Перегруппировки к азоту и кислороду: сводка — Органическая химия для олимпиад

Перегруппировки к азоту и кислороду: сводка

8 заданий

К азоту: Бекман, Гофман, Курциус, Лоссен, Шмидт

linkОпора

Пять именных реакций — Бекмана (урок 251), Гофмана и Курциуса (урок 302), Лоссена и Шмидта — по сути одна: группа переходит с атома углерода на соседний атом азота, и одновременно уходит уходящая группа. Различаются они только тем, как получен атом азота с уходящей группой и что именно уходит.

Как узнать перегруппировку к азоту

  1. Найдите атом азота с уходящей группой: оксим с активированной группой OH (Бекман), N-бромамид (Гофман), ацилазид (Курциус), O-ацилгидроксамовая кислота (Лоссен) или продукт присоединения \(\ce{HN3}\) (Шмидт).
  2. Группа R переходит с углерода на азот одновременно с уходом уходящей группы (воды, бромид-иона, \(\ce{N2}\), карбоксилата), и её конфигурация сохраняется.
  3. В перегруппировке Бекмана мигрирует группа, стоящая в анти-положении к группе OH; нитрилиевый ион присоединяет воду, и получается амид.
  4. В перегруппировках Гофмана, Курциуса и Лоссена образуется изоцианат \(\ce{R-N=C=O}\): с водой он даёт амин и \(\ce{CO2}\) (в амине на один атом углерода меньше), со спиртом — карбамат, с амином — мочевину.
РеакцияИсходное веществоРеагентыПродукт
Бекманкетоксим\(\ce{PCl5}\) или \(\ce{H2SO4}\)амид (лактам)
Гофманамид \(\ce{RCONH2}\)\(\ce{Br2}\), NaOHамин \(\ce{RNH2}\)
Курциусацилазид \(\ce{RCON3}\)t; \(\ce{H2O}\)амин \(\ce{RNH2}\)
ЛоссенO-ацилгидроксамовая кислотаоснование, tамин \(\ce{RNH2}\)
Шмидткетон или кислота\(\ce{HN3}\), \(\ce{H2SO4}\)амид или амин
\[\ce{RCONH2 ->[\ce{Br2}, \ce{OH-}] RN=C=O ->[\ce{H2O}] RNH2 + CO2}\]

Примеры

1. Капролактам. Оксим циклогексанона в серной кислоте перегруппировывается в азепан-2-он \(\ce{C6H11NO}\) (ε-капролактам) — мономер капрона: атом азота встраивается в цикл между карбонильным атомом углерода и соседней группой \(\ce{CH2}\).

2. Анилин из бензамида. Бензамид \(\ce{C6H5CONH2}\) с бромом и щёлочью превращается в анилин: фенил переходит с углерода на азот, получается фенилизоцианат, а его гидролиз отщепляет \(\ce{CO2}\).

errorМигрирует анти-группа

В перегруппировке Бекмана решает геометрия оксима, а не природа групп: переходит группа, стоящая напротив уходящей группы OH. Поэтому смесь E- и Z-оксимов даёт смесь двух амидов.

edit_noteПопробуйте сами

Что получится, если изоцианат, полученный по Курциусу, нагреть не с водой, а с метанолом?

expand_moreПоказать решение

Метилкарбамат (уретан) \(\ce{R-NH-COOCH3}\): метанол присоединяется к связи C=N изоцианата.

К кислороду: Байер — Виллигер и Хок

Кетон с надкислотой (урок 247) превращается в сложный эфир: атом кислорода встраивается между карбонильным атомом углерода и одной из групп. Так же перестраивается гидропероксид кумола (урок 150): группа переходит с углерода на электронодефицитный атом кислорода.

Как предсказать продукт Байера — Виллигера

  1. Надкислота (mCPBA, \(\ce{CF3CO3H}\)) присоединяется к группе C=O кетона, и образуется аддукт Криге.
  2. Одна из групп при карбонильном атоме углерода переходит на атом кислорода, уходит карбоксилат-ион, и получается сложный эфир; из циклического кетона — лактон.
  3. Мигрирует группа, которая лучше несёт частичный положительный заряд: H > трет-алкил > втор-алкил > арил > перв-алкил > метил (ряд из пособия Сальникова). Атом кислорода оказывается рядом с более замещённой группой.
  4. Конфигурация мигрирующей группы сохраняется; альдегиды дают кислоты, потому что мигрирует атом водорода.
  5. Перегруппировка Хока: гидропероксид кумола в кислоте теряет воду, фенил переходит на атом кислорода, и после гидролиза получаются фенол и ацетон.
\[\ce{RCOR' + R''CO3H -> RCOOR' + R''COOH}\]

Примеры

1. Капролактон. Циклогексанон \(\ce{C6H10O}\) с надкислотой даёт ε-капролактон (оксепан-2-он): атом кислорода встраивается в цикл рядом с карбонильной группой, и шестичленный цикл расширяется до семичленного.

2. Кумольный способ. Кумол окисляют кислородом воздуха в гидропероксид, а его перегруппировка в серной кислоте даёт фенол и ацетон \(\ce{(CH3)2CO}\) (тема 19).

errorБекман против Байера — Виллигера

В перегруппировке Бекмана мигрирует группа, стоящая в анти-положении к уходящей группе, а в Байере — Виллигере — группа, которая лучше несёт частичный положительный заряд.

edit_noteПопробуйте сами

Что даёт циклобутанон с пероксидом водорода?

expand_moreПоказать решение

γ-Бутиролактон (оксолан-2-он): напряжённый циклобутанон реагирует даже с \(\ce{H2O2}\), без надкислоты.

push_pinГлавное

Во всех перегруппировках к гетероатому группа R переходит с углерода на электронодефицитный атом N или O одновременно с уходом уходящей группы; конфигурация мигрирующего атома сохраняется. К азоту: Бекман — оксим + кислота (\(\ce{PCl5}\), \(\ce{H2SO4}\)) → амид, мигрирует группа в анти-положении к OH (циклогексаноноксим → капролактам); Гофман — амид + \(\ce{Br2}\)/NaOH → амин; Курциус — ацилазид при нагревании → изоцианат + \(\ce{N2}\); Лоссен — O-ацилгидроксамовая кислота → изоцианат; Шмидт — кетон + \(\ce{HN3}\) → амид, кислота + \(\ce{HN3}\) → амин. У Гофмана, Курциуса и Лоссена общий интермедиат — изоцианат: с водой он даёт амин на атом C короче, со спиртом — карбамат, с амином — мочевину. К кислороду: Байер — Виллигер — кетон + надкислота → сложный эфир через аддукт Криге (альдегид → кислота); мигрирует группа по ряду H > трет-алкил > втор-алкил > арил > перв-алкил > метил; Хок — гидропероксид кумола + кислота → фенол + ацетон (мигрирует фенил).

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

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.