Перегруппировка Курциуса

редактировать
Перегруппировка Курциуса
Названа в честьТеодора Курциуса
Тип реакцииРеакция перегруппировки
Идентификаторы
Портал органической химииперегруппировка Курциуса
RSC ID онтологииRXNO: 0000054

Перегруппировка Курциуса (или реакция Курциуса или разложение Курциуса ), впервые определенное Теодором Курциусом в 1885 году, представляет собой термическое разложение ацилазида до изоцианата с потерей газа азота. Затем изоцианат подвергается атаке множеством нуклеофилов, таких как вода, спирты и амины, с образованием первичного амина, карбамата или производное мочевины соответственно. Было опубликовано несколько обзоров.

Краткая схема перегруппировки Курциуса

Содержание

  • 1 Получение ацилазида
  • 2 Механизм реакции
  • 3 Модификации
    • 3.1 Фотохимическая перегруппировка
  • 4 Варианты
    • 4.1 Деградация Дарапского
    • 4.2 Реакция Харгера
  • 5 Синтетические применения
    • 5.1 Трихинацен
  • 6 Осельтамивир
    • 6.1 Диеводиамин
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

Получение ацилазида

Дифенилфосфорилазид

Ацилазид обычно получают в результате реакции хлорангидридов или анидридов с азидом натрия или триметилсилилазидом. Ацилазиды также получают обработкой ацилгидразинов с помощью азотистой кислоты. Альтернативно, ацилазид может быть образован прямой реакцией карбоновой кислоты с дифенилфосфорилазидом (DPPA).

Способы образования ацилазидов из карбоновых кислот

Механизм реакции

Считалось, что перегруппировка Курциуса была двоякой. -стадийные процессы с потерей газообразного азота с образованием ацилнитрена с последующей миграцией R-группы с образованием изоцианата. Однако недавние исследования показали, что термическое разложение является согласованным процессом, причем обе стадии происходят вместе, из-за отсутствия каких-либо побочных продуктов введения или добавления нитрена, наблюдаемых или выделяемых в реакции. Термодинамические расчеты также подтверждают согласованный механизм.

Механизм перегруппировки Курциуса

Миграция происходит с полным сохранением конфигурации в R-группе. миграционная способность R-группы примерно третичная>вторичная арил>первичная. Образованный изоцианат затем может быть гидролизован с образованием первичного амина или подвергнут нуклеофильной атаке с помощью спиртов и аминов с образованием карбаматы и производные мочевины соответственно.

Модификации

Исследования показали, что перегруппировка Курциуса катализируется как кислотами Бренстеда, так и кислотами Льюиса, через протонирование или координация с ацильным атомом кислорода соответственно. Например, Фар и Нойман показали, что использование катализатора трифторида бора или трихлорида бора снижает температуру разложения, необходимую для перегруппировки, примерно на 100 ° C и увеличивает выход изоцианата.

Фотохимическая перегруппировка

Механизм фотохимической перегруппировки Курциуса

Фотохимическое разложение ацилазида также возможно. Однако фотохимическая перегруппировка не согласована, а вместо этого происходит с помощью промежуточного соединения нитрена, образованного разрывом слабой связи N – N и потерей газообразного азота. Нитрен с высокой реакционной способностью может претерпевать множество нитреновых реакций, таких как введение и добавление нитрена, с образованием нежелательных побочных продуктов. В приведенном ниже примере промежуточный нитрен вставляется в одну из связей C – H циклогексанового растворителя с образованием N-циклогексилбензамида в качестве побочного продукта.

Введение нитрен, образованный фотохимической перегруппировкой Курциуса

Варианты

деградация Дарапского

В одном варианте, называемом деградацией Дарапского, или синтезом Дарапского, перегруппировка Курциуса имеет место как одна из стадии превращения α-цианоэфира в аминокислоту. Гидразин используется для превращения сложного эфира в ацилгидразин, который реагирует с азотистой кислотой с образованием ацилазида. Нагревание азида в этаноле дает этилкарбамат посредством перегруппировки Курциуса. Кислотный гидролиз дает амин из карбамата и карбоновую кислоту из нитрила одновременно, давая конечную аминокислоту.

Схема синтеза аминокислот Дарапского

Реакция Харгера

Фотохимическая миграция, подобная Курциусу, и перегруппировка азида фосфиновой кислоты с образованием метафосфонимидата в то, что также известно как реакция Харгера (названа в честь доктора Мартина Харгера из Университета Лестера ). За этим следует гидролиз, в приведенном ниже примере, с помощью метанола с получением фосфонамидата.

Схема реакции Харгера

В отличие от перегруппировки Курциуса, существует выбор R-групп фосфинового азида, которые могут мигрировать. Харгер обнаружил, что алкильные группы преимущественно мигрируют в арильные группы, и это предпочтение увеличивается в порядке метил < primary < secondary < tertiary. This is probably due to steric and conformational factors, as the bulkier the R-group, the less favorable the conformation for phenyl migration.

Применение в синтетике

Перегруппировка Курциуса терпима для большого разнообразия функциональных групп, и имеет значительную синтетическую полезность, так как может быть включено множество различных групп в зависимости от выбора нуклеофила, используемого для атаки изоцианата.

Например, при проведении в присутствии трет-бутанола реакция генерирует Boc - защищенные амины, полезные промежуточные соединения в органический синтез. Аналогичным образом, когда реакцию Курциуса проводят в присутствии бензилового спирта, образуются Cbz -защищенные амины.

Перегруппировка Курциуса используется в синтезе препараты транилципромин, кандесартан, бромадол, тергурид, бензидамин, габапентин, игмесин и.

Трихинацен

Р. Б. Вудворд и др. использовали перегруппировку Курциуса в качестве одной из стадий полного синтеза полихинана трихинацена в 1964 году. После гидролиза сложного эфира в промежуточном соединении (1 ), перегруппировку Курциуса осуществляли для превращения групп карбоновой кислоты в (2 ) в метилкарбаматные группы (3 ) с выходом 84%. Затем на дальнейших этапах был получен трихинацен (4).

The Curtius reaction in Woodward's total synthesis of triquinacene

осельтамивир

В своем синтезе противовирусного лекарственного средства озельтамивир, также известного как Тамифлю, Ishikawa et al. Использовали перегруппировку Курциуса на одном из ключевых этапов превращения ацилазида в амидную группу в целевой молекуле. В этом случае изоцианат, образованный в результате перегруппировки, подвергается атаке карбоновой кислоты с образованием амида. Все последующие реакции могут быть проведены в тот же реакционный сосуд, чтобы получить конечный продукт с общим выходом 57%. Важное преимущество реакции Курциуса, выделенное авторами, состояло в том, что ее можно было проводить при комнатной температуре, что сводило к минимуму опасность нагревания. Схема в целом была высокоэффективной, требуя всего три операции «в одной емкости» для производства этого важного и ценного препарата, используемого для лечения птичьего гриппа.

Перегруппировка Курциуса в полном синтезе осельтамивира по Исикаве

Диеводиамин

Диеводиамин - натуральный продукт из растения Evodia rutaecarpa, который широко используется в традиционная китайская медицина. В полном синтезе диеводиамина без защитной группы у Unsworth et al. Используется перегруппировка Курциуса на первой стадии синтеза, катализируемая трифторидом бора. Затем активированный изоцианат быстро вступает в реакцию с кольцом индола в реакции электрофильного ароматического замещения с образованием амида с выходом 94%, а последующие стадии дают диэводамин.

Перегруппировка Курциуса в полном синтезе диеводиамина

См. Также

Литература

Внешние ссылки

Викискладе есть материалы, связанные с перегруппировкой Курциуса.
Последняя правка сделана 2021-05-16 11:57:06
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте