重排反应
有机合成方法学重排反应
有机合成方法学重排反应在有机化学领域中，重排反应是一类十分重要且应用广泛的反应类型。
它们可以通过改变分子内的原子连接方式，实现有机物的结构转变，从而得到具有不同性质和功能的化合物。
本文将介绍有机合成方法学领域中的一些重排反应，并探讨它们的机理和应用。
一、烷基迁移重排反应烷基迁移重排反应是一种通过烷基迁移来改变有机物结构的反应。
该反应通常通过酸催化进行，在酸性条件下，烷基或芳基基团在分子内迁移，从而形成新的化学键，并改变分子的结构。
例如，烷基迁移重排反应可以将烷基基团从一个位置转移到另一个位置，或者使芳香烃发生芳环迁移。
二、羟基迁移重排反应羟基迁移重排反应是一类将羟基基团从一个位置转移到另一个位置的重排反应。
该反应通常在碱性条件下进行，通过羟基的迁移来改变有机物分子结构。
羟基迁移重排反应在天然产物合成和药物合成中得到了广泛应用。
例如，研究表明，羟基迁移重排反应在一些生物碱的合成中具有重要作用。
三、环境重排反应环境重排反应是一类通过改变环境条件来实现有机物分子结构转变的重排反应。
例如，光照条件下的环境重排反应可以通过激发分子内的电子转移来改变其结构。
此外，温度、溶剂和催化剂等环境因素也对重排反应的进行起着重要的影响。
四、Lewis酸催化的重排反应Lewis酸催化的重排反应是通过引入Lewis酸催化剂来促进重排反应的进行。
Lewis酸催化剂可以通过与反应物中的亲核基团或电子富集的位点发生作用，从而改变有机物的分子结构。
该类反应在不对称有机合成和天然产物的合成中具有重要应用。
五、金属催化的重排反应金属催化的重排反应是利用金属催化剂来促进有机物重排反应的进行。
金属催化剂可以通过不同机制参与反应，如氧化还原、配位、插入等，从而实现重排反应的发生。
金属催化的重排反应在有机合成中起着非常重要的作用，广泛应用于药物合成、材料科学等领域。
综上所述，有机合成方法学中的重排反应是一类重要且广泛应用的反应类型。
通过改变有机物的分子结构，重排反应可以得到具有不同性质和功能的化合物。
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）。
有机化学中的重排反应
有机化学中的重排反应重排反应是有机化学中常见的一类反应，并且在有机合成、药物合成和天然产物合成等领域中应用广泛。
重排反应是指由于分子内部的原子或基团的重新排列，导致化合物结构发生变化的反应。
本文将介绍几种有机化学中常见的重排反应及其应用。
一、烷基重排反应烷基重排反应是指有机化合物中烷基的重新排列反应。
最常见的烷基重排反应是烷基氢转位反应。
该反应可以通过催化剂的作用，将烷基的氢原子迁移到相邻碳原子上，从而形成新的骨架结构。
烷基重排反应在有机合成中具有重要的地位，可用于合成具有特定结构的有机化合物，如烷基甲基化合物和烷基化合物等。
二、羟基重排反应羟基重排反应是指有机化合物中羟基的重排反应。
最典型的羟基重排反应是震荡重排反应和羟基迁移反应。
震荡重排反应是指在酸催化下，醇分子内部羟基的氢原子通过替代反应发生迁移，形成醚化合物或碳碳双键等。
羟基迁移反应是指在酸催化下，醇分子中的羟基通过迁移反应，形成酯、醚或醛等产物。
羟基重排反应在有机合成中也具有广泛的应用，可用于制备具有特定功能团的有机化合物。
三、碳原子重排反应碳原子重排反应是指有机化合物中碳原子的重新排列反应。
最常见的碳原子重排反应是氧杂环分子中的羟基或氧原子的转位反应。
该反应通过酸或碱作用，将羟基或氧原子从一个位置迁移到另一个位置，从而形成新的环境。
碳原子重排反应在天然产物的合成和药物合成中具有重要作用，可用于合成具有特定生物活性的化合物。
四、杂环重排反应杂环重排反应是指含有杂环结构的有机化合物中原子或基团的重新排列反应。
最常见的杂环重排反应是氮杂环中的原子或基团转位反应。
该反应可以通过温度和催化剂的作用，将氮杂环中的原子或基团重新排列，从而形成新的杂环结构或环外结构。
杂环重排反应在有机合成中也具有广泛应用，可用于制备具有特定杂环结构的化合物。
综上所述，有机化学中的重排反应是一类重要的反应类型。
烷基重排反应、羟基重排反应、碳原子重排反应和杂环重排反应是其中常见的几种类型。
第十章重排反应全文编辑修改
Wolff重排反应应用
二、Arndt-Eistert反应
活化的羧酸（酰氯或酸酐）与重氮甲烷反应得到的α-重氮酮 ，在金属催化剂（氧化银等）和亲核试剂（如水）作用下， 经过Wolff重排反应生成多一个碳原子的羧酸的反应称作 Arndt-Eistert反应。
三、Curtius重排反应
酰基叠氮化合物加热分解生成异氰酸酯的反应称为Curtius重 排反应
AcOH
O2N
O2N
O O
OO HO
mCPBA HO
OO O
HO H
CH2Cl2
HO
O
H
O
O T FA /H 2O 2
O O
HO H
CH2Cl2
HO H
O CO2H
第三节 自由基重排和碳烯、氮烯重排
促进反应发生的动力是新形成的自由基具有更高的稳定性， 能量更低。
另一类可发生重排反应质体为卡宾（碳烯）和乃春（氮烯） ，在重排反应中有着广泛的应用。
1. 失去质子的部位连有吸电子基团或生成的碳负离子可以通 过离域得以稳定；
2. 重排基团一般为苄基、烯丙基或吸电子取代的烷基； 3. 若重排基团存在手性中心，该基团在重排前后的构型保持
不变。
Stevens重排反应的规律
三、Wittig重排反应
醚类化合物（除了烯丙基醚，因为烯丙基醚主要发生[2,3]重排，属于协同重排类型）在强碱性条件下转变为碳负离子 后，醚键另一侧的烷基极易发生[1,2]-迁移到碳负离子上， 发生重排而形成醇，此即 Wittig重排反应。
反应在非质子溶剂下进行，得到较高收率的异氰酸酯；若在 水、醇或胺中进行，则得到胺、取代脲或氨基甲酸酯。
Curtius重排反应的应用
化学反应中的重排反应
化学反应中的重排反应化学反应是一种物质的转化过程，它涉及到原子和分子之间的相互作用。
在化学反应中，化学键的形成和断裂是一个非常重要的过程，而反应速率、能量变化等因素也是影响化学反应的重要因素。
在化学反应中，有一类反应被称为重排反应。
重排反应是指分子内的原子重新排列形成新的分子的化学反应。
这种反应在有机化合物中比较常见，下面我们来看一些例子。
1.酯的重排反应酯的分子结构是含有羧酸和醇基的化合物，它们可以通过酯化反应得到。
但是，在一定条件下，酯还可以进行重排反应，产生不同的酯。
比如，以下这种酯的重排反应：这个酯的分子结构中，酯基R1和R2都是由羧酸和醇基反应得到的。
而在重排反应中，R1和R2的位置互换了。
这种重排反应又称为酯交换反应。
2.醇的重排反应醇是由羟基和烃基组成的化合物，它们非常容易进行重排反应。
例如，在以下这个醇中，羟基和烃基的位置发生了互换：这种反应称为醇的位移反应，它是一种重要的制备反应。
3.烷基苯的重排反应烷基苯是一类重要的有机物，它们可以通过芳香烃的重排反应得到。
例如，在以下这个苯的结构中，乙基基团和氢原子的位置发生了互换，产生了异丙基苯：这种反应称为芳香烃的烷基迁移反应，它是芳香烃合成的关键步骤之一。
这些例子只是重排反应中常见的几种，实际上重排反应还包括了很多其他的情况。
重排反应的机理和条件也是非常复杂的，需要深入探究。
总之，重排反应是有机化学中一类重要的反应，它可以在很多情况下产生新的有机物，从而拓展化学反应的应用范围。
我们需要深入学习这种反应的原理和机理，从而更好地理解化学反应的本质和过程。
药物合成反应 第六章 重排反应
OO Ar C C OH 慢
Ar
OO Ar C C OH
Ar
OH O Ar C C O
Ar
第二节 重排反应及其在药物 合成中的应用
2. 影响因素及反应条件 （1）底物的影响—α-二酮的结构
芳香族α-二酮的重排方向，主要受取代基的种类 和在芳环上的位置的影响。芳环的对位或间位有吸电 子基时，使反应易于进行；反之，对位或间位有给电 子基时，使重排反应速度减慢；当取代基位于芳环邻 位时，均使重排反应速率减慢。
与史蒂文斯重排相似，在强碱的作用下，发生分子内的 亲电重排
第二节 重排反应及其在药物 合成中的应用
2. 影响因素及反应条件
（1）底物的影响—季铵盐的结构
最常用的是三甲胺的季铵盐 ，否则烃基上的氢原子在反应条件 下，会发生消除反应。
（2）溶剂和温度的影响
一般情况下，温度升高，有利于发生史蒂文斯重排；而选择极 性较大的溶剂，则有利于发生萨默莱特－豪斯重排。
第二节 重排反应及其在药物 合成中的应用
2.影响因素及反应条件
（4）温度的影响
反应温度会直接影响重排反应的收率，因此，在温 度的选择上，应对催化剂、溶剂、酮肟的结构及产物的 性质进行综合考虑
3. 应用
抗高血压药胍乙啶中间体庚内酰胺的合成：
O
H2NOH
,
1 2
H2SO4
75 80
NOH
O
H2SO4
110 140
O R C N3
-N2 R N C O
物。如
HO
O
N
O
NH2OH . HCl
N
H2SO4
第二节 重排反应及其在药物 合成中的应用
2. 影响因素及反应条件
重排反应
催化剂
Ar~
CH3
C NH Ar O
脂环酮肟进行Backmann重排反应，则发生扩环，生成 脂环酮肟进行Backmann重排反应，则发生扩环，生成 内酰胺类化合物。如环己酮肟的重排，产物为七元环的己内 酰胺，它是合成尼龙－6 酰胺，它是合成尼龙－6的原料。
O
NH2OH HCl
HO
N
H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O N
（2）催化剂
二、Hofmann重排 Hofmann重排
酰胺用卤素（溴或氯）及碱处理， 酰胺用卤素（溴或氯）及碱处理，失去 酰胺中的羰基， 酰胺中的羰基，生成伯胺的反应称为 Hofmann重排 Hofmann重排。由于产物比反应物少一个碳 重排。 原子，故此类反应又称Hofmann降解反应 降解反应。 原子，故此类反应又称Hofmann降解反应。
（1）四取代连乙二醇（或称邻 二叔醇）的重排
取代基不相同时，在重排反应中何种基团 迁移首先取决于正碳离子的稳定性，再取决 于基团迁移能力的大小。 重排反应中的迁移基团：通常是芳基的迁 移能力大于烷基，氢的迁移能力不确定，有 时比芳烃还要大，有时却比烷基要小
① 对称的邻二叔醇重排
生成相同的碳正离子，顾生成何种产物 主要取决于R1和R2的迁移能力； 主要取决于R1和R2的迁移能力； 芳基> 芳基>烃基，
产物（4 产物（4）环庚酮是降压药胍乙定合成的原料。
O
1)CH3NO2/EtONa 2)Raney Ni/H2
HO
CH2NH2
NaNO2/AcOH 5
HO
CH2
O （4）
二、二苯基乙二酮－二苯乙醇酸型重排 二苯基乙二酮－
二苯基乙二酮（苯偶酰）类化合物用碱处理时，重排成 二苯基乙二酮（苯偶酰）类化合物用碱处理时， 二苯基－ 羟基酸（二苯乙醇酸） 二苯基－α－羟基酸（二苯乙醇酸）型化合物的反应称为二 苯基乙二酮－二苯基乙醇酸型重排。 苯基乙二酮－二苯基乙醇酸型重排。 如下反应： 如下反应：
第五章--重排反应
1 23
2 OH
3
1 CH3 190℃
3
1 CH3
△
2 OH
OH CH3
CH3 OH
O CH3
CH3 O
Curtius （库尔悌斯） 反应
酰基叠氮化物在惰性溶剂中加热分解生成异氰酸酯
异氰酸酯水解则得到胺：
反应机理
实例
Schmidt （施密特）反应
羧酸、醛或酮分别与等摩尔旳叠氮酸(HN3)在强酸(硫酸、聚磷 酸、三氯乙酸等)存在下发生分子内重排分别得到胺、腈及 酰胺：
(CH3)3C-CH3NH2
NaNO2 HCl
(c)-OH, 加 H+ (-H2O)
(CH3)3C-CH2N2Cl
-N2 (CH3)3C-CH2
△
(CH3)3C-CH2OH
H+ -H2O
(CH3)3C-CH2
(CH3)3C-CH2=CH2 H+ (CH3)3C-CH-CH3
2 迁移基团迁移顺序
OCH3
Ph
Semipinacol重排
RR R C CR
OH Y
OH
Cl
C
H C
Ph
HNO2
Cl
Ph NH2
RR R CCR
OH
OH
H
C C Ph
Cl
Ph
O H
C C Ph Ph
O OH
+ CH3NO2
HO CH2NH2
HO CH2
O
CH2NO2 [H]/Ni
HNO2
OH
三、二苯基乙二酮 ——二苯乙醇酸型重排
R PCl5 + R' C
OH N
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CH3CH2CH2 NH2 HNO2
CH3 CH CH3
CH3CH2CH2 OH +
OH
42 %
52 %
当脂肪族伯胺——2，2－二甲基丙胺与亚硝基作用 时，几乎得到了100% 的重排产物。
重排反应发生时，可能首先生成了不稳定的碳正离子 并发生重排，称为捷米扬诺夫（Gemiyangnouf）重排。
22 32
RCH COOR' 酯 RCH CONH2 酰胺 RCH CONHR' N-取代酰胺
5
3 25 6
利用沃尔夫重排可以使羧酸升级。例如：
3
CH
5
C H C COOH SOCl CH2N2 Ag O
CH
5
( or hU )
CH O C CH C C H
CH
6
CH O C CH C C H H O
HO
2
OH COOH
2.5 拜尔-维利格重排 这个重排反应又叫做拜尔-维利格（Beayer-Villiger）
氧化反应，原因在于这是用过氧酸氧化酮，酮分子中 插入氧原子转变为酯的反应。
O R"COO H
R C R'
O R C O R' + R"COOH
5 2
3
2
O O RCO H (CH )
CO
不同基团的迁移能力不同，下列顺序由易到难：
O R C NH Br + Br-
2 2
2 2
O R C NH Br+ OH-
R
O C
.N...
氮烯中间体
O C N R HOH RNH + CO
异氰酸酯
OCNR
在重排反应中已经成功地检验出有异氰酸酯的存在。
R基团的迁移可能经过了环状过渡态，是个分子内的重 排反应。光学活性的R基团在迁移后保持构型不变。
CH
5
3
5
5 2
6
5
3
CH O C H C CH C OH
CH
2
3.2 霍夫曼重排
氮原子上没有取代基的酰胺用次溴酸钠或次氯酸钠
处理，得到比原来酰胺少一个碳原子伯胺的反应称为
霍夫曼（Hoffmann）重排，又称为霍夫曼酰胺降级反
应
O NaOH
R C NH + Br
RNH
2
2 2
其反应机理如下:
O R C NH + Br
O Ph C* H O C CH
CH
3
3 9
O OH
COOOH
(CH ) CH + Cl
间氯过氧化苯甲酸
OH O O (CH ) CH
2.6.贝克曼重排
酮肟在五氯化磷、浓硫酸或其它酸性催化剂作用下， 可发生分子重排，生成取代酰胺，这个反应称为贝克 曼（Beckmann）重排。例如：
R* R'
C
.. PCl
O R C NH R'
O
Ph C Ph
C
PCl
.. N
OH
5
O O C Ph
C
NH Ph
含有手性碳原子的基团R*在重排中迁移，其构型保 持不变。例如：下列反应的结果生成约99% 光学纯酰 胺。
n Bu *
CH
Me
Et
C
PCl
.. N
OH
n
Bu Et
C* H
O C Me NH
环己酮制得环己酮肟，后者经过重排生成尼龙－6的原 料——ε－己内酰胺。
CH
重排产物 ~100 %
2
2
2
2 2
2 2
+
NN
HO
+
-H O OH
未重排产物
HNO NH
+
重排
NN -N
+
CH
HO
-H O
H+
CH OH
CH
3
HC
HNO CH NH
2
3
HC
OH
HC
2
OH HNO CH NH
3
HC
O
2.4 二苯基乙二酮－二苯基羟基乙酸重排 二苯基乙二酮在强碱作用下，发生重排反应生成二
6
5
7
6
螺 [4.5] 癸- - 酮 O
4
此类重排的立体化学研究表明，迁移基团和离去基 团应处于反式位置。
OH HOH3C
CH3
CH 3
H+ H3C
快
O
3
3
OH HC HC
OH
H+
HC
慢
HC C
O
OH OH
Ph Ph
H+
快
顺式
Ph O Ph
H+ HO 慢
Ph OH Ph
反式
2－溴代醇及2－氨基醇的重排反应。这两类反应均 有一个明显的特点，就是缺电子碳毫无疑问是和 -NH2 或 -X相连的碳原子。
Ph Ph C CH
OH OH
Ph Ph C CH
OH OH
2
2
1. H+ 2. - H O
1. H+ 2.- H O
2
Ph
Ph H C CH OH
-H+
+
Ph O Ph C C H
H
主要 产物
Ph
+
Ph C CH
2
+
Ph C CH Ph
2
OH
OH
2
- H+ Ph C CH Ph O
2.3 捷米扬诺夫重排 当脂肪族伯胺与亚硝基作用时，除了生成结构相对
CH
3
HNO
2
2
3
H C C CH NH
3
CH
3
3
3
2
CH -N
H C C CH N H O CH
2
2 2
3
CH H C C CH OH
CH
未重排产物 ~0 %
3
3
3
2 3
CH
3
重排
2
2
3
H C C CH N+ - N
3
CH
2
3
2 3
2 3
CH H C C CH CH
+
HO
H+
3
OH H C C C H CH
重排机理的确定
（1）交叉实验法 欲确定一个分子重排反应究竟是分 子内还是分子间的重排反应，可以利用两种具有相似 结构的反应物混合后进行反应，分析在产物中是否出 现交叉产物来予以断定。
例如：将苯胺基重氮苯和β-萘酚的混合物，在盐酸的 作用下得到的对胺基偶氮苯很少，主要产物为β-萘酚与 重氮的偶联产物，即有交叉产物生成。因此可以断定， 这种重排反应是在分子间重排反应。
OH +OH2
R1 C R3
H+ R2 C
R1 C R3
+OH R4
O R4
R1 R3 C C R4
+
OH
当与羟基相连的碳原子上连有不同的取代基时，重排 产物常常是混合物。哪种产物占优势，取决于取代基迁 移能力的强弱，迁移基团上的电子云密度越大，亲核能 力越强，越容易发生迁移。例如：
Me Me 1.H+ Ph C C Ph
+
Cl
+
H Cl
氯化莰
2.2 频哪醇重排
当频哪醇（四取代乙二醇）在酸的作用下，发生 重排得到结构不对称酮的反应，称为 频哪醇重排 （pinacol rearrangement）又称呐 夸重排。 其机理如下：
R1 R3 R2 C C R4
H+
R1 R3
R2 C C R4 - H2O R2
OH OH 烃基迁移 R2 C
O R" C OH+ R C OR*酯
O
利用O18证明了酮羰基上的氧原子与酯羰基的氧原子是
一样的：
Ph
C O18 PhCO3H
Ph
Ph C OPh O18
若R*为手性基团，在其迁移过程中构型保持不变。例 如：具有光学活性的α－苯基乙基甲基酮用过氧酸处理， 重排后得到具有光学活性的酯。
3 3
3 3
Ph C* H C CH PhCO H CH O
O
O
O
3 3
C O O H , CH C O OH, CF C O O H
过氧化苯甲酸
过氧乙酸
过氧三氟乙酸
其反应机理如下：
R
O
R*
CO
+
R"
C O
O
H
R R* C OH
O O C R"
O
O
+
R C OH + OR*
R" C O
+
R C OH OR*
O
R C OR* O+
R" C O 结合一个 H+
2.1瓦格涅尔-麦尔外因重排
瓦格涅尔-麦尔外因（Wagneer-Meerwein）重排是 在研究莰醇转变为莰烯时发现的，就其实质是碳正离 子重排反应。其机理如下：
β
OH α
H+
莰醇
-H O
β
OH2
α
烃基迁移
+ - H+
1 2
2
2
β α
+
O 碳正离子