Перегруппировки Гофмана, Курциуса и Лоссена
Гофман и Лоссен
linkОпора
- Урок 263. Амиды и лактамы — получать и гидролизовать амиды
- Урок 88. Перегруппировки карбокатионов — находить гидридный и алкильный сдвиги, расширение цикла (Вагнер — Меервейн)
Амид из урока 263 может потерять карбонильный атом углерода: группа R переходит от атома углерода к атому азота, как группа сдвигается к катиону в уроке 88. Промежуточно образуется изоцианат, вода превращает его в амин, и цепь становится на один атом короче. Это перегруппировка Гофмана; перегруппировка Лоссена идёт через тот же изоцианат.
Как провести перегруппировку Гофмана
- Амид с бромом и NaOH даёт N-бромамид, а его анион перегруппировывается: группа R мигрирует к азоту, уходит бромид-ион, и образуется изоцианат \(\ce{R-N=C=O}\).
- Вода (в щёлочи) превращает изоцианат в карбаминовую кислоту, а она распадается на \(\ce{RNH2}\) и \(\ce{CO2}\) (в щёлочи — карбонат): цепь на атом углерода короче.
- В метаноле (бром или NBS с метилатом натрия) изоцианат улавливается в виде метилкарбамата.
- Конфигурация мигрирующего атома сохраняется.
- Перегруппировка Лоссена: гидроксамовая кислота \(\ce{RCONHOH}\) превращается в O-ацильное производное, и основание даёт тот же изоцианат.
- Циклические имиды раскрываются: фталимид с гипобромитом натрия даёт антраниловую (2-аминобензойную) кислоту.
Примеры
1. Ароматический амид. 4-Метоксибензамид с бромом и NaOH даёт 4-метоксианилин.
2. Карбамат. Гексанамид с бромом и метилатом натрия в метаноле даёт метил-N-пентилкарбамат.
errorЦепь становится на один атом короче
Карбонильный атом углерода амида уходит в \(\ce{CO2}\): из \(\ce{C5H11CONH2}\) получается \(\ce{C5H11NH2}\).
edit_noteПопробуйте сами
Какой амид нужен, чтобы по Гофману получить циклопентанамин?
expand_moreПоказать решение
Циклопентанкарбоксамид.
Курциус и Шмидт
Ацилазид — самый мягкий путь к изоцианату из первой части урока: при нагревании от него уходит только молекула азота. Изоцианат затем улавливают водой, спиртом или амином и получают амины, карбаматы и мочевины. В реакции Шмидта азотистоводородная кислота превращает карбоновую кислоту в амин за одну стадию.
Как провести перегруппировку Курциуса
- Ацилазид получают из хлорангидрида и азида натрия или из кислоты, дифенилфосфорилазида (DPPA) и триэтиламина.
- При нагревании (60–100 °C) ацилазид даёт изоцианат и \(\ce{N2}\); уход азота — сильная движущая сила.
- Изоцианат улавливают: вода даёт амин и \(\ce{CO2}\), спирт (этанол, трет-бутанол, бензиловый спирт) — карбамат (Boc- и Cbz-амины, урок 311), амин — мочевину.
- Реакция Шмидта: кислота с \(\ce{HN3}\) в серной кислоте сразу даёт амин; кетоны с \(\ce{HN3}\) дают амиды, как при перегруппировке Бекмана.
- Конфигурация группы R сохраняется, и группа мигрирует к соседнему атому азота.
Примеры
1. Boc-амин. Бензойная кислота с DPPA и триэтиламином в трет-бутаноле при нагревании даёт трет-бутил-N-фенилкарбамат (Boc-анилин).
2. Мочевина. Циклогексилизоцианат с диэтиламином даёт 3-циклогексил-1,1-диэтилмочевину.
errorНе путайте с расщеплением по Гофману
Перегруппировка Гофмана превращает амид в амин с цепью на атом короче, а расщепление по Гофману превращает четвертичную соль в алкен (урок 306).
edit_noteПопробуйте сами
Что даст бутаноилхлорид с азидом натрия при нагревании в метаноле?
expand_moreПоказать решение
Метил-N-пропилкарбамат.
push_pinГлавное
Все четыре реакции идут через изоцианат \(\ce{R-N=C=O}\): группа R мигрирует с атома C на электронодефицитный азот одновременно с уходом уходящей группы (\(\ce{Br-}\) у Гофмана, \(\ce{N2}\) у Курциуса и Шмидта, карбоксилат у Лоссена), с сохранением конфигурации. Изоцианат с водой даёт карбаминовую кислоту → амин + \(\ce{CO2}\) (цепь на атом короче), со спиртом — карбамат, с амином — мочевину. Гофман: амид + \(\ce{Br2}\) (NaOBr) + NaOH. Курциус: ацилазид (RCOCl + \(\ce{NaN3}\) или кислота + DPPA) + нагревание. Лоссен: O-ацилгидроксамовая кислота + основание. Шмидт: кислота + \(\ce{HN3}\) (\(\ce{H2SO4}\)) → амин.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.