходит в нейтральных условиях.)

Реакция Шмидта карбоновой кислоты начинается с ацилий- иона 1, полученного в результате протонирования и потери воды. Реакция с азотистоводородной кислотой образует протонированный азидокетон 2 , который вступает в реакцию перегруппировки с алкильной группой R, мигрируя по связи CN с отщеплением азота. Протонированный изоцианат подвергается атаке воды, образуя карбамат 4 , который после депротонирования теряет диоксид углерода в амине .

Механизм реакции образования амина из карбоновой кислоты по реакции Шмидта.
Механизм реакции образования амина из карбоновой кислоты по реакции Шмидта.

В механизме реакции Шмидта кетонов карбонильная группа активируется протонированием для нуклеофильного присоединения азидом, образуя азидогидрин 3 , который теряет воду в реакции элиминирования до диазоиминия 5. Одна из алкильных или арильных групп мигрирует от углерода к азоту с потерей азота, давая промежуточный нитрилий 6 , как в перегруппировке Бекмана . Атака водой превращает 6 в протонированную имидиновую кислоту 7 , которая претерпевает потерю протона, достигая таутомера имидиновой кислоты конечного амида . В альтернативном механизме миграция происходит в 9 , непосредственно после протонирования промежуточного соединения 3 , аналогично окислению Байера-Виллигера, давая протонированный амид 10. Потеря протона снова дает амид. Было высказано предположение, что дегидратация до 3 с получением 5 (и, следовательно, пути Бекмана) благоприятствует неводным кислотам, таким как концентрированная H 2 SO 4 , в то время как водные кислоты, такие как концентрированная HCl, благоприятствуют миграции из 9 (путь Байера-Виллигера). Эти возможности были использованы для учета того факта, что для определенных субстратов, таких как α-тетралон , группа, которая мигрирует, иногда может меняться в зависимости от используемых условий, чтобы доставить один из двух возможных амидов. [8]

Два предложенных механизма реакции образования амида из кетона посредством реакции Шмидта
Два предложенных механизма реакции образования амида из кетона посредством реакции Шмидта


Реакции с участием алкилазидов

Область действия этой реакции была расширена до реакций карбонилов с алкилазидами RN 3. Это расширение было впервые описано JH Boyer в 1955 году [9] (отсюда и название реакция Boyer ), например, реакция 3-нитробензальдегида с β-азидоэтанолом:

Реакция Бойера

Изменения, включающие внутримолекулярные реакции Шмидта, известны с 1991 года. [5] Это реакции аннелирования , которые имеют некоторую полезность в синтезе природных продуктов; [6] [10] таких как лактамы [11] и алкалоиды . [12]

Внутримолекулярная реакция Шмидта

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Плагенс, Андреас; Лауэ, Томас М. (2005). Названные органические реакции (2-е изд.). Чичестер: John Wiley & Sons. ISBN 0-470-01041-X.
  2. ^ Вольф, Ганс (2011). «Реакция Шмидта». Органические реакции : 307–336. doi :10.1002/0471264180.or003.08. ISBN 978-0471264187.
  3. ^ Лэнг, С.; Мерфи, Дж. А. (2006). «Азидные перегруппировки в электронно-дефицитных системах». Chem. Soc. Rev. 35 ( 2): 146–156. doi :10.1039/B505080D. PMID  16444296.
  4. ^ Шмидт, К.Ф. (1924). «Убер ден Имин-Рест». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (серии A и B) . 57 (4): 704–723. дои : 10.1002/cber.19240570423.
  5. ^ ab Джеффри Об и Грегори Л. Миллиган (1991). «Внутримолекулярная реакция Шмидта алкилазидов». J. Am. Chem. Soc. 113 (23): 8965–8966. doi :10.1021/ja00023a065.
  6. ^ ab Nyfeler, Erich; Renaud, Philippe (24 мая 2006 г.). «Внутримолекулярная реакция Шмидта: применение в синтезе природных продуктов». CHIMIA International Journal for Chemistry . 60 (5): 276–284. doi : 10.2533/000942906777674714 .
  7. ^ Колдобский, ГИ; Островский, Владимир А; Гидаспов, БВ (1978-11-30). "Реакция Шмидта с альдегидами и карбоновыми кислотами". Журнал химической науки . 47 (11): 1084–1094. Bibcode :1978RuCRv..47.1084K. doi :10.1070/rc1978v047n11abeh002294. ISSN  0036-021X. S2CID  250898289.
  8. ^ Кросби, Ян Т.; Шин, Джеймс К.; Капуано, Бен (2010). «Применение реакции Шмидта и перегруппировки Бекмана к синтезу бициклических лактамов: некоторые механистические соображения». Australian Journal of Chemistry . 63 (2): 211. doi :10.1071/CH09402. ISSN  0004-9425.
  9. ^ JH Boyer & J. Hamer (1955). «Кислотно-катализируемая реакция алкилазидов на карбонильные соединения». J. Am. Chem. Soc. 77 (4): 951–954. doi :10.1021/ja01609a045.
  10. ^ Миллиган, Грегори Л.; Моссман, Крейг Дж.; Об, Джеффри (октябрь 1995 г.). «Внутримолекулярные реакции Шмидта алкилазидов с кетонами: область применения и стереохимические исследования». Журнал Американского химического общества . 117 (42): 10449–10459. doi :10.1021/ja00147a006.
  11. ^ Лей Яо и Джеффри Обэ (2007). «Cation–π Control of Regiochemistry of Intramolecular Schmidt Reactions en Route to Bridged Bicyclic Lactams» (Сообщение) . J. Am. Chem. Soc. 129 (10): 2766–2767. doi :10.1021/ja068919r. PMC 2596723. PMID  17302421 .  
  12. ^ Wrobleski, Aaron; Sahasrabudhe, Kiran; Aubé, Jeffrey (май 2004 г.). «Асимметричный полный синтез алкалоидов дендробатидов: получение индолизидина 251F и его 3-десметилового аналога с использованием стратегии внутримолекулярной реакции Шмидта». Журнал Американского химического общества . 126 (17): 5475–5481. doi :10.1021/ja0320018. PMID  15113219.