Beckmann (贝克曼)重排反应——醛肟或酮肟在强酸催化下重排为酰胺的反应机理,反应案例,反应经验

文摘   2024-07-22 06:30   上海  

贝克曼重排是指肟(醛肟或酮肟)在强酸催化下重排为酰胺的反应。此反应是由德国化学家恩斯特·奥托·贝克曼发现并由此得名。


试剂: 强酸

反应物: 肟

产物: N-取代酰胺

反应类型:重排反应

贝克曼重排反应通常应用的布朗斯特酸有: H2SO4, HCl/Ac2O/AcOH等,这意味着敏感的底物不能用于这个过程。


传统条件:传统上,贝克曼重排反应需要在高温条件(大于130℃)下进行,并使用大量的强质子酸(如硫酸、盐酸)作为催化剂。

温和条件:近年来,化学家们发展了多种温和的催化体系,如使用Lewis酸(如三氯化铝、五氯化磷)或酰卤作为催化剂,可以在较低的温度下进行反应。

溶剂选择:溶剂的选择与催化剂有较大的关系。在极性质子溶剂中,如用质子酸催化,可能会得到酰胺的混合物。在非极性或极性小的非质子溶剂中,改用酰氯为催化剂,可以防止异构化的发生。

反应机理:

肟羟基从酸中得到质子,形成离去基团;与离去基团反位的R基团[1,2]迁移会推走前者产生腈离子,该中间体与水反应。氧去质子化、氮质子化和互变异构化生成产物——酰胺。


反应案例:

实验提示

通常,反应需高温条件( >130℃)和大量强酸(Brӧnsted或Lewis酸),应避免使用敏感底物。

确认肟在反应条件下不会发生异构化,否则会得到两种可能的酰胺混合物。对甲苯磺酰氯和五氯化磷可帮助避免该情况[2] 。

由于氢原子不会迁移,所以不能制备N-未取代的酰胺,如果肟在反应条件下异构化,就得到两种可能的酰胺的混合物,由于氢原子不迁移,因此该方法不能用于合成无取代的酰胺。

传统的Beckmann重排反应中,用硫酸、盐酸/醋酸酐/醋酸体系或者多聚磷酸反应,往往需要较高的温度(大于130℃), 近年来,化学家们发展了许多Lewis酸如AlCl3、InCl3等催化的Beckmann重排反应, 或者微波促进的Beckmann重排,都可以在较温和的条件下进行反应。

衍生反应与异常现象

异常Beckmann重排反应:某些酮肟在质子酸或Lewis酸的作用下可以转变成腈,而不是酰胺。这种反应一般称作异常Beckmann重排反应或二级Beckmann重排反应。

醛肟的脱水反应:醛肟在Lewis酸催化下常导致醛肟脱水形成腈,这也是贝克曼重排反应通常不使用醛肟的原因之一。

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