Reacción de Schmidt

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En química orgánica, la reacción de Schmidt es una reacción orgánica en la que una azida reacciona con un derivado carbonílico, normalmente un aldehído, una cetona o un ácido carboxílico, en condiciones ácidas para dar una amina o una amida, con expulsión de nitrógeno. Recibe su nombre de Karl Friedrich Schmidt (1887-1971), quien la informó por primera vez en 1924 al convertir con éxito la benzofenona y el ácido hidrazoico en benzanilida. La reacción intramolecular no se informó hasta 1991, pero ha adquirido importancia en la síntesis de productos naturales. La reacción es eficaz con ácidos carboxílicos para dar aminas (arriba) y con cetonas para dar amidas (abajo).

Mecanismo de reacción

La reacción está estrechamente relacionada con la transposición de Curtius, excepto que en esta reacción la azida de acilo se produce por reacción del ácido carboxílico con ácido hidrazoico a través del ácido carboxílico protonado, en un proceso similar a una esterificación de Fischer. Una alternativa, que implica la formación de un ion acilio, se vuelve más importante cuando la reacción tiene lugar en ácido concentrado (>90% de ácido sulfúrico). (En la transposición de Curtius, la azida de sodio y un cloruro de acilo se combinan para generar cuantitativamente el intermediario de azida de acilo, y el resto de la reacción tiene lugar en condiciones neutras).

La reacción de Schmidt del ácido carboxílico comienza con el ion acilio 1 obtenido a partir de la protonación y la pérdida de agua. La reacción con el ácido hidrazoico forma la azidocetona protonada 2, que sufre una reacción de reordenamiento con el grupo alquilo R, migrando sobre el enlace C-N con expulsión de nitrógeno. El isocianato protonado es atacado por el agua formando el carbamato 4, que después de la desprotonación pierde dióxido de carbono a la amina.

Reaction mechanism for the amine formation from a carboxylic acid via Schmidt reaction.
Mecanismo de reacción para la formación de amina de un ácido carboxílico a través de la reacción Schmidt.

En el mecanismo de reacción de la reacción de Schmidt de las cetonas, el grupo carbonilo se activa por protonación para la adición nucleofílica por la azida, formando azidohidrina 3, que pierde agua en una reacción de eliminación a diazoiminio 5. Uno de los grupos alquilo o arilo migra del carbono al nitrógeno con pérdida de nitrógeno para dar un intermedio de nitrilio 6, como en la transposición de Beckmann. El ataque del agua convierte 6 en ácido imídico protonado 7, que sufre pérdida de protón para llegar al tautómero de ácido imídico de la amida final. En un mecanismo alternativo, la migración ocurre en 9, directamente después de la protonación del intermedio 3, de una manera similar a la oxidación de Baeyer-Villiger para dar la amida protonada 10. La pérdida de un protón vuelve a proporcionar la amida. Se ha propuesto que la deshidratación a 3 para dar 5 (y, por lo tanto, la vía de Beckmann) se ve favorecida por ácidos no acuosos como H2SO4 concentrado, mientras que los ácidos acuosos como el HCl concentrado favorecen la migración desde 9 (la vía de Baeyer-Villiger). Estas posibilidades se han utilizado para explicar el hecho de que, para ciertos sustratos como la α-tetralona, el grupo que migra a veces puede cambiar, dependiendo de las condiciones utilizadas, para dar lugar a cualquiera de las dos amidas posibles.

Two proposed reaction mechanisms for the amide formation from a ketone via Schmidt reaction
Dos mecanismos de reacción propuestos para la formación de amide de una ketone a través de la reacción Schmidt


Reacciones que implican azides alquiles

El alcance de esta reacción se ha ampliado a reacciones de carbonilos con azidas de alquilo R-N3. Esta ampliación fue descrita por primera vez por J.H. Boyer en 1955 (de ahí el nombre de reacción de Boyer), por ejemplo, la reacción de 3-nitrobenzaldehído con β-azidoetanol:

La reacción Boyer

Desde 1991 se conocen variaciones que implican reacciones intramoleculares de Schmidt. Se trata de reacciones de anulación y tienen cierta utilidad en la síntesis de productos naturales, como lactamas y alcaloides.

Reacción de Schmidt intramolecular

Véase también

  • Curtio reorganización
  • Reorganización de Hofmann
  • Reorganización de Lossen

Referencias

  1. ^ Plagens, Andreas; Laue, Thomas M. (2005). Reacciones orgánicas llamadas (2a edición). Chichester: John Wiley & Hijos. ISBN 0-470-01041-X.
  2. ^ Wolff, Hans (2011). "La reacción de Schmidt". Reacciones orgánicas: 307 –336. doi:10.1002/0471264180.or003.08. ISBN 978-0471264187.
  3. ^ Lang, S.; Murphy, J. A. (2006). "Azide reorganizaciones en sistemas de electrones deficientes". Chem. Soc. Rev. 35 2): 146 –156. doi:10.1039/B505080D. PMID 16444296.
  4. ^ Schmidt, K. F. (1924). "Über den Imin-Rest". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (A y B Series). 57 4): 704 –723. doi:10.1002/cber.19240570423.
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  7. ^ Koldobskii, G I; Ostrovskii, Vladimir A; Gidaspov, B V (1978-11-30). "Schmidt Reaction with Aldehydes and Carboxylic Acids". Russian Chemical Reviews. 47 (11): 1084–1094. Bibcode:1978RuCRv..47.1084K. doi:10.1070/rc1978v047n11abeh002294. ISSN 0036-021X. S2CID 250898289.
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  9. ^ J. H. Boyer " J. Hamer (1955). "La reacción acitólica de los azides de Alkyl sobre compuestos de carbono". J. Am. Chem. Soc. 77 4): 951 –954. doi:10.1021/ja01609a045.
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  12. ^ Wrobleski, Aaron; Sahasrabudhe, Kiran; Aubé, Jeffrey (mayo de 2004). "Sintesis Total asimétrica de Alcaloides Dendrobatidos: Preparación de Indolizidina 251F y su Analogo de 3-Desmetil utilizando una Estrategia de Reacción Schmidt Intramolecular". Journal of the American Chemical Society. 126 (17): 5475–5481. doi:10.1021/ja0320018. PMID 15113219.
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