реакция Шмидта
| реакция Шмидта | |
|---|---|
| Назван в честь | Карл Фридрих Шмидт |
| Тип реакции | Реакция перегруппировки |
| Идентификаторы | |
| Портал органической химии | реакция Шмидта |
| RSC Идентификатор онтологии | RXNO: 0000170 |
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 вытеснением азота . [1] [2] [3] Он назван в честь Карла Фридриха Шмидта (1887–1971), который впервые сообщил об этом в 1924 году, успешно превратив бензофенон и азотистоводородную кислоту в бензанилид . [4] О внутримолекулярной реакции не сообщалось до 1991 года. [5] но стал важным в синтезе натуральных продуктов. [6] Реакция эффективна с карбоновыми кислотами с образованием аминов (вверху) и с кетонами с образованием амидов (внизу).
Механизм реакции
[ редактировать ]Реакция тесно связана с перегруппировкой Курциуса, за исключением того, что в этой реакции ацилазид образуется в результате реакции карбоновой кислоты с азотистоводородной кислотой через протонированную карбоновую кислоту в процессе, сходном с этерификацией Фишера . Альтернатива, предполагающая образование иона ацилия, становится более важной, когда реакция протекает в концентрированной кислоте (> 90% серной кислоты ). [7] (При перегруппировке Курциуса азид натрия и ацилхлорид объединяются с образованием промежуточного ацилазида, а остальная часть реакции протекает в нейтральных условиях.)
Реакция Шмидта с карбоновой кислотой начинается с ацилия иона 1, полученного в результате протонирования и потери воды. При реакции с азотистоводородной кислотой образуется протонированный азидокетон 2 , который вступает в реакцию перегруппировки с алкильной группой R, мигрирующей по связи CN с вытеснением азота. Протонированный изоцианат подвергается воздействию воды с образованием карбамата 4 , который после депротонирования отдает углекислый амину газ .
В механизме реакции реакции Шмидта кетонов карбонильная группа активируется протонированием для нуклеофильного присоединения азидом, образуя азидогидрин 3 , который теряет воду в реакции отщепления до диазоиминия 5. Одна из алкильных или арильных групп мигрирует от углерода на азот с потерей азота с образованием нитрилиевого промежуточного продукта 6 , как в перегруппировке Бекмана . Атака водой превращает 6 в протонированную имидовую кислоту 7 , которая теряет протон, образуя таутомер имидовой кислоты конечного амида . В альтернативном механизме миграция происходит в точке 9 , непосредственно после протонирования промежуточного соединения 3 , аналогично реакции Байера-Виллигера с образованием протонированного амида 10 . Потеря протона снова дает амид. Было высказано предположение, что дегидратации до 3 с образованием 5 (и, следовательно, пути Бекмана) способствуют неводные кислоты, такие как конц. H 2 SO 4 , а водные кислоты типа конц. HCl благоприятствует миграции из 9 (путь Байера-Виллигера). Эти возможности были использованы для объяснения того факта, что для некоторых субстратов, таких как α-тетралон , мигрирующая группа может иногда меняться, в зависимости от используемых условий, для доставки любого из двух возможных амидов. [8]
Реакции с участием алкилазидов
[ редактировать ]Область применения этой реакции расширена до реакций карбонилов с алкилазидами RN 3 . Об этом расширении впервые сообщил Дж. Х. Бойер в 1955 году. [9] (отсюда и название реакция Бойера ), например, реакция м-нитробензальдегида с β-азидоэтанолом :
Варианты с участием внутримолекулярных реакций Шмидта известны с 1991 года. [5] Это реакции аннуляции , которые могут быть полезны при синтезе натуральных продуктов; [6] [10] такие как лактамы [11] и алкалоиды . [12]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Плагенс, Андреас; Лауэ, Томас М. (2005). Названные органические реакции (2-е изд.). Чичестер: Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-470-01041-Х .
- ^ Вольф, Ганс (2011). «Реакция Шмидта». Органические реакции : 307–336. дои : 10.1002/0471264180.или003.08 . ISBN 978-0471264187 .
- ^ Ланг, С.; Мерфи, Дж. А. (2006). «Азидные перегруппировки в электронодефицитных системах». хим. Соц. Преподобный . 35 (2): 146–156. дои : 10.1039/B505080D . ПМИД 16444296 .
- ^ Шмидт, К.Ф. (1924). «Об остатке Имина». Отчеты Немецкого химического общества (серии A и B) . 57 (4): 704–723. дои : 10.1002/cber.19240570423 .
- ^ Jump up to: а б Джеффри Оба и Грегори Л. Миллиган (1991). «Внутримолекулярная реакция Шмидта алкилазидов». Дж. Ам. хим. Соц. 113 (23): 8965–8966. дои : 10.1021/ja00023a065 .
- ^ Jump up to: а б Найфелер, Эрих; Рено, Филипп (24 мая 2006 г.). «Внутримолекулярная реакция Шмидта: применение в синтезе натуральных продуктов» . Международный химический журнал Chimia . 60 (5): 276–284. дои : 10.2533/000942906777674714 .
- ^ Колдобский Г.И.; Островский Владимир А; Гидаспов, Б.В. (30 ноября 1978). «Реакция Шмидта с альдегидами и карбоновыми кислотами». Российское химическое обозрение . 47 (11): 1084–1094. Бибкод : 1978RuCRv..47.1084K . дои : 10.1070/rc1978v047n11abeh002294 . ISSN 0036-021X . S2CID 250898289 .
- ^ Кросби, Ян Т.; Шин, Джеймс К.; Капуано, Бен (2010). «Применение реакции Шмидта и перегруппировки Бекмана к синтезу бициклических лактамов: некоторые механистические соображения». Австралийский химический журнал . 63 (2): 211. дои : 10.1071/CH09402 . ISSN 0004-9425 .
- ^ Дж. Х. Бойер и Дж. Хамер (1955). «Кислотно-катализируемая реакция алкилазидов с карбонильными соединениями». Дж. Ам. хим. Соц. 77 (4): 951–954. дои : 10.1021/ja01609a045 .
- ^ 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. дои : 10.1021/ja00147a006 .
- ^ Лей Яо и Джеффри Оба (2007). «Катион – π-контроль региохимии внутримолекулярных реакций Шмидта на пути к мостиковым бициклическим лактамам» (сообщение) . Дж. Ам. хим. Соц. 129 (10): 2766–2767. дои : 10.1021/ja068919r . ПМЦ 2596723 . ПМИД 17302421 .
- ^ Вроблески, Аарон; Сахасрабудхе, Киран; Обе, Джеффри (май 2004 г.). «Асимметричный полный синтез дендробатидных алкалоидов: получение индолизидина 251F и его 3-десметилового аналога с использованием стратегии внутримолекулярной реакции Шмидта». Журнал Американского химического общества . 126 (17): 5475–5481. дои : 10.1021/ja0320018 . ПМИД 15113219 .