シュミット反応

シュミット反応
名前の由来	カール・フリードリヒ・シュミット
反応タイプ	転位反応
識別子
有機化学ポータル	シュミット反応
RSCオントロジー ID	RXNO:0000170

有機化学において、シュミット反応は、酸性条件下でアジドがカルボニル誘導体（通常はアルデヒド、ケトン、またはカルボン酸）と反応して窒素を放出し、アミンまたはアミドを生成する有機反応である。^[1]^[2]^[3]この反応は、 1924年にベンゾフェノンとアジ化水素酸をベンズアニリドに変換することに成功し、初めて報告したカール・フリードリヒ・シュミット（1887–1971）にちなんで名付けられた。^[4]この分子内反応は1991年まで報告されていなかったが^[5]、天然物の合成において重要になった。^{[6]この反応は、}カルボン酸と反応してアミン（上図）を生成し、ケトンと反応してアミド（下図）を生成するのに効果的である。

反応メカニズム

この反応はクルチウス転位と密接に関連しているが、この反応では、カルボン酸とヒドラゾ酸がプロトン化されたカルボン酸を経由して反応し、フィッシャーエステル化に似たプロセスでアシルアジドが生成される点が異なる。反応が濃酸（>90%硫酸）中で起こる場合、アシルイオンの形成を伴う代替法がより重要になる。^[7] （クルチウス転位では、アジ化ナトリウムとアシル塩化物を組み合わせてアシルアジド中間体を定量的に生成し、残りの反応は中性条件下で起こる。）

カルボン酸のシュミット反応は、プロトン化と水の喪失によって得られるアシルイオン1から始まります。アジ化水素酸との反応により、プロトン化されたアジドケトン2が形成され、これがアルキル基 R と転位反応を起こし、窒素を放出しながら CN 結合上を移動します。プロトン化されたイソシアネートは水に攻撃されてカルバメート4 を形成し、これが脱プロトン化されて二酸化炭素をアミンに失います。

ケトンのシュミット反応の反応機構では、カルボニル基がプロトン化によって活性化され、アジドによる求核付加反応でアジドヒドリン3が形成され、これが脱離反応で水を失い、ジアゾイミニウム 5 となる。アルキル基またはアリール基の 1 つが炭素から窒素へ移動して窒素を失い、ベックマン転位の場合と同様にニトリリウム中間体6を与える。水の攻撃により6 はプロトン化されたイミド酸7に変換され、これがプロトンを失って、最終アミドのイミド酸互変異性体に達する。別の機構では、中間体3のプロトン化直後に9で移動が起こり、バイヤー・ビリガー酸化によってプロトン化されたアミド10を与えるのと同様である。プロトンを失うと再びアミドが生成される。3への脱水反応から5への反応(したがってベックマン経路) は濃 H ₂ SO ₄などの非水酸によって促進されるのに対し、濃 HCl などの水性酸は9からの移動(バイヤー・ビリガー経路) を促進すると提案されている。これらの可能性は、α-テトラロンなどの特定の基質の場合、使用される条件に応じて移動する基が変化し、2 つのアミドのいずれかを生成することがあるという事実を説明するために使用されている。^[8]

アルキルアジドが関与する反応

この反応の範囲は、カルボニルとアルキルアジドRN3との反応にまで拡張されました。この拡張は、1955年にJH Boyer_によって初めて報告されました^{[9] （そのため、}Boyer反応と呼ばれます）、例えば、3-ニトロベンズアルデヒドとβ-アジドエタノールの反応：

分子内シュミット反応のバリエーションは1991年以来知られている。^[5]これらは環化反応であり、ラクタム^[11]やアルカロイド^[12 ]などの天然物の合成に有用である。^[6]^[10]

参照

参考文献

^ Plagens, Andreas; Laue, Thomas M. (2005). Named organic reactions (第2版). Chichester: John Wiley & Sons. ISBN 0-470-01041-X。
^ Wolff, Hans (2011). 「シュミット反応」.有機反応: 307–336. doi :10.1002/0471264180.or003.08. ISBN 978-0471264187。
^ Lang, S.; Murphy, JA (2006). 「電子不足系におけるアジド転位」. Chem. Soc. Rev. 35 ( 2): 146–156. doi :10.1039/B505080D. PMID 16444296.
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[1] Plagens, Andreas; Laue, Thomas M. (2005). Named organic reactions (第2版). Chichester: John Wiley & Sons. ISBN 0-470-01041-X。

[Wolff2011-2] Wolff, Hans (2011). 「シュミット反応」.有機反応: 307–336. doi :10.1002/0471264180.or003.08. ISBN 978-0471264187。

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[intra-review-6] Nyfeler, Erich; Renaud, Philippe (2006年5月24日). 「分子内シュミット反応：天然物合成への応用」. CHIMIA International Journal for Chemistry . 60 (5): 276–284. doi : 10.2533/000942906777674714 .

[7] Koldobskii, GI; Ostrovskii, Vladimir A; Gidaspov, BV (1978-11-30). 「アルデヒドとカルボン酸によるシュミット反応」. Russian Chemical Reviews . 47 (11): 1084–1094. Bibcode :1978RuCRv..47.1084K. doi :10.1070/rc1978v047n11abeh002294. ISSN 0036-021X. S2CID 250898289.

[8] Crosby, Ian T.; Shin, James K.; Capuano, Ben (2010). 「シュミット反応とベックマン転位の二環式ラクタム合成への応用：いくつかの機構的考察」.オーストラリア化学ジャーナル. 63 (2): 211. doi :10.1071/CH09402. ISSN 0004-9425.

[9] JH Boyer & J. Hamer (1955). 「アルキルアジドのカルボニル化合物に対する酸触媒反応」J. Am. Chem. Soc. 77 (4): 951–954. doi :10.1021/ja01609a045.

[10] ミリガン、グレゴリー L.; モスマン、クレイグ J.; オーブ、ジェフリー (1995 年 10 月)。「アルキルアジドとケトンの分子内シュミット反応: 範囲と立体化学研究」アメリカ化学会誌。117 (42): 10449–10459。doi :10.1021/ja00147a006。

[11] Lei Yao & Jeffrey Aubé (2007). 「架橋二環式ラクタム合成経路における分子内シュミット反応の位置化学のカチオン–π制御」（コミュニケーション） . J. Am. Chem. Soc. 129 (10): 2766–2767. doi :10.1021/ja068919r. PMC 2596723. PMID 17302421 .

[12] Wrobleski, Aaron; Sahasrabudhe, Kiran; Aubé, Jeffrey (2004 年 5 月)。「デンドロバチドアルカロイドの非対称全合成: 分子内シュミット反応戦略を用いたインドリジジン 251F およびその 3-デスメチル類似体の調製」。アメリカ化学会誌。126 (17): 5475–5481。doi :10.1021/ja0320018。PMID 15113219 。