Лейкарт реакция - Leuckart reaction

Лейкарт реакция
Названный в честьРудольф Лейкарт
Тип реакцииРеакция замещения
Идентификаторы
RSC ID онтологииRXNO: 0000101

В Лейкарт реакция это химическая реакция который превращает альдегиды или кетоны к амины от восстановительное аминирование при наличии тепла.[1][2] Реакция, названная в честь Рудольф Лейкарт, использует либо формиат аммония или формамид как донор азота и Восстановитель.[3] Требуются высокие температуры, обычно от 120 до 130 ° C; для варианта формамида температура может быть выше 165 ° C.[1]

Кетон превращается в амин путем восстановительного аминирования с использованием формиата аммония.

История

Реакция Лейкарта названа в честь ее разработчика, немецкого химика. Рудольф Лейкарт (1854–1899). Он обнаружил, что отопление бензальдегид с формамидом не производит бензилидендиформамид, как ожидалось, но бензиламин.[4] В 1891 году коллега Лейкарта из Геттингенского университета Отто Валлах провел дальнейшие реакции с использованием алициклических и терпеноидных кетонов, а также альдегидов, продемонстрировав общее применение.[4] В течение прошлого столетия химики открыли несколько методов, позволяющих повысить выход реакции и проводить ее в менее тяжелых условиях. Поллард и Янг обобщили различные способы образования аминов: использование либо формамида, либо формиата аммония, либо того и другого, либо добавление муравьиной кислоты к формамиду.[3] Однако использование только формиата аммония в качестве реагента дает наилучшие выходы.[1][3] Использование формамида дает низкие выходы по сравнению с формиатом аммония, но выходы могут быть увеличены за счет использования большого количества формамида или использования формиата аммония, сульфата аммония и хлорида магния в качестве катализаторы.[5]

Механизм

Формиат аммония в качестве реагента:

Механизм описывает превращение кетона (или альдегида) в амин с использованием формиата аммония в качестве реагента.

Формиат аммония сначала диссоциирует на Муравьиная кислота и аммиак. Аммиак затем выполняет нуклеофильная атака на карбонил углерод.[3] Кислород депротонирует водород из азота с образованием гидроксила. Гидроксил протонируется с использованием водорода из муравьиной кислоты, что позволяет молекуле воды уйти. При этом образуется карбокатион, который стабилизирован резонансом. Соединение атакует водород из депротонированной муравьиной кислоты с предыдущей стадии, образуя диоксид углерода и амин.

Формамид в качестве реагента:

Схема изображает механизм реакции Лейкарта с использованием формамида в качестве восстановителя.

Формамид сначала нуклеофильно атакует карбонильный углерод.[3] Кислород протонируется путем отрыва водорода от атома азота с последующим образованием молекулы воды, которая уходит, образуя производное N-формила, которое стабилизируется резонансом.[3] Вода гидролизует формамид с образованием формиата аммония, который действует как восстанавливающий агент и присоединяется к производному N-формила. Происходит гидридный сдвиг, приводящий к потере диоксида углерода. Ион аммония добавляется с образованием имина и высвобождением аммиака. Имин подвергается гидролизу с образованием амина, который изображен на схеме ниже.

Гидролиз имина

Приложения

Ярким примером реакции Лейкарта является ее использование в синтезе тетрагидро-1,4-бензодиазепин-5-она, молекулы, которая является частью бензодиазепин семья.[6] Многие соединения в этом семействе молекул являются супрессорами центральной нервной системы и связаны с терапевтическим применением и с различными лекарствами, такими как антибиотики, противоязвенные средства и средства против ВИЧ.[6] Исследователи смогли синтезировать тетрагидро-1,4-бензодиазепин-5-оны с превосходными выходами и чистотой, используя реакцию Лейкарта. Исследователи провели реакцию через твердофазный синтез и использовали муравьиную кислоту в качестве восстановителя.[6]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c Александр, Эллиот; Рут Боумен Уайлдман (1948). «Исследования механизма реакции Лейкарта». Журнал Американского химического общества. 70 (3): 1187–1189. Дои:10.1021 / ja01183a091. PMID  18909189.
  2. ^ Ингерсолл, А. В. (1937). «α-Фенилэтиламин». Органический синтез. 17: 76. Дои:10.15227 / orgsyn.017.0076.
  3. ^ а б c d е ж Pollard, C.B .; Дэвид С. Янг (1951). «Механизм реакции Лейкарта». Журнал органической химии. 16 (5): 661–672. Дои:10.1021 / jo01145a001.
  4. ^ а б Кроссли, Фрэнк С .; Морис Л. Мур (1944). «Исследования реакции Лейкарта». Журнал органической химии. 9 (6): 529–536. Дои:10.1021 / jo01188a006.
  5. ^ Веберс, Винсент Дж .; Уильям Ф. Брюс (1948). «Реакция Лейкарта: исследование механизма». Журнал Американского химического общества. 70 (4): 1422–1424. Дои:10.1021 / ja01184a038. PMID  18915755.
  6. ^ а б c Ли, Сун-Чан; Парк Сын Бом (2007). «Новое применение реакции Лейкарта – Валлаха для синтеза библиотеки тетрагидро-1,4-бензодиазепин-5-онов». Химические коммуникации (36): 3714–3716. Дои:10.1039 / B709768A. PMID  17851604.