施密特反应

施密特反应Schmidt反应)是一个有机重排反应,原料在叠氮酸作用下,放出氮气,发生烷基迁移生成新的C-N键。以羧酸作原料时,经由异氰酸酯中间体,产物为少一个碳的胺:

以酮作原料时,产物为相同碳数的酰胺:

醛也可发生反应,反应后得到同碳数的腈,不放出二氧化碳。

反应由卡尔·弗里德里希·施密特(1887-1971)在1924年发现,一般采用质子酸(如硫酸、多聚磷酸、三氯乙酸)或路易斯酸催化,用于合成新的有机化合物,如2-奎宁环酮。

如果原料在酸中稳定,则这个反应产率很高,高于同类型的霍夫曼重排反应、Lossen重排反应及Curtius重排反应。使用的羧酸可以是一元或二元直链脂肪羧酸、脂环族羧酸或芳香族羧酸。叠氮酸及酰基叠氮均是易爆且有毒的化合物,使用时需注意安全。

反应机理
以羧酸作原料时,首先羟基质子化,水离去,生成酰基阳离子11与叠氮酸加成,生成质子化的酰基叠氮22发生重排,烷基R迁移至C-N键另一端,氮气离去。水进攻质子化的异氰酸酯生成氨基甲酸酯4,去质子化及失二氧化碳得到产物胺。

若原碳原子有手性,则反应后构型保持不变。除反应中间体叠氮化物带有质子外,该反应与Curtius重排反应颇为类似,可看作对Curtius反应的改进。

酮作原料时的反应机理为:羰基加质子得到2,再与叠氮酸亲核加成生成叠氮化物中间体3,使羰基活化。3发生消除反应失水生成亚胺4,而后两个烷基之一迁移至氮端,氮气离去。水进攻正电性碳,消除质子得到7,最后经互变异构生成产物酰胺。

烷基叠氮化物作原料
1955年,J.H. Boyer将该反应原料延伸至烷基叠氮化物R-N3,此类反应也称Boyer反应。例子包括间硝基苯甲醛与β-叠氮乙醇的反应:

对分子内Schmidt反应的研究开始于1991年,一个例子是双环内酰胺的合成:

参考资料
外部链接
Organic Syntheses中涉及Schmidt反应的文献:

参见
*Curtius重排反应
*霍夫曼重排反应

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