「NR」Lossen rearrangement——异氰酸酯的制备

定义

O-酰基羟肟酸转化为相应的异氰酸酯被称为Lossen rearrangement（洛森重排）

反应通式

起源与发展

1872年，W. Lossen报道了苯甲酰苯甲酯(由苯基羟肟酸和苯甲酸合成的混合酸酐)的热解反应生成苯基异氰酸酯和苯甲酸。几年后，他观察到在沸水中，山莨菪碱苯甲酸钾盐很容易转化为二苯脲、山莨菪酸钾和二氧化碳。在后者转化过程中，初始产物为异氰酸苯酯，一半与水反应生成苯胺和二氧化碳，另一半与苯胺反应生成二苯脲。

反应的一般特征

1)羟肟酸可以通过几种不同的方法制备:a)由相应的羧酸首先转化为酸氯化物或混合酸酐，然后与羟胺反应;b)与羟胺形成酯;c)脂肪族和芳香族羧基化合物与氯化羟胺;

2)游离的羟肟酸在任何条件下都不发生洛森重排，因此氧原子的活化是重排发生的必要条件;

3)羟肟酸的羟基酰化可以通过以下几种试剂进行: 酸酐、酰基卤化物、SOCl2、SO3·Et3N、二烷基碳二亚胺、活化的芳族卤化物(如2,4-二硝基氯苯)，在Mitsunobu反应条件下(PPh3、DEAD、ROH)和硅基化;

4)重排通常是在有水或其他亲核试剂(如胺、醇)存在的情况下，用碱(如氢氧化钠、DBU)加热O-活化的羟肟酸;

5)活性较高的O-磺酰和O-磷酸基衍生物则趋向于自发重新排列;

6)重排的初始产物是异氰酸酯，异氰酸酯与水反应后产生不稳定的氨基甲酸，而氨基甲酸酯分解为伯胺和二氧化碳;

7)当胺作为亲核试剂存在时，反应的产物是一个取代的尿素;

8)分子内存在亲核官能团(如NH2、OH、COOH)时，与异氰酸酯反应;

9)重排过程中，与羟肟酸官能团相邻的体中心保持(旋光性不变)。

Lossen重排与Hofmann和Curtius重排密切相关，但其相对于其他方法的主要优势是反应条件温和，不需要使用浓强碱或高温。

机理

Lossen重排的机制与Curtius-、Hofmann-和Schmidt重排密切相关。

第一步是将氮原子上的O-酰基羟基甲酸酯通过碱脱氢生成相应的碱盐，碱盐是相当不稳定的，并通过桥联阴离子迅速与异氰酸酯进行协同重排。

重新排列的速率很大程度上取决于取代基的电子性质:具有更强的吸电子能力的R3和具有更强的供电子能力的R1和R2，其速率越高。

反应实例

1) Formation of Complex Hydrazine Derivatives via Aza-Lossen Rearrangement

DOI: 10.1021/acs.orglett.9b01742

2) “Covalent-Assembly”-Based Fluorescent Probe for Detection of a Nerve-Agent Mimic (DCP) via Lossen Rearrangement

DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01006

3) Alkynyl Triazenes as Fluoroalkyne Surrogates: Regioselective Access to 4-Fluoro-2-pyridones by a Rh(III)-Catalyzed C–H Activation–Lossen Rearrangement–Wallach Reaction

DOI: 10.1021/acscatal.0c00499

4) Carbonyldiimidazole-Mediated Lossen Rearrangement

DOI: 10.1021/ol9023387

5) Metal-assisted Lossen Rearrangement

DOI: 10.1021/jo300031f

6) Rhodium(III)-Catalyzed C–H Activation/Carbene Insertion/Lossen Rearrangement Sequence: Efficient Synthesis of Spirooxindole Pyrrolones

https://doi.org/10.1002/anie.201906589

评述

Lossen重排的机制与Curtius-、Hofmann-和Schmidt重排密切相关，但其相对于其他方法的主要优势是反应条件温和，不需要使用浓强碱或高温。

参考

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