Przegrupowanie Hofmanna - Polski Serwis Naukowy

Przegrupowanie Hofmanna – reakcja chemiczna, w której pierwszorzędowe amidy ulegają przekształceniu do pierwszorzędowych amin o łańcuchu węglowym krótszym o jeden atom węgla.

Nazwa reakcji pochodzi od nazwiska jej odkrywcy: Augusta Wilhelma von Hofmanna. Reakcję tę nazywa się czasem degradacją Hofmanna, ale nie należy jej mylić z eliminacją Hofmanna.

Mechanizm

Mechanizm reakcji jest podobny do reakcji przegrupowania Curtiusa z tą różnicą, że w przegrupowaniu Hofmanna izocyjaniany tworzą się z pierwszorzędowych amidów nie zaś z azydków acylowych.

Grupa acylowa lub acyl, -C(=O)R lub -C(=O)Ar, gdzie R - grupa alkilowa, Ar - grupa arylowa, to organiczna grupa funkcyjna wywodząca się z kwasu karboksylowego, występuje w jego pochodnych: chlorkach kwasowych kwasów karboksylowych, bezwodniki kwasowe kwasów karboksylowych, solach kwasów karboksylowych, estrach kwasów karboksylowych oraz wielu pochodnych zwanych pochodnymi acylowymi, formalnie także w ketonach.

Przegrupowanie Curtiusa (Reakcja Curtiusa lub Degradacja Curtiusa), po raz pierwszy zdefiniowana przez Theodora Curtiusa, jest to reakcja chemiczna, w której azydki acylowe ulegają przegrupowaniu do izocyjanianów.

Reakcja bromu z wodorotlenkiem sodu powoduje powstawanie bromian(I) sodu Na-O-Br in situ, który przekształca pierwszorzędowy amid w izocyjanian jako produkt pośredni. Izocyjanian jest hydrolizowany do pierwszorzędowej aminy z wydzieleniem ditlenku węgla.

Odmiany

Brom jest niebezpieczny i przez to niewygodny w użyciu, można go zastąpić kilkoma substancjami. Przegrupowania Hofmanna można dokonać przy pomocy N-bromosukcynoimidu (NBS) i 1,8-diazabicyklo[5.4.0]undek-7-enu (DBU). W następującym przypadku produkt pośredni – izocyjanian jest wyłapywany przez metanol tworząc karbaminian.

Hydroliza - reakcja chemiczna polegająca na rozpadzie cząsteczek związku chemicznego na dwa lub więcej mniejszych fragmentów w reakcji z wodą lub parą wodną. W przypadku soli jonowych przez hydrolizę rozumie się zbiór wtórnych reakcji jonów powstałych w wyniku solwolizy tej soli, które niekiedy prowadzą do zmiany pH środowiska.

1,8-Diazabicyklo[5.4.0]undek-7-en (DBU) – organiczny związek chemiczny z grupy amidyn. W warunkach standardowych DBU jest bezbarwną cieczą. Wykazuje bardzo silne właściwości zasadowe w układach niewodnych; w tetrahydrofuranie (pKa 20,0) i acetonitrylu (pKa 24,3) jest ok. milion razy silniejszą zasadą niż trietyloamina (pKa odpowiednio 13,7 i 18,8). DBU stosowany jest w syntezie organicznej głównie jako katalizator, ligand kompleksujący oraz jako zasada organiczna, np. w reakcjach sprzęgania. DBU zazwyczaj zachowuje się jako zasada nienukleofilowa, znane są jednak stosunkowo rzadkie reakcje, w których reaguje jako nukleofil.

W podobny sposób izocyjanian może zostać wyłapany przez tert-butanol dając t-butoksykarbonyl (Boc)-amina. Inną alternatywą użycia bromu jest (bis(trifluoroacetoksy)jodo)benzen C6H5-I-(CF3COO)2.

Zobacz też

Przegrupowanie Beckmanna

Przegrupowanie Curtiusa

Reakcja Schmidta

Eliminacja Hofmanna

Przypisy

A. W. Hofmann. Ueber die Einwirkung des Broms in alkalischer Lösung auf Amide. „Chem. Ber.”. 14, s. 2725 – 2736, 1881. doi:10.1002/cber.188101402242. ISSN 0365-9496 (niem.).
Wallis, E. S.; Lane, J. F.. Review. „Org. React.”. 3, s. 267-306, 1949.
T. Shioiri. (Review). „Comp. Org. Syn.”. 6, s. 800-806, 1991.
Jeffrey W. Keillor, Xicai Huang. METHYL CARBAMATE FORMATION VIA MODIFIED HOFMANN REARRANGEMENT REACTIONS: METHYL N-(p-METHOXYPHENYL)CARBAMATE. „Organic Syntheses”. Coll. Vol. 10, s. 549, 2004.
Almond, M. R.; Stimmel, J. B.; Thompson, E. A.; Loudon, G.M.. HOFMANN REARRANGEMENT UNDER MILDLY ACIDIC CONDITIONS USING [I,I-BIS(TRIFLUOROACETOXY)IODOBENZENE: CYCLOBUTYLAMINE HYDROCHLORIDE FROM CYCLOBUTANECARBOXAMIDE]. „Organic Syntheses”. Coll. Vol. 8, s. 132, 1993.

Bibliografia

Robert T. Morison, Robert N. Boyd: Chemia Organiczna. T. 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1997, s. 88-94. ISBN 83-01-04166-8.
John McMurry: Chemia Organiczna. T. 4. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2003, s. 956-959. ISBN 83-01-14103-4.
Louis F. Fieser: Advanced Organic Chemistry. New York: Reinhold Publishing Corporation, Chapman & Hall, Ltd., London, 1962, s. 499-501, seria: Library of Congress Catalog Card Number: 61-14594.
Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stauart Warren, Peter Wothers: Organic Chemistry. New York: OXFORD University Press Inc., 2007, s. 1073. ISBN 978-0-19-850346-0.