Войти
| Перегруппировка Бекмана | |
|---|---|
| Названа в честь | Эрнста Отто Бекмана |
| Тип реакции | Реакция перегруппировки |
| Идентификаторы | |
| Органический Химический портал | перегруппировка Бекмана |
| RSC ID онтологии | RXNO: 0000026 |
Перегруппировка Бекмана, названная в честь немецкого химика Эрнста Отто Бекмана (1853-1923), представляет собой перегруппировку функциональной группы оксима в замещенные амиды. Перегруппировка также была успешно проведена на галоиминах и нитронах. Циклические оксимы и галоимины дают лактамы.
Перегруппировка Бекмана часто катализируется кислотой, однако известно, что другие реагенты способствуют перегруппировке. К ним относятся тозилхлорид, тионилхлорид, пентахлорид фосфора, пентоксид фосфора, триэтиламин, натрий гидроксид, триметилсилилиодид среди других. Фрагментация Бекмана - это еще одна реакция, которая часто конкурирует с перегруппировкой, хотя тщательный выбор условий промотирования реагента и растворителя может способствовать образованию одного по сравнению с другим, иногда давая почти исключительно один продукт. Перегруппировка происходит стереоспецифически для кетоксимов и N-хлор / N-фториминов, при этом мигрирующая группа является антиперипланарной уходящей группой на азоте. Известно, что определенные условия рацемизируют геометрию оксима, что приводит к образованию обоих региоизомеров. Перегруппировка альдоксимов происходит со стереоспецифичностью в газовой фазе и без стереоспецифичности в фазе раствора. Несколько методологий позволяют перегруппировать альдоксимы в первичные амиды, но в этих системах обычно конкурирует фрагментация. Перегруппировка нитронов также происходит без стереоспецифичности; образованный региоизомер имеет амидный азот, замещенный группой, обладающей наибольшей миграционной способностью.
. Архетипическая перегруппировка Бекмана представляет собой превращение циклогексанона в капролактам через оксим. Капролактам является сырьем для производства нейлона 6.
. раствор Бекмана состоит из уксусной кислоты, соляной кислоты и уксусного ангидрида., и широко использовался для катализирования перегруппировки. Были использованы другие кислоты, такие как серная кислота, полифосфорная кислота и фтороводород. Серная кислота является наиболее часто используемой кислотой для промышленного производства лактама из-за образования побочного продукта сульфата аммония при нейтрализации аммиаком. Сульфат аммония - это обычное сельскохозяйственное удобрение, обеспечивающее азот и серу.
Наиболее распространенный механизм реакции перегруппировки Бекмана обычно состоит из миграции алкила, антиперипланарной к вытеснение уходящей группы с образованием иона нитрилия. За этим следует сольволиз до имидата, а затем таутомеризация до амида:
Этот ион нитрила, как известно, перехватывается другими нуклеофилами, включая уходящая группа из оксима.
Предположительно, после того, как фенильная группа мигрирует и вытесняет цианат, она атакует образовавшийся ион нитриллия. В четыреххлористом углероде изоцианат можно выделить, тогда как в этаноле уретан образуется после сольволиза изоцианата.
Одно компьютерное исследование установило механизм, учитывающий молекулы растворителя и заместители. В перегруппировке оксима ацетона в растворе Бекмана участвовали три молекулы уксусной кислоты и один протон (присутствующий в виде иона оксония ). В переходном состоянии , приводящем к образованию иона иминия (σ-комплекс), метильная группа мигрирует к атому азота в согласованной реакции по мере удаления гидроксильной группы. Атом кислорода в гидроксильной группе стабилизирован тремя молекулами уксусной кислоты. На следующем этапе электрофильный атом углерода в ионе нитрилия подвергается атаке воды, и протон возвращается обратно в уксусную кислоту. В переходном состоянии, ведущем к имидату, атом кислорода воды координирован с 4 другими атомами. На третьем этапе стадия изомеризации протонирует атом азота, приводя к амиду.
. Такое же вычисление с ионом гидроксония и 6 молекулами воды дает тот же результат, но когда мигрирующий заместитель представляет собой фенильную группу, механизм способствует образованию промежуточного трехчленного π-комплекса. Этот π-комплекс не обнаруживается в H 3 O (H 2O)6.
С циклогексаноноксимом снятие кольцевой деформации приводит к третьему механизму реакции, непосредственно ведущему к протонированный капролактам за одну согласованную стадию без промежуточного образования π-комплекса или σ-комплекса.
Перегруппировка Бекмана может быть сделана каталитической с использованием хлорида циануровой кислоты и хлорида цинка в качестве сокатализатора. Например, циклододеканон может быть преобразован в соответствующий лактам, мономер, используемый при производстве нейлона 12.
механизм реакции для этой реакции основан на каталитическом цикле с цианурхлоридом, активирующим гидроксильную группу посредством нуклеофильного ароматического замещения. Продукт реакции вытесняется и заменяется новым реагентом через промежуточный комплекс Мейзенгеймера.
Фрагментация Бекмана - это реакция, которая часто конкурирует с перегруппировкой Бекмана. Когда группа α оксима способна стабилизировать образование карбокатиона, фрагментация становится жизнеспособным путем реакции. В результате реакции образуются нитрил и карбокатион, которые быстро улавливаются с образованием различных продуктов. Нитрил также можно гидролизовать в условиях реакции с образованием карбоновых кислот. Различные реакционные условия могут способствовать фрагментации, а не перегруппировке.
Центры четвертичного углерода способствуют фрагментации, стабилизируя образование карбокатиона посредством гиперконъюгации. Как показано на изображении выше, образуется «стабильный» карбокатион, который затем теряет водород, образуя участок ненасыщенности. Атомы кислорода и азота также способствуют фрагментации за счет образования кетонов и иминов соответственно.
Сера также способна способствовать фрагментации, хотя и в большем диапазоне, чем кислород или азот.
Кремний способен направлять фрагментацию посредством эффекта бета-кремния.
Промежуточный карбокатион в этой реакции перехватывается нуклеофильным фторидом из трифторида диэтиламиносеры (DAST ):
Оксим циклогексенона с кислотой образует анилин в реакции дегидратации - ароматизации, называемой Семмлера-Вольфа реакция или ароматизация Вольфа
Механизм может быть показан следующим образом:
Реакция по сути является частным случаем перегруппировки Бекмана в сочетании с участием соседних групп.
Этот путь также включает перегруппировку Бекманапромышленный синтез парацетамола, разработанный Hoechst - Целанез, включает превращение метил кетона в ацетанилид посредством перегруппировки Бекмана.
Перегруппировка Бекмана также используется в синтезе DHEA, беназеприл, цефоранид, празепин, энпразепин и этазепин.
