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Beckmann重排,发现于1886年,是一类强大的构建酰胺和内酰胺的工具,一个重要应用是在工业化学中大规模制备聚酰胺尼龙6和尼龙12聚合单体。
醛肟或酮肟在酸性条件下发生分子内重排,得到取代酰胺的反应叫贝克曼(Beckmann)重排。常见的酸性条件包括浓H2SO4、PCI5-醚溶液、HCl-乙酸-乙酸酐混合液、P2O5、SO3、(CF3CO)2O、多磷酸、多组分氧化物、分子筛等。
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。
传统方法需要强酸和高温等苛刻条件,不仅不环保还会形成许多副产物。近些年来化学家们发展了一些有机小分子催化的Beckmann重排,反应条件也温和了许多,下面分享几个案例。
实例1:
来源:J. Am. Chem. Soc.2005, 127, 32, 11240
Yamamoto等报道了首次用三聚氯氰催化酮肟类化合物的贝克曼重排反应合成酰胺类化合物,在这个反应中HCl或ZnCl2等作为三聚氯氰的助催化剂可以提高反应的效率。例如,在三聚氯氰(0.5mol%)和氯化锌(1mol%)的催化下,促进了环十二酮肟的贝克曼重排反应,以定量产率制备了氮杂十三烷-2-酮,该化合物可作为尼龙-12的起始原料。
实例2:
来源:Chem. Sci., 2010,1, 705
Lambert等报道了使用偕二氯环丙烯活化肟发生Beckmann重排反应,能快速的将肟转化为酰胺,表现出非常高的反应活性,这一方法也成功的应用于复杂甾体类化合物的大规模的制备。
可能的反应机理:
实例3:
来源:J. Org. Chem.2018, 83, 4, 2040
南京工业大学郭凯课题组报道了一种使用10mol%的二氯咪唑烷二酮类化合物(DCIDs)作为催化剂,促进Beckmann重排反应发生的合成策略,大多数反应10-30分钟完成,底物适用范围也比较广。
可能的反应机理:
来源:J. Org. Chem.2018, 83, 4, 2040
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