Lossen Rearrangement

 반응의 본질
Hydroxamic acid(R-CO-NH-OH)와 acyl 유도체들은 열 분해 또는 thionyl chloride로 처리하면 isocyanate가 된다.

 개발의 역사
Hydroxamic acid와 acid chloride의 반응을 연구한 Lossen은 1872년에 isocyanate를 만드는 방법을 보고했다. 그는 benzyl chloride와 hydroxylamine으로부터 얻은 benzoylbenzohydroxamate가 열분해 시키면 phenyl isocyanate와 benzoic acid가 된다는 것을 알아냈다.

Isocyanate를 포함하는 비슷한 다른 반응인 Curtius, Hofmann처럼 바로 가수분해되어 amine을 얻을 수 있다.

Yale는 monohydroxamic acid가 두가지의 tautomeric form으로 존재한다는 것을 밝혀냈다.

가수분해 생성물 또는 Isocyanate의 수득률은 일정치 않다. 60~80%의 수득률이 일반적이지만 매우 낮은 수득률도 꽤 빈번하게 얻어진다.


 메커니즘Mechanism
 이 반응의 메커니즘은 Stieglitz가 제안했다.

 Renfrow와 Hauser는 electron-donating group이 R에 있을 때 반응성이 증가한다는 것을 보였고, 속도결정단계RDS는 -OCOR'이 떨어져나갈 때 이다.
 Berndt와 Shechter는 sodium acyl hydroxamate의 R기가 methyl 에서부터 t-butyl까지 변화시키면서 이 반응의 반응속도가 1차임을 발견했다. 이들은 현재 인정되는 아래의 메커니즘을 제안했다.

 일반적인 반응 조건
Monohydroxamic acid를 얻는 많은 방법들이 존재한다. 가장 많이 쓰는 방법은 ester(RCOOR)와 hydroxylamine(NH₂OH)을 상온에서 반응시키는 것이다.

 Hydroxylamine hydrochloride는 absolute alcohol에 녹고, sodium ethoxide를 넣으면 free base가 된다. Sodium chloride는 거르고, 여과된 용액에 sodium ethoxide넣은 직후 ester를 녹인 ethanol 용액을 첨가한다. 수 분이 지난 후에 용액을 증발시키면 hydroxamic acid의 sodium 염이 결정으로 얻어진다.

 Hydroxamic acid의 ester는 hydroxamic acid가 녹은 차갑게 유지시킨 alkaline solution에 acid chloride를 첨가하면 얻어진다.
 고체 hydroxamic acid의 열분해는 녹는점 위에서 일어나고, Isocyanate가 얻어진다. 보통 이 반응에서 amine을 즉시 얻으려면 산조건에서 진행하면 된다.
 Hydroxamic aic로부터 isocyanate를 얻는 반응은 탈수반응이므로, thionyl chloride나 acetic anhydride의 존재하에서 acid를 가열하면 같은 결과가 얻어진다.