Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Перестановка Курция
Названный в честьТеодор Курций
Тип реакцииРеакция перестановки
Идентификаторы
Портал органической химииcurtius-перестановка
Идентификатор онтологии RSCRXNO: 0000054

Перегруппировки Курциуса (или реакция Курциус или деградация Курциуса ), сначала определяется Теодор Курций в 1885 году, это термическое разложение из ацилазида к изоцианату с потерей азота газа. [1] [2] Затем изоцианат подвергается атаке различных нуклеофилов, таких как вода, спирты и амины , с образованием первичного амина, карбамата или производного мочевины соответственно. [3] Опубликовано несколько обзоров. [4][5]

Краткая схема перестановки Курция

Получение ацилазида [ править ]

Дифенилфосфорилазид

Ацилазид обычно получают в результате реакции хлорангидридов или анидридов [6] с азидом или триметилсилилазидом натрия . [7] ацилазиды также получены от лечения acylhydrazines с азотистой кислотой . [8] Альтернативно, ацилазид может быть образован прямой реакцией карбоновой кислоты с дифенилфосфорилазидом (DPPA). [9]

Механизм реакции [ править ]

Считалось, что перегруппировка Курциуса представляет собой двухстадийный процесс с потерей газообразного азота с образованием ацилнитрена с последующей миграцией R-группы с образованием изоцианата . Однако недавние исследования показали, что термическое разложение представляет собой согласованный процесс , причем обе стадии происходят вместе, из-за отсутствия каких-либо побочных продуктов введения или добавления нитрена, наблюдаемых или выделяемых в реакции. [10] Термодинамические расчеты также подтверждают согласованный механизм. [11]

Механизм перестановки Курциуса

Миграция происходит с полным сохранением конфигурации в R-группе. Миграционная способность в R-группе составляет примерно третичный> вторичного \ арила> первичный. Изоцианат формируется затем может быть гидролизован с получением первичного амина , или подвергается нуклеофильной атаке со спиртами и аминами с образованием карбаматов и производными мочевины соответственно.

Модификации [ править ]

Исследования показали , что перегруппировка Курциус является катализируемым обоими Бренстед [12] и кислотами Льюиса , с помощью протонирования или координации с ацильным атомом кислорода соответственно. Например, Фар и Нойман показали, что использование катализатора на основе трифторида бора или треххлористого бора снижает температуру разложения, необходимую для перегруппировки, примерно на 100 ° C и значительно увеличивает выход изоцианата. [13]

Фотохимическая перестройка [ править ]

Механизм фотохимической перегруппировки Курциуса

Также возможно фотохимическое разложение ацилазида. [14] Однако фотохимическая перегруппировка не согласована и вместо этого происходит с помощью промежуточного соединения нитрена , образованного в результате разрыва слабой связи N – N и потери газообразного азота. Нитрен с высокой реакционной способностью может претерпевать множество нитреновых реакций, таких как введение и присоединение нитрена , с образованием нежелательных побочных продуктов. [15] В приведенном ниже примере промежуточный нитрен вставляется в одну из связей C – H циклогексанового растворителя с образованием N-циклогексилбензамида в качестве побочного продукта.

Варианты [ править ]

Дарапская деградация [ править ]

В одном из вариантов называются деградацией Darapsky , [16] или синтез Darapsky , перестановка Курциус происходит как один из этапов превращения альфа-cyanoester к аминокислоте . Гидразин используется для превращения сложного эфира в ацилгидразин , который реагирует с азотистой кислотой с образованием ацилазида. Нагревание азида в этаноле дает этилкарбамат через перегруппировку Курциуса. Кислотный гидролиз дает амин из карбамата и карбоновую кислоту из нитрила одновременно, давая продукт аминокислоту. [17]

Реакция Харгера [ править ]

Фотохимическая миграция и перегруппировка фосфинового азида, подобная Курциусу, приводит к образованию метафосфонимидата [18] в так называемой реакции Харгера (названной в честь доктора Мартина Харгера из Университета Лестера ). [19] За этим следует гидролиз, в приведенном ниже примере, с метанолом , с получением фосфонамидата.

В отличие от перегруппировки Курциуса, существует выбор R-групп фосфинового азида, которые могут мигрировать. Харгер обнаружил, что алкильные группы мигрируют преимущественно в арильные группы, и это предпочтение возрастает в порядке метил <первичный <вторичный <третичный. Вероятно, это связано со стерическими и конформационными факторами, поскольку чем больше R-группа, тем менее благоприятна конформация для миграции фенила. [20]

Синтетические приложения [ править ]

Перегруппировка Курциуса толерантна к большому разнообразию функциональных групп и имеет значительную синтетическую полезность, так как многие различные группы могут быть включены в зависимости от выбора нуклеофила, используемого для атаки изоцианата.

Например, когда осуществляет в присутствии трет - бутанол , реакция генерирует Вос - защищенные амин, полезные промежуточные продукты в органическом синтезе . [21] [22] Аналогичным образом, когда реакция Курциуса проводится в присутствии бензилового спирта , образуются амины, защищенные Cbz . [23]

Перегруппировка Курциуса используется при синтезе препаратов транилципромина , кандесартана , бромадола , тергурида , бензидамина , габапентина , игмезина и текаденозона .

Трихинацен [ править ]

RB Woodward et al. использовал перегруппировку Курциуса в качестве одного из шагов в общем синтезе в polyquinane triquinacene в 1964. После гидролиза сложного эфира в промежуточном ( 1 ), перестановка Курциус была осуществлена для превращения группы карбоновой кислоты в ( 2 ) к метилу карбаматные группы ( 3 ) с выходом 84%. Дальнейшие шаги затем дали трихинацен ( 4 ). [24]

Осельтамивир [ править ]

В своем синтезе противовирусного препарата озельтамивир , также известного как Тамифлю, Ishikawa et al. использовали перегруппировку Курциуса на одной из ключевых стадий превращения ацилазида в амидную группу в молекуле-мишени. В этом случае изоцианат, образованный перегруппировкой, подвергается атаке карбоновой кислоты с образованием амида. Все последующие реакции можно проводить в одном реакционном сосуде с получением конечного продукта с общим выходом 57%. Важное преимущество реакции Курциуса, отмеченное авторами, состояло в том, что ее можно было проводить при комнатной температуре, что сводило к минимуму опасность нагревания. В целом схема была очень эффективной: для производства этого важного и ценного препарата, используемого для лечения заболеваний, потребовалось всего три операции «в одной банке».птичий грипп . [25]

Диеводиамин [ править ]

Диеводиамин - это натуральный продукт растения Evodia rutaecarpa, который широко используется в традиционной китайской медицине . В полном синтезе диеводиамина без защитных групп Unsworth et al. Используется перегруппировка Курциуса на первой стадии синтеза, катализируемая трифторидом бора . Затем активированный изоцианат быстро вступает в реакцию с индольным кольцом в реакции электрофильного ароматического замещения с образованием амида с выходом 94%, а на последующих стадиях получают диеводамин. [26]

См. Также [ править ]

  • Перестановка Бекмана
  • Деградация Бергмана
  • Перестановка Гофмана
  • Перегруппировка Лоссена
  • Реакция Шмидта
  • Перестановка Тимана
  • Перестановка Небера
  • Перестановка Вольфа

Ссылки [ править ]

  1. ^ Курций, Th. (1890). "Ueber Stickstoffwasserstoffsäure (Азоимид) N 3 H" [О азоимидной кислоте N 3 H]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft zu Berlin . 23 (2): 3023–3033. DOI : 10.1002 / cber.189002302232 .
  2. Перейти ↑ Curtius, T. (1894). "20. Гидразиды и азиды органических кислот Зорен И. Абхандлунг" [Гидразиды и азиды органических кислот I. Бумага]. Journal für Praktische Chemie . 50 : 275–294. DOI : 10.1002 / prac.18940500125 .
  3. ^ Кайзер, C .; Вайншток, Дж. (1988). «Амины из смешанных карбоново-угольных ангидридов: 1-фенилциклопентиламин» . Органический синтез .; Сборник , 6 , с. 910
  4. Перейти ↑ Smith, PAS (1946). «Реакция Курция». Органические реакции . 3 : 337–449.
  5. ^ Скривен, Эрик FV; Тернбулл, Кеннет (1988). «Азиды: их получение и синтетическое использование». Химические обзоры . 88 (2): 297–368. DOI : 10.1021 / cr00084a001 .
  6. ^ Вайнсток, J (1961). «Модифицированная реакция Курциуса». J. Org. Chem . 26 : 3511. DOI : 10.1021 / jo01067a604 .
  7. ^ Уоррен, JD; Press, JB (1980). «Образование и перегруппировка Курциуса ацилазидов из инертных хлорангидридов». Synth. Commun . 10 : 107–110. DOI : 10.1080 / 00397918008061812 .
  8. ^ Pozsgay, V .; Дженнингс, HJ (1987). «Синтез азидов со стабильными нитрозильными солями». Tetrahedron Lett . 28 (43): 5091–5092. DOI : 10.1016 / s0040-4039 (00) 95598-9 .
  9. ^ Shioiri, T .; Ninomiya, K .; Ямада, С. (1972). «Новый удобный реагент для модифицированной реакции Курциуса и пептидного синтеза». Варенье. Chem. Soc . 94 (17): 6203–6205. DOI : 10.1021 / ja00772a052 . PMID 5054412 . 
  10. ^ Раук, А .; Алевуд, П. Ф. (1977). «Теоретическое исследование перегруппировки Курциуса. Электронная структура и взаимопревращение разновидностей CHNO». Может. J. Chem . 55 (9): 1498–1510. DOI : 10.1139 / v77-209 .
  11. ^ L'Аббе, G. (1969). «Реакции разложения и присоединения органических азидов». Chem. Ред . 69 (3): 345–363. DOI : 10.1021 / cr60259a004 .
  12. ^ Юкава, Y .; Цуно, Ю. (1959). «Разложение замещенных бензазидов в кислых растворителях, кислотный катализ». Варенье. Chem. Soc . 81 : 2007–2012. DOI : 10.1021 / ja01517a055 .
  13. ^ Fahr, E .; Нойман, Л. (1965). "Куртиус-Реактион мит Бортрихалогениден". Энгью. Chem . 77 (13): 591. DOI : 10.1002 / ange.19650771308 .
  14. ^ Wentrup, C .; Борнеманн, Х. (2005). «Повторное обращение к перегруппировке ацилазидов Курциуса - образование цианата». Евро. J. Org. Chem. : 4521–4524. DOI : 10.1002 / ejoc.200500545 .
  15. ^ Eibler, E .; Зауэр, Дж. (1974). "Ein Betrag zur Isocyanatbildung bei der Photolyse von Acylaziden". Tetrahedron Lett . 15 (30): 2569–2572. DOI : 10.1016 / s0040-4039 (01) 92295-6 .
  16. ^ Августа Darapsky (1936) "Darstellung фон α-Aminosäuren AUS Алкил-cyanessigsäuren" (Получение альфа-аминокислоты из алкильных цианоуксусных кислот), Журнал für Praktische Chemie , 146  : 250-267.
  17. ^ Ганьон, ЧП; Bovin, PA; Крейг, HM (1951). «Синтез аминокислот из замещенных цианоуксусных эфиров». Может. J. Chem . 29 : 70–75. DOI : 10.1139 / CJC-29-1-70 .
  18. ^ Бертран, G .; Majoral, J .; Басейредо, А. (1980). «Фотолитическая перегруппировка азида фосфора: свидетельство переходного метафосфонимидата». Tetrahedron Lett . 21 (52): 5015–5018. DOI : 10.1016 / s0040-4039 (00) 71119-1 .
  19. ^ Харгер, MJP; Вестлейк, С. (1982). «Фотолиз некоторых несимметричных азидов фосфиновой кислоты в метаноле». Тетраэдр . 38 (20): 3073–3078. DOI : 10.1016 / 0040-4020 (82) 80195-6 .
  20. ^ Харгер, MJP; Вестлейк, С. (1982). «Фотолиз некоторых несимметричных азидов фосфиновой кислоты в метаноле». Тетраэдр . 38 (20): 3073–3078. DOI : 10.1016 / 0040-4020 (82) 80195-6 .
  21. ^ Ам Энде, Дэвид Дж .; Деврис, Кейт М .; Клиффорд, Памела Дж .; Бренек, Стивен Дж. (1998). «Калориметрическое исследование для безопасного увеличения масштабов перегруппировки Курциуса акрилоил азида». Исследования и разработки в области органических процессов . 2 (6): 382–392. DOI : 10.1021 / op970115w .
  22. ^ Lebel, H .; Леоган, О. (2005). «Boc-защищенные амины с помощью мягкой и эффективной перегруппировки Курциуса в одном реакторе». Органические буквы . 7 (19): 4107–4110. DOI : 10.1021 / ol051428b . PMID 16146363 . 
  23. ^ Джессап, П.Дж.; Петти, CB; Roos, J .; Оверман, Л. Е. (1988). «1- N- Ациламино-1,3-диены из 2,4-пентадиеновых кислот перегруппировкой Курциуса: бензил- транс -1,3 -бутадиен-1-карбамат» . Органический синтез .; Сборник , 6 , с. 95
  24. ^ Вудворд, РБ; Фукунага, Т .; Келли, RC (1964). «Трихинацен». Варенье. Chem. Soc . 86 (15): 3162–3164. DOI : 10.1021 / ja01069a046 .
  25. ^ Ishikawa, H .; Сузуки, Т .; Хаяси, Ю. (2009). «Высокоэффективный синтез противогриппозного ингибитора нейрамидазы (-) - осельтамивира с помощью трех« однокомпонентных »операций». Энгью. Chem. Int. Эд . 48 (7): 1304–1307. DOI : 10.1002 / anie.200804883 . PMID 19123206 . 
  26. ^ Ансуорт, Уильям П .; Китсиу, Кристиана; Тейлор, Ричард Дж. К. (5 июля 2013 г.). «Целесообразный полный синтез без защитных групп (±) -диеводиамина». Органические буквы . 15 (13): 3302–3305. DOI : 10.1021 / ol4013469 . PMID 23786450 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • «Механизм в движении: перестановка Курция» .