Japp-Klingemann反應

雅普－克林格曼反應（Japp-Klingemann反應、Japp–Klingemann reaction），以化學家Francis Robert Japp和Felix Klingemann的名字命名。

基本介紹

• 中文名：Japp-Klingemann反應
• 外文名：Japp-Klingemann reaction

簡介

Japp-Klingemann反應，芳香族重氮鹽在鹼性介質中與含活潑亞甲基化合物（β-二酮、β-酮酸、β-酮酸酯等）的烯醇式異構體發生偶聯生成芳腙類化合物的反應，稱為Japp-Klingemann反應。

該反應在實際中廣泛套用於芳腙類有機化合物的合成。R—C(X，Y)—H +ArN₂⁺Cl^- —→R—C(X)═NNHAr +YOH 反應條件：鹼性水溶液

X，Y可為一COR，一COPh，一CO₂R，一CN，一NO₂等吸電基

例如：

PhCOC(CN)HCO₂R +ArN₂⁺Cl^- —→RO₂CC(CN)═NNHAr +PhCO₂H 反應條件：鹼性水溶液

MeCOC(Me)HCO₂R +ArN₂⁺Cl^- —→RO₂CC(Me)═NNHAr +MeCO₂H反應條件：鹼性水溶液

上述含活潑亞甲基化合物的活化基團至少有一個應是醯基或羧基。在反應過程中，一般這些基團與母體分裂並相應生成羧酸或二氧化碳。這些活化基團失去的先後次序大致為：一CO₂H，CH₃CO一，PhCO—，一CO₂R，一CN。

反應機理

首先β-酮酯的α-碳的去質子化，產生烯醇負離子，該離子然後對重氮鹽的末端氮進行親核進攻，生成偶氮化合首先β-酮酯的α-碳的去質子化，產生烯醇負離子，該離子然後對重氮鹽的末端氮進行親核進攻，生成偶氮化合物(3)，這箇中間體有時可以分離出來。 (3) 與氫氧根離子的加成產物 (4) 發生裂解，得到羧酸 (6)和脫去質子的腙 (5)；兩者發生質子交換，便得到最終產物芳香腙 (7)。

反應機理

此反應的機理為芳香族重氮鹽首先與活潑亞甲基化合物的烯醇式異構體偶聯生成O-偶氮化合物，再經分子內重排生成C-氮化合物，最後生成芳腙，如下圖所示：

反應機理

在有機合成中，該反應主要用於芳腙類的製備。也可以利用此反應生成的芳腙進一步合成吲哚類化合物，例如下圖的反應：

反應方程式

此反應在適當場合還可用於環化。例如，鄰氨基苯乙酮雖不具有活潑亞甲基，但重氮化後可經此反應發生環化生成環酮，後者經互變異構生成芳雜環類化合物。

主要內容

1、香重氮鹽與具有活潑α-H的羰基化合物在鹼性條件下反應可生成芳腙。

2、後羰基脫去生成羧酸或二氧化碳。芳環上的吸電子基（如硝基）對反應有利。

3、-羰基酸和α-羰基酯在發生本反應時得到不同產物：α-羰基酸離去的是-COOH，而α-羰基酯離去R-CO- 。

4、應得到的腙可繼續合成吲哚，參見Fischer吲哚合成反應。

套用實例

重氮偶合

脂肪族化合物，如果C—H鍵有足夠的酸性，就能在鹼（最常用的是乙酸鈉）存在的情況下，與重氮鹽偶合，形成偶氮化合物。

Z—CH₃—Zˊ +ArN₂⁺ —→Z—C(Zˊ)═NHAr

化合物Z—CH₃—Zˊ中的Z和Zˊ可以是COORˊ，CHO，CORˊ，CONRˊ，COO-，CN，NO₂，SORˊ，SO₂Rˊ，SO₂OR，SO₂NRˊ或其他相似的基團。一個連線有氫原子的碳原子上有兩個這樣的基團（不論是相同的或者是不相同的）就將給鹼提供質子。由於NO₂是一個強的吸電子基團，因而當Z=NO₂時，只有一個Z就能發生反應。另外，有的不屬於Z—CH₂—Zˊ類型的化合物也能和重氮離子偶合。例如， 共軛雙烯（偶合發生在共軛體系的末端）和芳基腙[形成甲䐬（formazane）]。

這些取代烷烴和重氨鹽的偶合是按單分子歷程（S_E1）進行的：

單分子歷程

如果在脂肪族偶氬化合物中連線著偶氮基團的碳原子上有氫原子，這個偶氨化合物就很不穩定，用穴具縣協化為比用而空際得到的產品是相應的腙。因而實際上得到的產品是相應的腙。

Z—CHR—Zˊ型的化合物，在發生偶合的碳原子上只有一個氫原子，因而形成的偶氮化合物沒有可以異構化的氫原子。在這種情況下， 如果有一個Z是醯基或羧基，則將發生C—C鍵斷裂，脫掉這個醯基或羧基：

CH₃—CO—CH(R)—Zˊ+ArN₂⁺ —→ H₃—CO—CZˊ(R)—N═N—Ar—→R—CH(Zˊ)—N═N—Ar—→R—C(Zˊ)═N—NH—Ar
因此，這裡得到的產品也是腙（不是偶氨化合物）。事實上，除個別例證以外，這種醯基或羧基沒有脫掉的偶合產品是很少離析到過的。

總的說來，這個反應叫Japp-klingemann反應。利用這個反應，可以把α-碳原子上有一個氫原子的酮或酸降解為相應的腙。