Перегруппировкой Курциуса называется реакция пиролиза ацилазидов с образованием изоцианатов:
Рисунок 1. Перегруппировка Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Особенности перегруппировки Курциуса
При отсутствие воды или спиртов реакции перегруппировки Курциуса с высокими выходами дают изоцианаты, но если реакции проводить в воде или спирта, то, как и в случае перегруппировки Гофмана, получают амины, карбаматы или производные мочивины и ацилмочевины. Данная реакция носит общий характер и ее применяют к любым карбоновым кислотам: алифатическим (в том числе насыщенным и ненасыщенным), ароматическим (в том числе при наличии различных заместителей в ароматической системе), алициклическим, гетероциклическим (так же и при наличии различных заместителей в гетероциклической системе), и содержащим другие различные функциональные группы. Ацилазиды получают или из хлорангидридов кислот или действием $HNO_2$ на ацилгидразины.
Рисунок 2. Особенности перегруппировки Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Механизм перегруппировки Курциуса
Первоначально считали, что перегруппировка Курциуса является двухэтапным процессом, с потерей газообразного азота, образующего ацил нитрена, с последующей миграцией $R$-группы, с образованием изоцианата. Однако недавние исследования показали, что термическое разложение представляет собой согласованный процесс, причем обе стадии происходят вместе, в связи с отсутствием каких-либо нитреновых или каких-либо других побочных продуктов, наблюдаемых или выделенных в ходе реакции. Термодинамические расчеты также поддерживают согласованные механизм.
Рисунок 3. Механизм перегруппировки Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Миграция происходит с полным сохранением конфигурации $R$-группы. Миграционная способность в $R$-группы падает в ряду третичный алкил > вторичный алкил ~ арил > первичный алкил. Формирующийся изоцианат затем может быть гидролизован с получением первичного амина, или подвергаться нуклеофильной атаке со спиртами и аминами с образованием карбаматов и производных мочевины соответственно.
Рисунок 4. Механизм перегруппировки Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Механизм перегруппировки Курциуса с одной стороны сходен с механизмом перегруппировки Гофмана, а с другой стороны с механизмом перегруппировки Вольфа - рассмотренными в соответствующих главах.
Рисунок 5. Механизм перегруппировки Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Однако, в отличие от механизма перегруппировки Вольфа, при перегруппировке Курциуса свободные нитрены не образуются, и, возможно, обе стадии процесса перегруппировки протекают согласованно:
Рисунок 6. Механизм перегруппировки Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
При пиролизе алкилазидов происходит аналогичная перегруппировка, в результате которой образуются имины
Рисунок 7. Механизм перегруппировки Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Эта перегруппировка не называется перегруппировкой Курциуса, но ее механизм аналогичен, за исключением того, что в этой реакции образуются свободные алкилнитрeны $R_3CN:$. Мигрировать может алкил, арил и водород.
Циклоaлкилазиды и даже арилазиды при нагревании дают продукты расширения цикла.
Рисунок 8. Механизм перегруппировки Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Применение перегруппировки Курциуса
Перегруппировка Курциуса терпима к большому разнообразию функциональных групп, и имеет значительную синтетическую полезность, так как самые различные группы могут быть включены в конечный продукт в зависимости от выбора нуклеофильного агента, используемого для атаки изоцианата.
Перегруппировка Курциуас используется в синтезе ряда фармацевтических препаратов:
- транилципромина,
- триквинацена,
- кандесартана,
- бромадола,
- бензидамина,
- габапентина, и других.
Р. Б. Вудворд и др. использовали перегруппировку Курциуса в качестве одного из этапов в общем синтезе триквинацена в 1964. После гидролиза сложного эфира в промежуточном продукте (1), была осуществлена перестановка Курциуса для превращения группы карбоновой кислоты в соединении (2) в метил карбаматную группу (3) с выходом 84%. Дальнейшие шаги затем дали триквинацен (4).
Рисунок 9. Применение перегруппировки Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Перегруппировка Курциуса также применяют в синтезе противовирусного лекарственного препарата озельтамивира, который также известный как Тамифлю, Ишикава и под другими названиями, на одном из основных этапов преобразования ацилазида в амидной группе в молекуле-мишени. В этом случае, изоцианат, образованный перестановкой атакуют карбоновой кислотой с образованием амида. Последующие реакции могут быть проведены в том же самом реакционном сосуде с получением конечного продукта с общим выходом 57%.
Рисунок 10. Применение перегруппировки Курциуса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
