贝克曼重排反应
贝克曼重排反应(Backman rearrangement)指醛肟或酮肟在酸催化下生成N-取代酰胺的亲核重排反应,反应中起催化作用的酸常用五氯化磷。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。
该反应在工业上有重要应用,环己酮与羟胺反应得到环己酮肟后可重排得到己内酰胺,此为尼龙-6的单体。手性基团在重排过程中保持光学活性。
基本信息
- 中文名
贝克曼重排反应
- 外文名
Backman rearrangement
- 发现者
恩斯特·奥托·贝克曼
定义
贝克曼重排反应(Beckmannrearrangement)是一个由酸催化的重排反应,反应物肟在酸的催化作用下重排为酰胺。若起始物为环肟,产物则为内酰胺。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。常用的贝克曼重排试剂有硫酸,五氯化磷,贝克曼试剂(氯化氢在乙酸-乙酸酐中的溶液),多聚磷酸和某些酰卤。
示例反应
反应物为环己酮并生成己内酰胺。因为己内酰胺是制造尼龙6的重要原料,所以此反应也是贝克曼重排的一个很重要的应用。贝克曼溶剂被广泛用来催化重排反应,其实际成分为乙酸,盐酸和乙酸酐。也可以其他种类的酸催化,例如硫酸和多磷酸。在实际工业制造酰胺的流程中,通常使用的是硫酸,因为用氨进行中和处理后可以得到硫酸铵,后者是一种重要的化肥,能为土壤提供氮和硫。
机理
贝克曼重排反应是典型的亲核重排,在酸作用下,肟首先发生质子化 ,然后脱去一分子水,同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上,烷基的迁移并推走推走羟基形成氰基,然后该中问体被水解得到酰胺。在酮肟分子中发生迁移的烃基与离去基团(羟基 )互为反位。在迁移过过程中迁移碳原子的构型保持不变。
影响因素
R和
可以是芳香族成者是脂肪族的烃基,其中之一也可以是氢,即醛肟。氢很少发生迁移,不能生成
的化合物。芳基比烷基优先迁移。对称的酮肟重排只得到一种产物;而不对称的酮肟重排,则主要生成与羟基处于反位的R'基重排至氮原子上的产物。
烃基的迁移是立体专一的由于迁移的基团,只能从烃基的背面进攻缺电子的氮原子,因此基团为反位迁移,故当酮肟有两种顺反异构时,重排排产物也有两种:
(1)催化剂
质子酸:硫酸,盐酸,磷酸等
非质子酸:五氯化磷,氯化铝等
用质子酸在极性溶剂里催化时,存在异构化问题;