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肟在酸催化下重排得到酰胺的反應,被稱為 Beckmann重排反應 。各種強質子酸,路易斯酸和各種能與肟羥基形成好的離去基團的化合物(如TsCl,PCl5,TCT等)都可以引發反應。反應條件劇烈(大于130 °C,需要加入大量的酸),含有敏感基團的底物不適合此反應。此反應的立體化學結果是可以預測的:與氮原子相連的離去基團處于反式的基團發生遷移。如果肟是異構體混合物,則會生成兩種產物。此反應中氫原子不會發生遷移,因此不能通過此反應制備N上無取代基的酰胺。
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此反應與 , 和 類似,反應中會形成帶正電的氮原子, 會發生烷基遷移。
反應機理
一、質子酸催化機理
肟順反異構的互變有很高的能壘,反應中首先肟的氧原子質子化,處在反位的烷基遷移到氮原子上,與此同時N-O鍵斷裂,脫水,進而形成腈正離子中間體,加一分子水,脫質子,異構化得到酰胺。
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二、PCl5催化
機理類似,磷氧化物作為離去基團,引發重排。
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底物的離去基團都是反式遷移。
反應實例
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【Org. Lett. 2000, 2, 2373-2376】
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【Org. Lett. 2005, 7, 2067-2069】
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【Tetrahedron Letters, 2006, 47, 4861-4863】
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【Synthesis, 2010, 3705-3709】
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【Synthesis, 2010, 1771-1776】
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【J. Org. Chem., 2010, 75, 1197-1202】
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【Synlett, 2014, 25, 665-670】
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【J. Org. Chem., 2018, 83, 2040-2049】
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【Synlett, 2018, 29, 1465-1468】
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【J. Org. Chem., 2018, 83, 13080-13087】
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【 Synthesis, 2019, 51, 3709-3714】
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【Org. Lett., 2019, 21, 2818-2822】
另外有一些非常規的 Beckmann重排反應,遷移片段遷移后,可以得到穩定的腈類化合物和穩定的碳正離子,相當于的逆反應。
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【Tetrahedron2007, 63, 5036-5041】
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【Tetrahedron 2007, 63, 7977-7984】
Ernst Otto Beckmann (1853-1923) 生于德國索倫根,在萊比錫大學學習化學和藥學。除了Beckmann反應,他還發明了Beckmann溫度計,是一種可準確到0.001℃的示差溫度計,可用于通過凝固點法和沸點法測量分子量。
相關文獻
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參考資料
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二、Organic Chemistry Portal:https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/beckmann-rearrangement.shtm
三、Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, László Kürti and BarbaraCzakó, Beckmann rearrangement, page 50.
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