貝克曼重排反應(Beckmann rearrangement)
恩斯特·奧托·貝克曼(Ernst Otto Beckmann,1853年7月4日-1923年7月13日),是一名德國化學家,主要成就包括發(fā)明貝克曼溫度計和發(fā)現(xiàn)貝克曼重排反應。
醛肟或酮肟在酸性催化劑作用下重排生成取代酰胺的反應叫Beckman重排。Beckman重排是親核重排反應,在重排過程中,遷移基團帶著成鍵電子對遷移到缺電子的原子上。
貝克曼重排反應(Beckmann rearrangement)是一個由酸催化的重排反應,反應物肟在酸的催化作用下重排為酰胺。若起始物為環(huán)肟,產物則為內酰胺。此反應是由德國化學家恩斯特·奧托·貝克曼發(fā)現(xiàn)并由此得名。常用的貝克曼重排試劑有硫酸,五氯化磷,貝克曼試劑(氯化氫在乙酸-乙酸酐中的溶液),多聚磷酸和某些酰鹵。
反應機理
從上述反應機理可以看出:
1、反應的第一步是酸試劑活化羥基使其易于離去,同時處于羥基反側的烷基帶著一對電子遷移到N原子上。因此,反應具有立體專一性。
2、傳統(tǒng)上用Bronsted酸,如H2SO4,PPA(多聚磷酸),需要苛刻條件(如在120℃)。近年發(fā)現(xiàn),Lewis酸(如AlCl3,InCl3)或TCT等可提高羥基離去能力的試劑均可使反應在非常溫和的條件下進行。
3、在適當?shù)臈l件下,可以用其他親核試劑(而非水)捕獲反應中間體—亞胺碳正離子,從而用于其它化合物的合成。
4、在貝克曼反應條件下,有時可能得到開環(huán)脫水產物腈。
反應特點
(1)離去基團與遷移基團處于反式,這是根據(jù)產物推斷的;
(2)基團的離去與基團的遷移是同步的,如果不是同步,羥基以水的形式先離開,形成氮正離子,這時相鄰碳上兩個基團均可遷移,得到混合物,但實驗結果只有一種產物,因此反應是同步的;
(3)遷移基團在遷移前后構型不變;
(4)可用于制備取代酰胺、伯胺、氨基酸等
反應實例
該反應在工業(yè)上有重要應用,環(huán)己酮與羥胺反應得到環(huán)己酮肟后可重排得到己內酰胺,此為尼龍-6的單體。手性基團在重排過程中保持光學活性。
第一步、反應從環(huán)己酮出發(fā),與羥胺反應生成酮肟,再由酮肟在酸性條件下重排生成己內酰胺。
第二步、己內酰胺在硫酸或三氯化磷等作用下開環(huán)聚合,形成聚己內酰胺。
聚酰胺纖維俗稱尼龍6,最早的尼龍制品是尼龍制的牙刷的刷子,婦女穿的尼龍襪。該材料具有最優(yōu)的綜合性能,包括機械強度、剛度、韌度、機械減震性和耐磨性,加上良好的電絕緣能力和耐化學性,使尼龍6 成為一種“通用級”材料,用于機械結構零件和討維護零件的制造。