异氰酸酯中间态的重排反应[研究知识]
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生成异氰酸酯中间态的人名反应
1
行业倾力
Curtius 反应 Hofmann 重排
Lossen 反应
Schmidt反应
目录
2
行业倾力
Curtius 重排反应
Curtius重排反应是首先由库尔提斯（Theodor Curtius）于1890年发现，反应中 酰基叠氮在惰性溶剂中加热分解重排生成异氰酸酯。
9
行业倾力
反应机理：
Lossen 反应
在重排步骤中，R的迁移和离去基团的离去是协同进行的。当R是手性碳原子时， 重排后其构型保持不变：
10
行业倾力
Lossen 反应
Lossen 反应的两种改进方法： 1. 芳香酸和羟胺在聚磷酸(PPA)存在下加热至150-170℃，生成芳香伯胺：
2. 芳香酸和硝基甲烷在聚磷酸(PPA)存在下加热得芳香伯胺:
产物可与一系列亲核试剂反应：与水作用水解得到胺；与苯甲醇反应生成带有 苄氧羰基保护基（Cbz）的胺类；与叔丁醇作用生成带有叔丁氧羰基保护基 （Boc）的胺类，用作有机合成中的重要中间体。
3
行业倾力
Curtius 反应
羧酸可通过与叠氮磷酸二苯酯（DPPA）反应被转化为酰基叠氮加热重排成 异氰酸酯。
反应机理：
11
行业倾力
Schmidt反应
Schmidt反应是一个有机重排反应，羧酸、醛或酮分别与等摩尔的叠氮酸(HN3)在强 酸(硫酸、聚磷酸、三氯乙酸等)存在下发生分子内重排分别得到胺、腈及酰胺。反 应由卡尔·弗里德里希·施密特在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。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。
4
行业倾力
应用实例：
Curtius 反应
5
Hale Waihona Puke 行业倾力Hofmann 重排
霍夫曼重排反应又称霍夫曼降解反应（Hofmann降解），由奥古斯特·威 廉·冯·霍夫曼于1881年发现。该反应是指一级酰胺在溴（或氯）和碱的作用下 转变为少一个碳原子的伯胺的有机化学反应。其过程为溴和氢氧化钠混合后有 部分生成次溴酸钠，次溴酸钠将一级酰胺转化为中间产物异氰酸酯，异氰酸酯 水解，放出二氧化碳，同时生成比反应物少一个碳原子的伯胺。
1991年开始进行了分子内Schmidt反应研究
16
行业倾力
谢谢！！
17
行业倾力
参考文献：Org. Synth. 2002, 78, 234
8
行业倾力
Lossen 反应
Lossen 重排反应由Lossen于1872年发现。该反应由异羟肟酸或其酰基化物在单 独加热或在碱、脱水剂(如五氧化二磷、乙酸酐、亚硫酰氯等)存在下加热发生 重排生成异氰酸酯，再经水解、脱羧得伯胺。异羟肟酸一般由相应的酯与羟胺 反应制备
12
行业倾力
Schmidt反应
反应机理： 酸作原料时的反应机理：
当R为手性碳原子时，重排后手性碳原子的1构3 型不变。
行业倾力
Schmidt反应
酮作原料时的反应机理：
14
行业倾力
Schmidt反应
醛作原料时的反应机理猜想：
15
行业倾力
Schmidt反应
Schmidt反应延伸： 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。例如用间硝基苯甲醛与β-叠氮乙醇的反应：
6
行业倾力
Hofmann 重排
反应机理：
7
行业倾力
Hofmann 重排
反应变化：
一些反应物可以用来代替溴，如N-溴代琥珀酰亚胺用1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳7-烯（DBU）作为生物碱进行反应。
用甲醇钠和甲醇的混合液代替氢氧化钠，可以提高产率。此时中间产物异氰酸酯 会和甲醇反应生成易水解和分离的氨基甲酸甲酯。
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行业倾力
Curtius 反应 Hofmann 重排
Lossen 反应
Schmidt反应
目录
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Curtius 重排反应
Curtius重排反应是首先由库尔提斯（Theodor Curtius）于1890年发现，反应中 酰基叠氮在惰性溶剂中加热分解重排生成异氰酸酯。
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行业倾力
反应机理：
Lossen 反应
在重排步骤中，R的迁移和离去基团的离去是协同进行的。当R是手性碳原子时， 重排后其构型保持不变：
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行业倾力
Lossen 反应
Lossen 反应的两种改进方法： 1. 芳香酸和羟胺在聚磷酸(PPA)存在下加热至150-170℃，生成芳香伯胺：
2. 芳香酸和硝基甲烷在聚磷酸(PPA)存在下加热得芳香伯胺:
产物可与一系列亲核试剂反应：与水作用水解得到胺；与苯甲醇反应生成带有 苄氧羰基保护基（Cbz）的胺类；与叔丁醇作用生成带有叔丁氧羰基保护基 （Boc）的胺类，用作有机合成中的重要中间体。
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Curtius 反应
羧酸可通过与叠氮磷酸二苯酯（DPPA）反应被转化为酰基叠氮加热重排成 异氰酸酯。
反应机理：
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行业倾力
Schmidt反应
Schmidt反应是一个有机重排反应，羧酸、醛或酮分别与等摩尔的叠氮酸(HN3)在强 酸(硫酸、聚磷酸、三氯乙酸等)存在下发生分子内重排分别得到胺、腈及酰胺。反 应由卡尔·弗里德里希·施密特在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。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。
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行业倾力
应用实例：
Curtius 反应
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Hale Waihona Puke 行业倾力Hofmann 重排
霍夫曼重排反应又称霍夫曼降解反应（Hofmann降解），由奥古斯特·威 廉·冯·霍夫曼于1881年发现。该反应是指一级酰胺在溴（或氯）和碱的作用下 转变为少一个碳原子的伯胺的有机化学反应。其过程为溴和氢氧化钠混合后有 部分生成次溴酸钠，次溴酸钠将一级酰胺转化为中间产物异氰酸酯，异氰酸酯 水解，放出二氧化碳，同时生成比反应物少一个碳原子的伯胺。
1991年开始进行了分子内Schmidt反应研究
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行业倾力
谢谢！！
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行业倾力
参考文献：Org. Synth. 2002, 78, 234
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行业倾力
Lossen 反应
Lossen 重排反应由Lossen于1872年发现。该反应由异羟肟酸或其酰基化物在单 独加热或在碱、脱水剂(如五氧化二磷、乙酸酐、亚硫酰氯等)存在下加热发生 重排生成异氰酸酯，再经水解、脱羧得伯胺。异羟肟酸一般由相应的酯与羟胺 反应制备
12
行业倾力
Schmidt反应
反应机理： 酸作原料时的反应机理：
当R为手性碳原子时，重排后手性碳原子的1构3 型不变。
行业倾力
Schmidt反应
酮作原料时的反应机理：
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行业倾力
Schmidt反应
醛作原料时的反应机理猜想：
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行业倾力
Schmidt反应
Schmidt反应延伸： 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。例如用间硝基苯甲醛与β-叠氮乙醇的反应：
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行业倾力
Hofmann 重排
反应机理：
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行业倾力
Hofmann 重排
反应变化：
一些反应物可以用来代替溴，如N-溴代琥珀酰亚胺用1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳7-烯（DBU）作为生物碱进行反应。
用甲醇钠和甲醇的混合液代替氢氧化钠，可以提高产率。此时中间产物异氰酸酯 会和甲醇反应生成易水解和分离的氨基甲酸甲酯。