Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

-Гидрокси- и -галогенамиды дают альдегиды или кетоны.

R₂C(OH)CONH₂ + NaOBr à R₂C=O

Механизм перегруппировки Гофмана соответствует схеме, приве­денной ниже

Сначала амид бромируется по азоту с образованием N-бромамида, кото­рый является достаточно сильной NH-кислотой, способной отдавать протон иону ОН^-. Третья стадия, - собственно перегруппировка пред­ставляет собой [1,2]-сигматропный сдвиг. Возможно, что эта стадия на самом деле состоит из двух стадий: отщепления Вr^- с образованием нитрена и последующей миграции, однако большинство имеющихся данных говорит в пользу синхронного механизма.

Помимо брома, превратить амиды в изоцианаты можно и другими окислителями, например, тетраацетатом свинца Рb(ОСОСН₃)₄ или бис(трифторацетокси)иодозобензолом PhI(OCOCF₃)₂, который содержит трехвалентный иод.

26.5.2. Перегруппировка Курциуса

Пиролиз ацилазидов с образованием изоцианатов называется пере­группировкой Курциуса.

В отсутствие воды или спирта перегруппировка Курциуса дает изоцианаты с высоким выходом, но если реакцию вести в воде или спирте, то, как и при перегруппировке Гофмана, получаются амины, карбаматы или ацилмочевины. Реакция носит общий характер и приме­нима ко всем карбоновым кислотам: алифатическим, ароматическим, алициклическим, гетероциклическим, ненасыщенным и содержащим функ­циональные группы (см. гл. 18). Ацилазиды получают или из хлорангидридов кислот или действием НNО₂ на ацилгидразины.

Механизм сходен, с одной стороны, с механизмом перегруппировки Гофмана, а с другой стороны с механизмом перегруппировки Вольфа (см. раздел 26.4.4).

Однако, в отличие от перегруппировки Вольфа, в данном случае сво­бодный нитрен не образуется, и, возможно, обе стадии перегруппиров­ки протекают согласованно:

При пиролизе алкилазидов происходит аналогичная перегруппи­ровка, в результате которой образуются имины

Эта перегруппировка не называется перегруппировкой Курциуса, но ее механизм аналогичен, за исключением того, что в этой реакции обра­зуются свободные алкилнитрeны R₃CN:. Мигрировать может алкил, арил и водород.

Циклоaлкилазиды и даже арилазиды при нагревании дают продукты расширения цикла.

26.5.3. Перегруппировка Лоссеня

При действии оснований, а иногда просто при нагревании O-ацил-производные гидроксамовых кислот (RCONHOH) превращаются в изоцианаты по реакции, которая называется перегруппировкой Лоссеня. Механизм аналогичен механизму перегруппировок Гофмана и Курциуса.

Эта реакция в синтезе используется довольно редко, т.к. гидроксамовые кислоты труднодоступны.

26.5.4. Перегруппировка Шмидта

Перегруппировка Шмидта происходит во время присоединения азотистоводородной кислоты к карбоновым кислотам, альдегидам и кетонам, а также к спиртам и олефинам.

Карбоновые кислоты в результате реакции дают амины:

Катализатором перегруппировки Шмидта является чаще всего сер­ная кислота, иногда используют кислоты Льюиса. Высокие выходы ами­нов получают, когда R=Аlk, особенно с длинной цепью. Если R=Ar, выходы могут быть как высокими, так и низкими. Промежуточные изоцианаты в кислой среде выделить трудно, т.к. они гидролизуются до амина.

Реакция с кетонами приводит к продукту внедрения NH-группы между СО и R; в результате образуется амид.

В алкиларилкетонах преимущественно мигрирует арил. Циклические кетоны превращаются в лактамы:

Спирты и алкены с NH₃ образуют алкилазиды, которые перегруппировываются в имины (см. раздел 26.5.2). Механизм перегруппировки Шмидта в случае карбоновых кислот в целом аналогичен механизму перегруппировки Курциуса, однако в дан­ном случае перегруппировывается протонированный азид:

Механизм реакции с кетонами похож на механизм гомологизации альдегидов и кетонов (см. раздел 26.4.2), а также на механизм перегруппировки Байера-Виллигера (см.раздел 26.6).

26.5.5. Перегруппировка Бекмана

При обработке оксимов сильными кислотами Бренстеда или PCl₅ образуются замещенные амиды. Эта реакция называется перегруппировкой Бекмана

Катализаторами этой перегруппировки могут быть, помимо кислот, и такие реагенты, как PPh₃, ГМФТА, SOCl₂, силикагель и другие. Мигрируют водород, алкил или арил, правда, водород довольно редко. Чтобы превратить альдоксимы в незамещенные амиды RCONH₂, т.е. провести реакцию с миграцией водорода, в качестве катализаторов используют ацетат никеля или альдоксим адсорбируют на силикагеле и нагревают 3 дня при 100 °С.

В большинстве случаев мигрирует та группа, которая расположена в транс (анти)-положении к уходящей группе. При катализе кислотами Бренстeда уходящей группой является H₂O, поэтому механизм реакции можно представить следующей схемой:

Однако в ряде случаев в условиях реакции сам оксим может изомеризоваться раньше, чем произойдет реакция:

Поэтому могут образовываться смеси двух возможных амидов. Тот факт, что мигрирует группа в транс (анти)-положении к гидроксилу, свиде­тельствует в пользу того, что свободный катион нитрения RR¹C=N:⁺ не образуется.

При действии реагентов иных, чем разбавленные кислоты Бренстеда, гидроксил превращается в сложноэфирную уходящую группу: ОРСl₄ из PCl₅, OSO₃H из концентрированной серной кислоты и т.д.

Оксимы циклических кетонов перегруппировываются с расширением цикла, например:

26.5.6. Сольволиз N-галогенаминов

При сольволизе N-хлор-2-азабицикло[2.2.2]октана (L) в присут­ствии нитрата серебра происходит реакция, аналогичная перегруппи­ровке Вагнера-Меервейна.

Такая перегруппировка используется для расширения и сужения кольца, например:

Перегруппировки тритил-N-галогенаминов и тритил-N-гидроксиламинов носят название перегруппировок Штиглица

Эти реакции по механизму аналогичны перегруппировкам алкилазидов (раздел 26.5.2).

26.6. Перегруппировки к электронодефицитному кислороду

Перегруппировки к электронодефицитному кислороду описываются следующей общей схемой:

Здесь Х - уходящая нуклеофильная группа, обычно Н₂O или RСОO^-. Такие перегруппировки вряд ли имеют механизм S_N1 с предваритель­ной стадией ионизации Х^-, поскольку существование катиона маловероятно из-за высокой электроотрицательности кислорода.

26.6.1. Перегруппировка гидропероксидов

В присутствии кислот Бренстеда или Льюиса гидропероксиды (R= алкил, арил или водород) разлагаются с перегруппировкой и образо­ванием карбонильных соединений и спирта.

Если в молекуле имеется арильная и алкильная группы, то предпочти­тельно мигрирует арил. Скорость миграции алкильных групп уменьшает­ся ряду, который не совсем понятен: третичные > вторичные > н-Рr » Н > Et >> Me.

Механизм реакции включает промежуточное образование алкоксикарбокатиона LI, структура которого доказана спектрами ЯМР в супер­кислых средах. При присоединении воды к этому катиону образуется полуацеталь LII, который в кислой среде неустойчив и распадается на карбонильное соединение и спирт.

26.6.2. Перегруппировка Байера-Виллигера

При обработке кетонов (или альдегидов) надкислотами (перкислотами) RCOOH в кислой среде происходит внедрение перекисного кисло­рода (на схеме отмечен жирным шрифтом) между карбонилом и алкильной или арильной группой, в результате чего образуется сложный эфир:

Эта реакция включает стадию перегруппировки к электронодефицитному кислороду.

Механизм подобен механизму перегруппировки Шмидта для случая кетонов (раздел 26.5.4):

Такой механизм доказан следующими фактами: (1) бензофенон, меченый изотопом ¹⁸О, дает сложный эфир (фенилбензоат), в котором мет­ка находится исключительно на карбонильном кислороде, а алкоксидный кислород изотоп ¹⁸О не содержит, и (2) величина кинетического изотопного эффекта ¹⁴С в реакции замещенных ацетофенонов свидетель­ствует в пользу того, что арильные группы мигрируют в лимитирующей стадии (т.е. согласованно с отщеплением группы R’COO^-, т.к. как было сказано выше, предварительная S_N1-реакция с образовани­ем кислородного секстетного катиона маловероятна).

В качестве реагента в реакции Байера-Виллигера применяют надуксусную или надбензойную кислоту, но наиболее хорошим реагентом считается надтрифторуксусная кислота СF₃СОООН с добавкой фосфат­ного буфера (чтобы предотвратить переэтерификацию образовавшегося эфира трифторуксусной кислотой). Способность групп к миграции в несимметричных кетонах убывает в ряду: третичный алкил > вторичный арил > первичный алкил > метил. Элeктронодонорные заместители повышают, а электроноакцепторные понижают склонность групп к миграции.

В альдегидах мигрирует водород и образуется карбоновая кислота.

Енолизирующиеся -дикетоны в реакцию не вступают, дикетоны можно превратить в ангидриды:

Циклические кетоны дают лактоны.

Последняя реакция используется в синтезе довольно часто.

26.7. Неперициклические нуклеофильные 1,2-перегруппировки

Неперициклическими нуклеофильными перегруппировками называются такие реакции, в которых стадия миграции не является сигматропным сдвигом, т.е. не проходит через циклическое переходное состоя­ние типа II. Такие перегруппировки осуществляются двухстадийно: при 1,2-миграции происходит промежуточное образование трехчленного цикла. Мигрирующая группа в этом случае должна иметь неподеленную пару электронов, благодаря которой путем внутримолекулярного про­цесса S_N2 образуется промежуточный трехчленный цикл:

Для того, чтобы таким путем осуществить миграцию алкила, необ­ходимо, чтобы алкильная группа имела кислый водород, т.е. давала карбанион при действии оснований:

Иногда в трехчленном интермедиате под действием внешнего нуклеофилa происходит разрыв связи А-В, тогда происходит образование системы связей A-W-B. Такое явление наблюдается при перегруппиров­ке Фаворского (см. следующий раздел).

Некоторые неперициклические перегруппировки мы уже раньше рассматривали, например, 1,2-сдвиг брома через бромониевый ион (раздел 26.4.6) или 1,2-сдвиг арильной группы через аренониевый ион (раздел 26.4.6) или 1,2-сдвиг арильной группы через аренониевые ионы (раздел 26.3.1.в). Следует заметить, что не все галогены и не все арильные группы мигрируют по неперициклическому пути. Для миграции F и арилов с электроноакцепторными заместителями пeрициклическая миграция может стать более выгодной.

26.7.1. Перегруппировка Фаворского

Перегруппировкой Фаворского называется реакция галогенкето­нов (Х = Сl, Вr, I), содержащих по другую сторону карбонильной груп­пы -водород, с алкоксид-ионами, приводящая к образованию пере­группированных сложных эфиров.

Характеристики

Список файлов книги