Изоцианиды: реакции Пассерини и Уги

8 заданий

Изоцианиды и Пассерини

linkОпора

Урок 238. Имины и енамины — предсказывать продукт реакции с первичным и вторичным амином
Урок 258. Присоединение — отщепление: общий механизм — рисовать тетраэдрический интермедиат

Изоцианид \(\ce{R-N#C}\) — изомер нитрила, в котором группа R связана с атомом азота. Его концевой атом углерода может присоединить и нуклеофил, и электрофил, поэтому изоцианиды вступают в многокомпонентные реакции. В реакции Пассерини изоцианид, кислота и карбонильное соединение за одну операцию собираются в одну молекулу, а последняя стадия — перенос ацильной группы, похожий на замещение у ацильного атома из урока 258.

Как устроен изоцианид и реакция Пассерини

В изоцианиде \(\mathrm{R{-}N^{+}{\equiv}C^{-}}\) группа R связана с атомом азота, а концевой атом углерода ведёт себя как карбен.
Изоцианиды получают дегидратацией формамидов (\(\ce{POCl3}\), \(\ce{Et3N}\)) или по Гофману — из первичного амина, хлороформа и KOH. Последняя реакция служит изонитрильной пробой: изоцианиды имеют очень неприятный запах.
Реакция Пассерини: кислота, альдегид (или кетон) и изоцианид дают α-ацилоксиамид.
Все атомы исходных веществ входят в продукт.

Примеры

1. Изонитрильная проба. Анилин с хлороформом и гидроксидом калия даёт фенилизоцианид: \(\ce{C6H5NH2 + CHCl3 + 3KOH -> C6H5NC + 3KCl + 3H2O}\).

2. Реакция Пассерини. Бензойная кислота, ацетон и трет-бутилизоцианид дают 2-(бензоилокси)-N-трет-бутил-2-метилпропанамид.

Три компонента собираются в одну молекулу

errorИзоцианид — не нитрил

В нитриле группа R связана с атомом углерода (R–C≡N), а в изоцианиде — с атомом азота (R–N≡C).

edit_noteПопробуйте сами

Что даст реакция Пассерини уксусной кислоты, формальдегида и бензилизоцианида?

expand_moreПоказать решение

N-Бензил-2-ацетоксиацетамид \(\ce{CH3COOCH2CONHCH2C6H5}\).

Реакция Уги

Если в реакции Пассерини из первой части урока заменить карбонильное соединение имином (урок 238), получится реакция Уги — четырёхкомпонентная реакция. Амин и альдегид образуют имин, изоцианид присоединяется к иминиевому иону, а затем к нитрилиевому иону присоединяется карбоксилат-ион. Продукт — пептидоподобный бисамид, а из всех атомов исходных веществ теряется только молекула воды.

Как провести реакцию Уги

Амин с альдегидом образует имин, а кислота протонирует его до иминиевого иона.
Изоцианид присоединяется к иминиевому иону, и образуется нитрилиевый ион; к нему присоединяется карбоксилат-ион.
Перегруппировка Мамма: ацильная группа переходит от атома кислорода к атому азота, и получается α-ациламиноамид.
В реакции участвуют четыре компонента — кислота, амин, альдегид и изоцианид, — и отщепляется только вода.

\[\begin{aligned}&\ce{R^1COOH + R^2NH2}\\ &{}+ \ce{R^3CHO + R^4NC}\\ &\ce{-> R^1CON(R^2)CH(R^3)CONHR^4}\end{aligned}\]

Примеры

1. Бисамид. Уксусная кислота, бензиламин, 2-метилпропаналь и трет-бутилизоцианид в метаноле дают бисамид и воду.

errorОдин сосуд — четыре компонента

Реакция Уги за одну операцию строит пептидоподобную молекулу, поэтому её широко используют в комбинаторной химии.

edit_noteПопробуйте сами

Сколько молекул воды отщепляется в реакции Уги?

expand_moreПоказать решение

Одна: она образуется при конденсации амина с альдегидом.

push_pinГлавное

Изоцианид \(\mathrm{R{-}N^{+}{\equiv}C^{-}}\) связан с R через азот; его атом C и нуклеофилен, и электрофилен. Изоцианиды получают из формамидов (\(\ce{POCl3}\)) или реакцией Гофмана (первичный амин + \(\ce{CHCl3}\) + KOH — проба на первичные амины). Пассерини: кислота + альдегид + изоцианид → α-ацилоксиамид. Уги: + амин → α-ациламиноамид (пептидоподобный продукт); уходит только вода.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.