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(有機化合物)

鎖定
肟(oxime),一般是指含有羰基的醛、酮類化合物羥胺作用生成的有機化合物。肟的通式都具有C=NOH結構。由醛形成的肟稱醛肟,由酮形成的肟稱酮肟。肟經水解都能得到原來的。另外,肟可以參與許多有機化學反應,例如經典的Beckmann重排就是肟為底物,在酸性條件下重排生成酰胺(內酰胺)的產物。 [1] 
中文名
外文名
oxime
含    義
含有羰基的醛、酮類化合物與羥胺作用生成的有機化合物
通    式
R-C=NOH
相關反應
Beckmann重排反應

簡介

醛肟與酮肟的結構通式 醛肟與酮肟的結構通式
肟是一類重要的有機化合物,英文名稱為oxime,其通式可以寫成R-C=NOH。苯甲醛肟的英文為benzaldoxime,丙酮肟為acetoxime。大多數的肟都具有很好的結晶,並有其確定的熔點,例如乙醛肟47℃,片腦酮肟75℃,丙酮肟61℃,環己酮肟90℃,因此可利用其熔點來鑑別醛或酮。有的肟還是重要的分析試劑,如丁二酮肟是分析化學中常用的定性和定量測定鎳的試劑。
肟能發生重排反應而生成酰胺,工業上生產錦綸(PA6)的原料己內酰胺就是由環己酮生成的肟經Beckmann重排反應得到的。

命名

肟的命名 肟的命名 [3]
有通用結構R-CH=N-OH或RR′C=N-OH的化合物通常被稱為“肟(oximes)”,並進一步分類各自為“醛肟(aldoximes)”和“酮肟(ketoximes)”。按照官能團類別命名原則,它們可在醛(RCHO)或酮(RR′C=O)的名稱後加類名“肟(oxime)”來命名;或者按取代法命名,將前綴“羥氨亞基(hydroxyimino-)”連接到母體氫化物或母體取代基前綴的名稱前。包含=N-OR基團的化合物可命名為O-取代肟或者烷氧取代亞胺。IUPAC—2013則建議將肟按取代法命名為羥胺的烴亞基衍生物。 [3] 

互變異構

肟可以與亞硝基化合物互變異構,存在以下平衡:
肟的互變異構 肟的互變異構
亞硝基化合物只有在沒有α-氫的時候才是穩定的,如果有α-氫,上述的平衡會朝向肟的方向。 [1] 
肟有Z、E兩種異構體,但是經常只能得到一種異構體。Z構型一般是不穩定的,容易變為E構型,例如苯甲醛肟是有兩種異構體,Z構型異構體的熔點為35℃,將其溶於醇後加一點酸,就可以變為E構型異構體,其熔點為132℃。如圖1所示反應方程式及兩種異構體的結構式:
圖1苯甲醛肟的互變異構現象 圖1苯甲醛肟的互變異構現象

參與反應及機理

在酸性催化劑如硫酸多聚磷酸以及能產生強酸五氯化磷三氯化磷苯磺酰氯和亞硫酰氯等催化下,酮肟可以發生Beckmann重排反應生成酰胺。如圖2所示該反應的通式:
圖2Beckmann重排的通式 圖2Beckmann重排的通式
反應機理如下:
Beckmann重排的反應機理 Beckmann重排的反應機理
上述反應機理表明:酸的催化作用是幫助羥基離去的。該反應具有三個特點:
一是離去基團與遷移基團處於反式,這是從產物的結構推斷的。
二是基團的離去與基團的遷移是同步的,如果不是同步,羥基以水的形式先離開,形成氮正離子,這時相鄰碳上有兩個基團均可遷移,得到混合物,但實驗結果只有一種產物,因此反應是同步的。 [1] 
三是遷移基團在遷移前後構型不變。(如圖3所示的例子)
圖3肟發生重排反應構型不變 圖3肟發生重排反應構型不變
此外,工業上製取己內酰胺即是利用該反應,而己內酰胺是製取尼龍-6的原料。利用該反應也可以由水解產物推知原料肟的構型。其製備的過程如圖4所示:
圖4己內酰胺的合成 圖4己內酰胺的合成
內酰胺是分子內的羧基與氨基失水的產物。己內酰胺在硫酸或三氯化磷等作用下可以開環聚合從而得到尼龍-6。由於酰胺水解可以得到羧酸和胺,所以該重排反應也提供了一條由酮來製備羧酸和胺的途徑。由於只有與羥基處於反位的基團才能遷移,因此總是處於羥基反位的基團最後生成胺,處於羥基順位的基團最後生成羧酸。(如圖5所示)。肟也可以被鈉汞齊氫化還原,生成胺。 [2] 
圖5肟的水解 圖5肟的水解
參考資料
  • 1.    邢其毅.《基礎有機化學 第三版(上冊)》:高等教育出版社,2005年
  • 2.    陸濤.《有機化學第7版》:人民衞生出版社,2012年
  • 3.    中國化學會, 有機化合物命名審定委員會. 有機化合物命名原則 2017[M]. 北京: 科學出版社, 2018:205-206.