Callum Cartlidge fick hjärtstillestånd hemma efter att ha utvecklat misstänkt sepsis, källor berättade BBC.
Enligt uppgift skulle sjukvårdare ta honom 29 kilometer till Worcestershire Hospital och inte i närheten av Alexandra Hospital i Redditch, som slutade ta emot barn till A&E i september.
Förtroendet sa att det var utredande.
För mer information: Herefordshire and Worcestershire news
Callum, från Redditch, hade sett en GP den 28 februari och diagnostiserades med tonsillit och en mage upprörd och ges antibiotika.
Hans mor Stacey sa att hennes son blev värre och den 2 mars skickade en läkare honom till Worcestershires sjukhus.
Hon sa att han var utskriven klockan 23:00 GMT och hon blev tillsagd att ge honom Calpol. Han kollapsade nästa dag och dog senare.
West Midlands Ambulance Service sade tilliten hade tidigare sagt till personalen att inte ta patienter under 16 till Redditch, efter Alexandra Hospitals barnhemstjänster flyttades.
Källor hävdar sjukvårdare, som misstänkte att Callum hade utvecklat sepsis, ville ta honom till Redditch men fick veta att de inte kunde.
Tre medarbetare utförde livsuppehållande insatser under den 23 minuter långa resan till sjukhuset.
"Efter att ha granskat fallet, det finns ingen tvekan om att ambulanspersonalen gjorde absolut allt möjligt för att hjälpa barnet," en talesman för tjänsten sade.
Worcestershire Acute Hospitals NHS Trust framförde sina kondoleanser till Callums familj.
"Som med alla plötsliga oväntade dödsfall i barndomen kommer det att finnas en remiss till rättsläkaren, en obduktion [undersökning] och en fullständig extern Plötslig Oväntad Död i spädbarn och barn utredning, liksom våra egna interna processer för en allvarlig incident utredning", sade en talesman.
En åttaårig pojke som fick diagnosen tonsillit dog mindre än 24 timmar efter att ha blivit utskriven från sjukhuset.