المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر


Rearrangement of Acyl Nitrenes to Isocyanates  
  
2038   06:29 مساءً   date: 17-9-2018
Author : William Reusch
Book or Source : Virtual Textbook of Organic Chemistry
Page and Part : ............

Rearrangement of Acyl Nitrenes to Isocyanates

Several useful and general procedures for degrading carboxylic acid derivatives to amines all involve the rearrangement of an acyl nitrene to an isocyanate. Although the nitrogen atom of a nitrene has no formal charge, it is electron deficient and serves as a locus for 1,2-rearrangements. As illustrated in the following diagram, acyl nitrenes may be generated from different amide-like starting compounds. Once formed, acyl nitrenes quickly rearrange to relatively stable isocyanate isomers, which may be isolated or reacted with hydroxylic solvents. The most common application of this rearrangement is for the synthesis of amines. Thus, addition of water to the ketene-like isocyanates produces an unstable carbamic acid that decomposes to an amine and carbon dioxide. General procedures for obtaining the nitrene precursors are listed below the diagram.

Hofmann Route: Primary amides are converted to N-halogenated derivatives by the action of HOX or X2 in alkaline solution. Excess base generates a conjugate base of the product.
Lossen Route: A hydroxamic acid derivative (RCONHOH) is made by reacting an ester with hydroxyl amine. The hydroxamic acid is O-acylated and then converted to its conjugate base.
Curtius Route: An acyl azide (RCON3) is prepared in one of two ways. (i) Reaction of an acyl chloride with sodium azide, or (ii) Reaction of an ester with excess hydrazine, followed by reaction of the acylhydrazide product (RCONHNH2) with cold nitrous acid. Acyl azides decompose to isocyanates on heating.
Schmidt Route: A variant of the Curtius procedure in which a carboxylic acid is heated with hydrazoic acid (HN3) and an acid catalyst.

Some examples of these different rearrangements are shown in the following diagram. In each case a green capitol letter (C, H, L or S) designates the type of reaction. The first three reactions illustrate the Hofmann rearrangement, which is a particularly useful method for preparing amines. The last example shows a Curtius reaction applied to a diester by way of an intermediate bis-acylhydrazide. An alternative Curtius approach to the amine product of example # 2 is also shown. The Curtius procedure is particularly useful if the isocyanate is the desired product, since the decomposition of the acyl azide intermediate can be conducted in the absence of hydroxylic solvents that would react with the isocyanate.

 Example # 5 shows a Schmidt reaction in which an optically active carboxylic acid is the substrate. The S-configuration of the migrating phenethyl group is retained in the amine product, confirming the intramolecular character of these rearrangements. Retention of configuration is also observed in Curtius, Lossen and Hofmann rearrangements of this kind. Reactions # 6 & # 7 are interesting cases in which water is absent during the formation and reaction of the isocyanate. The alcohol solvent in # 6 adds to the isocyanate to produce a carbamate ester, known as a urethane. Unlike the unstable carbamic acids, urethanes do not decompose and may be isolated as pure compounds. If water had been the solvent, the resulting 1º-enamine would have rearranged to an imine and hydrolyzed to an aldehyde. In the Lossen rearrangement (# 7) butyl amine adds to the isocyanate to give a substituted urea (urea is NH2CONH2).
The Hofmann rearrangement in reaction # 8 provides a novel example of the tautomerism of an acetylenic 1º-amine to a nitrile. Finally, the last example illustrates a selective Hofmann rearrangement of a bromo-imide. The reactivity of the carbonyl group para to the electron withdrawing nitro substituent is increased relative to the other imide carbonyl. Consequently, base-catalyzed hydrolysis takes place there preferentially, leaving the acyl nitrene moiety meta to the nitro function.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .