Hofmann重排反应
联苯胺重排的反应机理_许家喜2013
第5 期
许家喜： 联苯胺重排的反应机理
35
应， 对氢质子的浓度对于不同的二芳基肼可以是一级 ， 也可以是二级， 但与酸的强弱无关。 提出的机理 （ electron flowing） ， 等价于协同历程（ 式（ 3 ） ） 。 是 “电子流动”
（ 2）
（ 3）
1945 年， Dewar 第一次提出了完全不同的、 新颖的机理， 假设反应中单质子化的二芳基肼通过两个 N—N 键断裂形成 π 络合物， 直接生成联苯胺 环的 π 络合物进行（ 式（ 4 ） ） 。提出二苯基肼单质子化后， 使得该环的每个位置与另一个环的原子接近 ， 空间上就有利于形 产物； 或者形成的 π 络合物的环旋转， 成其他的重排产物
第 28 卷 第 5 期 2013 年 10 月
大学化学
UNIVEＲSITY CHEMISTＲY
Vol． 28 No． 5 Oct． 2013
联苯胺重排的反应机理
许家喜
（ 北京化工大学理学院有机化学系 摘要 北京 100029 ）
N'4'联苯胺重排是 N， 二芳基肼在酸催化下生成 4 ， 二氨基联苯的反应。对该重排反应曾有 π 络
法， 在合成上得到广泛应用。
（ 1）
联苯胺重排被发现至今已有 150 年历史， 在这 150 年间， 对其重排反应机理研究一直没有中断过， 先后提出了极性过渡态理论， π 络合物理论 化理论
［7 ］ ［23 ］ ［46 ］ ， ， 双自由基理论和阳离子自由基对理论 以及环质子
。但双自由基和阳离子自由基对理论及环质子化理论由于都没有强有力的和可接受的实验
［18 ］ 。 物（ 式（ 10 ） ）
（ 10 ）
Park 等报道了非对称的二芳基肼在盐酸催化下发生联苯胺重排和分子内胺解反应 ， 得到 71% 对联 7． 1% 邻联苯胺型产物和邻对联苯胺型产物 （ 式（ 11 ） ） ［19］。 苯胺型产物、
Hofmann降解(重排)反应及应用
环丙胺的合成
异丙醇
环丙胺是合成环丙沙星等多种高效抗菌药物的重 要中间体，广泛应用于精细化工产品的合成。
对氨基苯甲酸的合成
对氨基苯甲酸是重要的医药和染料中间体， 也用于制备各种醋类和防晒剂等，主要由 对硝基苯甲酸还原制得。
2-硝基-3-氯苯胺的合成
2-硝基-3-氯苯胺是合成药物及精细化学品 的重要中间体，已有的文献是用2-硝基-3氯苯甲酸和叠氮化钠合成的，但叠氮化钠n降解反应
Hofmann降解反应是一个具有广泛应用的 反应，反应一般条件比较温和，产率较高， 副产物较少，因此在有机合成中获得日益 广泛的应用。
酰胺的Hofmann降解反应
氮上无取代基的酰胺与次氯酸钠或次溴酸 钠的碱溶液作用时，脱去羰基生成伯胺， 在反应中使碳链减少一个碳原子，这是霍 夫曼所发现制胺的一个方法，通常称为霍 夫曼降解反应。
反应机理
注意
• 在霍夫曼酰胺降解反应中，重排反应过程 中一定要控制低温，温度控制在零度左右 对反应较为有利，温度太高可造成重排反 应中间产物异氰酸酯不稳定而影响下一步 反应，且温度过高会使次卤酸钠分解，降 低反应速率，温度太低则又使反应速度较 慢，反应时间增长。
应用
N-乙基乙二胺的合成
N-乙基乙二胺是合成许多药物的重要中间体。 如高效、广谱、低毒的抗生素药物氧哌嗪青霉 素、哌拉西林、头孢拉腙、头孢哌酮等的基本 合成原料之一就是N-乙基乙二胺。工艺合理、 污染少、产品质量高的合成路线十分重要。
有机重排反应详尽总结
有机重排反应详尽总结重排反应（rearrangement reaction）是分子的碳骨架发生重排生成结构异构体的化学反应，是有机反应中的一大类。
重排反应通常涉及取代基由一个原子转移到同一个分子中的另一个原子上的过程，现将有机重排反应进行一个详尽的总结。
（1）Amadori重排反应酸或碱催化下醛糖的N-糖苷（糖胺，glycosylamines）异构化生成1-胺基-1-脱氧酮糖的反应被称为Amadori重排反应。
此反应的底物和产物都称为“Amadori化合物”。
各种Lewis酸都已应用于此反应：CuCl2 , MgCl2 , HgBr2 , CdCl2 , AlCl3 , SnCl4 , etc。
此反应中只需催化量的酸就可以催化胺和醛糖反应，进而重排。
伯胺，仲胺，脂肪胺或芳香胺都可以发生此反应。
糖胺类化合物会发生复杂的美拉德反应（食物在烹饪或储藏过程中糖，胺，氨基酸和蛋白质等进行重排和降解）。
此反应中生成的黑色产物是由于发生了此类非酶褐变反应。
（2）Baker-Venkataraman重排贝克－文卡塔拉曼重排反应（Baker-Venkataraman重排）是2-乙酰氧基苯乙酮衍生物在碱作为催化剂之下生成1,3-二酮的反应。
这个反应常用于制造色酮和黄酮类化合物。
（3）Bamberger RearrangementN-芳基羟胺在强酸水溶液作用下重排为氨基苯酚的反应。
（4）Beckmann Rearrangement贝克曼重排反应（Beckman rearrangement）指醛肟或酮肟在酸催化下生成N-取代酰胺的亲核重排反应，反应中起催化作用的酸常用五氯化磷。
此反应是由德国化学家恩斯特·奥托·贝克曼发现并由此得名。
（5）Brook RearrangementC-Si→O-Si的离子性重排反应，从羟基硅烷到硅醚的转化。
Brook 重排反应的推动力是产物中键能较高的 Si-O 键的生成。
有机化学重排反应 总结
--有机化学重排反应总结1.Claisen克莱森重排烯丙基芳基醚在高温(200°C)下可以重排，生成烯丙基酚。
当烯丙基芳基醚的两个邻位未被取代基占满时，重排主要得到邻位产物，两个邻位均被取代基占据时，重排得到对位产物。
对位、邻位均被占满时不发生此类重排反应。
交叉反应实验证明：Claisen重排是分子内的重排。
采用g-碳14C 标记的烯丙基醚进行重排，重排后g-碳原子与苯环相连，碳碳双键发生位移。
两个邻位都被取代的芳基烯丙基酚，重排后则仍是a-碳原子与苯环相连。
反应机理Claisen 重排是个协同反应，中间经过一个环状过渡态，所以芳环上取代基的电子效应对重排无影响。
从烯丙基芳基醚重排为邻烯丙基酚经过一次[3,3]s 迁移和一次由酮式到烯醇式的互变异构；两个邻位都被取代基占据的烯丙基芳基酚重排时先经过一次[3,3]s 迁移到邻位(Claisen 重排)，由于邻位已被取代基占据，无法发生互变异构，接着又发生一次[3,3]s 迁移(Cope 重排)到对位，然后经互变异构得到对位烯丙基酚。
取代的烯丙基芳基醚重排时，无论原来的烯丙基双键是Z-构型还是E-构型，重排后的新双键的构型都是E-型，这是因为重排反应所经过的六员环状过渡态具有稳定椅式构象的缘故。
反应实例Claisen 重排具有普遍性，在醚类化合物中，如果存在烯丙氧基与碳碳相连的结构，就有可能发生Claisen 重排。
2.Beckmann贝克曼重排肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排，生成相应的取代酰胺，如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺：反应机理在酸作用下，肟首先发生质子化，然后脱去一分子水，同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上，所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。
迁移基团如果是手性碳原子，则在迁移前后其构型不变，例如：反应实例3.Bamberger,E.重排苯基羟胺（N-羟基苯胺）和稀硫酸一起加热发生重排成对-氨基苯酚：在H2SO4-C2H5OH(或CH3OH)中重排生成对-乙氧基（或甲氧基）苯胺：其他芳基羟胺，它的环上的o-p位上未被取代者会起类似的重排。
hoffmann重排反应
hoffmann重排反应Hoffmann重排反应是有机化学中一种重要的反应类型，它可以将一个酮或醛转化为一个脱氢胺。
这个反应以其高效、高选择性和广泛适用性而受到广泛关注。
Hoffmann重排反应的机理是通过一个中间体的形成来实现的。
首先，酮或醛通过与氯胺反应生成一个胺盐。
然后，在碱的作用下，胺盐经过一个脱氢胺中间体的形成，失去一个氮气分子，并形成一个新的胺。
最后，通过水解，我们可以得到最终的产物。
Hoffmann重排反应的一个重要应用是在药物合成中。
例如，我们可以使用该反应将酮转化为相应的胺。
这对于合成药物分子中的特定官能团是非常有用的。
此外，这个反应还可以用于合成天然产物和农药等有机化合物。
除了药物合成，Hoffmann重排反应还可以应用于合成聚合物。
例如，通过该反应，我们可以将酮或醛单体转化为含有胺官能团的聚合物。
这种聚合物具有许多重要的性质，如生物相容性、溶解性和稳定性，因此在材料科学领域有着广泛的应用。
除了在有机合成和材料科学中的应用之外，Hoffmann重排反应还在环境保护领域发挥着重要作用。
在这个领域，该反应被用来处理含有酮或醛的废水。
通过将这些有机物转化为无害的胺类化合物，可以有效地减少对环境的污染。
尽管Hoffmann重排反应具有许多优点，但也存在一些限制。
首先，该反应对底物的选择性有一定的要求。
只有那些具有活泼氢原子的酮或醛才能有效地进行反应。
其次，反应条件通常要求高温和碱性条件，这可能会导致一些副反应的发生。
因此，在实际应用中，需要仔细选择反应条件以获得最佳的反应结果。
Hoffmann重排反应作为一种重要的有机合成方法，已经在许多领域取得了广泛的应用。
它不仅在药物合成和材料科学中发挥着重要作用，还在环境保护中发挥着积极的作用。
随着对于新型催化剂和反应条件的研究不断深入，相信Hoffmann重排反应将会在未来得到更广泛的应用和发展。
重排反应
重排反应重排反应是指在试剂光热或其它影响因素下，分子中某些原子或基团发生转移，形成另一种化合物的反应。
重排反应有亲电重排、亲核重排、游离基重排等多种。
一．亲核重排亲核重排多为1，2-迁移，即原子或基团的转移发生在相邻的两个原子上。
1. C 正离子重排 (1) 1-丙基正离子重排CH 3 CH CH 2 CH 3CHCH 3CH 3CH 2CH 2NH 2 CH 3CH 2CH 2N 2+HHNO 2N 2+(2) 频哪醇重排频哪醇（四甲基乙二醇）在酸作用下重排成频哪酮的反应，称为频哪醇重排。
CH 3 C C CH 3CH 3OH CH 3OH CH 3C C CH 3CH 3OH CH 3 C C CH 3CH 3OH CH3CH 3 C C CH 3CH 3OH CH 3OH 2+++CH 3 C C CH 3CH 3OCH 3重排注意：频哪醇重排中重基团次序为：CHH>>>>>CH>烷基>(3) Wagner-Meerwein重排-取代醇（R3CCH2OH, R3CCHR', R2CHCHR'OHOH）脱水或用试剂（为HX、PCl5、SOCl2等）处理时，或卤化氢加成到多环烯及多环卤代物消除卤化氢等，常常发生C架的重排，称Wagner-Meerwein重排。
CH3 CH C CH3CH3OH CH3CH3 CH C CH3CH3CH 3OH2+CH3 CH C CH33CH3CH3CH3+重排CH3 C C CH3CH3CH3CH3 CH C CH3ClCH 3CH 3CH 3H + H CH 3CH 3CH 33+重排CH 3CH 3CH 3+ Cl四元环变五元环CH 3H 3CCH 3Cl下列反应亦是Wagner-Meerwein 重排：CH 3 C CH 2BrCH3CH 3OH+CH 3 C CH 2CH 3CH 3++重排CH 3 C CH 2CH 3CH 3H CH 3 C CHCH 3CH 3+ H 2O/ H +CH 3 C CH 2CH 3CH 3CH 3 C CH 2NH 2CH 3ROHCH 3 C CH 2CH 3R ++重排CH 3 C CH 2RCH 3CH 3 C CH RCH 3+ H 2O/ H +CH 3 C CH 2RCH 3HNO 2注意：① 若R 为苯基，则反应经过如下中间产物：+CH 3 C CH 2NH 2CH 3CH 3 C CH 2N 2CH 3+重排HNO 2CH 3 C CH 2CH 3+CH 3CH 3 C CH② 若R 为乙烯基，同样经过环丙烯中间体：+CCC+CC+C C12CH 3CH CH +++HO CN HCNHOCH 2NH 22HNO 2OH2. 缺电子氮（氮宾）重排 (1) 霍夫曼重排（Hofmann 重排）即酰胺在碱性溶液中与Cl 2 或Br 2作用下得到少一个C 原子的胺的反应（也称Hofmann 降解反应）。
Hofmann重排反应 2015-1-18
专业：无机化学 姓名： 学号：
回顾：
重 排 反 应
Molecular Rearrangements
一、定义：
一个分子或离子在反应过程中发生了基团定分子的反应。
RG A B A RG B
RG = rearrangement groups
二、分类
2.当酰胺基的α-碳上有手性，重排后，构型不变。
PhCH2 H O C NH2 Br2 , NaOH H2O PhCH2 H NH2
CH3
CH3
3.酰胺基的-碳原子上有羟基、卤素、烯键时， 重排生成的胺、烯胺不稳定，进一步水解生成 醛或酮.
R CH X R HC CHCONH2 Hofmann 重排 R CONH2 Hofmann 重排 R CH X HC CHNH2 RCH2CHO NH2 RCHO
3、芳香重排
4、自由基重排
亲核重排
在亲核重排中，迁移基团带一对电子转移到 缺电子原子上。
重排反应分为三步：
1.创造一个缺电子的六电子中心； 2. 真正的迁移，产生新缺电子中心；
3. 新的缺电子中心获得电子。多数情况是 第二和三步同时发生。（由于缺点子中心不 稳定）
Hofmann重排
一、定义
氮上无取代基的酰胺（即伯酰胺）在次 卤酸盐（如Br2/NaOH)的作用下，发生 重排，进而水解、脱羧生成伯胺的反应； 由于产物比反应物少一个碳原子，故此 类反应又称Hofmann降级反应。
二、反应
O R C NH2
反应物： 没有取代的酰胺 反应条件：次卤酸钠 产物：比原来少一个碳的一级胺
NaOX or X2/NaOH
RNH2
该反应的经典操作方法是：在低温下先制成次卤酸盐水溶 液，再加入酰胺，使其完全溶解，然后升温至70℃~80℃ 进行重排、水解，得到伯胺，使用的次卤酸盐应新鲜制备， 用量一般不超过10％~20％，若用量过多，因它具有氧化 性，使生成的胺氧化成腈。若产物是不易氧化的胺类，试 剂可以过量，可以加速反应并提高收率。
第五章 重排反应
H2O
H R N
O OH RNH2
酰基叠氮可由叠氮化钠与酰化剂反应得到，酰肼与亚 硝酸反应也可形成酰基叠氮。加热重排不需太高温度，大 约100℃左右即可进行。
当羧酸与叠氮酸反应时，经叠氮酸加成反应，生成产物 也可失去一分子氮引起向缺电子氮原子的重排反应，结果 生成胺盐，这个反应是在酸性条件下进行的，称为Schmidt 反应。
.CCl3 1.00 >19
:CBr2 1.00 0.4
Br2 1.00 0.6
3-甲基1-丁烯 0.17
3.2
1.9
13.5
一些与环状共轭体系相连的卡宾如环丙烯卡宾和环庚三 烯卡宾，在这些分子中，空的P轨道参与共轭体系，不显示 明显的缺电子特征，实际上是环丙烯正离子和卓鎓离子的 共轭碱。
+
+
二、卡宾的制备 1、重氮化合物分解制备卡宾 低分子量的重氮甲烷具有毒性、不稳定，在实验室中， 重氮甲烷的制备是由苯磺酰甲胺或苯二甲酰甲胺亚硝化后 再用碱反应制备的。
R hv R O Ar hv CN OMe hv Ar
R R Ar Ar
R R Ar CN OMe Ar
R R Ar Ar Ar MeO
O +
R R
C:
O+
-
O +
Ar NC Ar Ar
C:
O
Ar Ar
O+
-
O +
C:
4、多卤化物的2-消除形成卡宾 无β-氢原子的卤化物在用强碱处理时，进行α-消除卤化 氢形成卡宾，其他的如有机汞化物也可以进行α-消除反应形 成卡宾。
HNO2
O R R O
CH2N2+