第5章 重排反应(2)
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2有机化学中的重排反应(上课使用)总结精品PPT课件
R C O NR N C O H 2 O R 2 NH
氮烯
异氰酸酯
氮转移一对电子与羰基成 键的时刻氮上缺电子。 紧接着R带着一对电子填补上来。
⑴霍夫曼(Hofmann)重排
酰胺与溴和碱的水溶液作用，放出CO2, 生成少一个碳 原子的胺, 称为霍夫曼重排(降解）.
RCONH2 + Br2 + NaOH
RCOCHN2 ＋ HCl
－重氮甲酮
⑵.阿恩特-埃斯特尔特（Arudt－Eistert） 反应
即，从羧酸经重氮甲酮生成高一级羧酸的方法。 (其中包含了Wolff重排。)
4. 缺电子氮重排（C→N）
• R-N：氮烯(乃春Nitrene)与卡宾类似，只是以N原子代换C原子。
可由叠氮分解得到，也可由N-卤代酰胺经-消去HX得到。 • N 原子参加的缺电子重排的基本模式：
1899 年，Baeyer 和Villiger 首次报道了利用过硫酸作氧化剂能 将环酮(如薄荷酮、香芹酮（樟脑)转化成相应的内酯，这就是 历史上最早的Baeyer-Villiger 氧化反应。现在Baeyer-Villiger 氧 化反应已成为酮或环酮转化成酯或内酯的统称。
常用的过氧酸有：H2SO5、MeCO3H、PhCO3H、HCO3H和 CF3CO3H等。现在文献报道的Baeyer-Villiger 氧化反应大多用 双氧水作为氧化剂，因双氧水还原后生成清洁的水，尽管双氧 水具有强腐蚀性，但用双氧水的拜尔－维立格反应仍不失为一 种既安全又符合现代社会绿色环保要求的好方法。
C H 3
H
H
P hC C O T s△H 3 C C C P h
C H 3 C H 3
C H 3 C H 3
苯的迁移速度为甲基的3000倍
第五章重排反应(3,4节)-1
烯丙基 HOMO
H[1,3]迁移 同面迁移, 对称性禁阻 异面迁移, 对称性允许
H3C
Ha Ha [1,5]
CH3 Ha Ha [1,5]
CH3 (+) Hb
Bu Hb [1,5]
Bu CH3 (-) Hb Bu
Bu Ha
在光照条件下：
烯丙基 HOMO H
H[1,3]迁移 同面迁移, 来自称性允许[小结]COCH3
三、Fischer吲哚合成法
醛或酮的苯腙和ZnCl2共热时，则 失去一分子氨而得到吲哚的反应称为
Fischer引哚合成法，是合成吲哚衍生
物的重要方法。
R' ZnCl2 N N C R H CH2R' N H + NH3 R
C C C C C C C C C C
1' 2' 3' 4' 5'
1
2
3
4
5
3'
4'
5'
2 1 1' 2' 3
[ 3, 3 ] 迁移
3'
迁移方式： 同面迁移——迁移基团在体系的同侧进行。 异面迁移——迁移基团在体系的两侧进行。
[1,5] A H B C 同面迁移 D A H A D H B C 异面迁移 D H C [1,5] B C A B D
OH CH3
CH3
CH3
二、Cope重排
1,5-二烯类化合物受热时发生[3,3]
键迁移重排，得到另一双烯丙基衍生物
的反应称Cope重排反应。
CH3 H3C COOEt COOEt 185℃ 2h CH3 COOEt COOEt
H3C
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）。
药物合成反应_第五章_重排反应
重 排
1
(CH3)3C-CH2OH
③烯烃+氢离子
-H2O H+
(CH3)3C-CH2
Wagner-Meerwein
(CH3)3C-CH=CH 2 +
Ag
(CH3)3C-CH-CH3
OCH3
H3C
Cl
④重氮盐放氮 H3C C CH2Cl (CH3)3 C-CH 3NH2 CH 3
重排的顺序：
∨
∨
CH3 CH3
CH2 CH2
莰烯
CH2
TsOH C6H6 H3C
CH3
CH3
CH3
CH2
CH3
CH3
反应机理：
重 排
1
Pinacol
邻二醇类化合物在酸催化下，失去一分子水重排生成醛或酮的反应，称为Pinacol重排。
反应机理：
R1
R2 R3 H C C R4 OHOH
R1
R2 R3 R3 1,2-迁移 C C R4 R1 C C R4 - H OH OHR2
O O OR Br Br Br Br O O O OR
重 排
4
Wolff/Arndt-Eistert
α-重氮酮在银、银盐或铜存在条件下，或用光照射或热分解都消除氮分子而重排为烯酮，
生成的烯酮进一步与羟基或胺类化合物作用得到酯类、酰胺或羧酸的反应称为Wolff重排。
反应机理:
R' C C N N O R
Ph CH3 Ph
Ph CH3 Ph C C CH3
Ac2O/ZnCl2
CH3 C O C Ph
CH3 Ph C O C Ph CH3
C
C
CH3
第五章 重排反应ppt课件
酯；
30
• （2）环状二酮生成环状羟基酸
31
四、Favorski重排 • 1. 反应通式
32
• 2. 反应机理
33
• 3. 影响因素
催化剂的影响
34
• 4. 应用特点 • 由卤代酮制备羧酸衍生物
35
五、 Wolff重排及Arndt-Eistert反应 • 1. 反应通式 Wolff rearrangement
C H 3O ＞ ＞C l
＞ C H 2=C H
＞ R 3C ＞ R 2C H＞ C H 3 ＞ H
2020/1/14
17
• （3）胺类化合物的Wagner-Meerwein重排
CH3
CH3 C CH2NH2 CH3
HNO2 - N2
CH3 CH3 C CH2
CH3
CH3 C CH2CH3 CH3
36
• 2. 反应机理
37
38
• 3. 影响因素
Ph CH2 OCH3 PhLi C6H6
PhCHOCH3 Li+
CH3 PhCH
O-Li+
H2O
CH3 Ph CH OH
2020/1/14 8
3. Radical rearrangement
Cl
Cl CCH=CH2 Br Cl
Cl
Cl C CH CH2Br Cl
Cl
C
Cl CH
CH2Br
Br2
Cl
2. 碳原子到杂原子重排
（1）Beckmann重排 （2）Hoffman重排 （3）Curtius重排 （4）Schmidt重排 （5）Bayer-Villiger反应
3
重排反应
30
• （2）环状二酮生成环状羟基酸
31
四、Favorski重排 • 1. 反应通式
32
• 2. 反应机理
33
• 3. 影响因素
催化剂的影响
34
• 4. 应用特点 • 由卤代酮制备羧酸衍生物
35
五、 Wolff重排及Arndt-Eistert反应 • 1. 反应通式 Wolff rearrangement
C H 3O ＞ ＞C l
＞ C H 2=C H
＞ R 3C ＞ R 2C H＞ C H 3 ＞ H
2020/1/14
17
• （3）胺类化合物的Wagner-Meerwein重排
CH3
CH3 C CH2NH2 CH3
HNO2 - N2
CH3 CH3 C CH2
CH3
CH3 C CH2CH3 CH3
36
• 2. 反应机理
37
38
• 3. 影响因素
Ph CH2 OCH3 PhLi C6H6
PhCHOCH3 Li+
CH3 PhCH
O-Li+
H2O
CH3 Ph CH OH
2020/1/14 8
3. Radical rearrangement
Cl
Cl CCH=CH2 Br Cl
Cl
Cl C CH CH2Br Cl
Cl
C
Cl CH
CH2Br
Br2
Cl
2. 碳原子到杂原子重排
（1）Beckmann重排 （2）Hoffman重排 （3）Curtius重排 （4）Schmidt重排 （5）Bayer-Villiger反应
3
重排反应
中南大学有机合成--第5章----重排反应
• The Lossen rearrangement is the chemical reaction of a hydroxamic acid 1 with a dehydration agent (such as tosyl chloride) to form the O-derivative 2, which spontaneously rearranges to form an isocyanate 3.
O H N H +
O H 2 + R
R
N
N H 2 O
N
R N H
R R ' R R '
R ' + H 2 O R ' O R '
2021/4/9
15
Beckmann Rearrangement of Oximes under Very Mild Conditions L. De Luca, G. Giacomelli, A. Porcheddu, J. Org. Chem., 2002, 67, 6272-6274
2021/4/9
3
实例
O H P h M e
O HH + H +
O
P h P h M e
O H
P h M e
O H -H + P h
M e
O
O OH
H2SO4
HO
2021/4/9
4
补充：Wagner—Meerwein重排
例1
例2
2021/4/9
5
例3 例4
2021/4/9
6
二、呐咵重排和反呐咵重排(碳正离子)
• 3-氨基-2,3-二甲基-2-丁醇与亚硝酸作用
O H N H +
O H 2 + R
R
N
N H 2 O
N
R N H
R R ' R R '
R ' + H 2 O R ' O R '
2021/4/9
15
Beckmann Rearrangement of Oximes under Very Mild Conditions L. De Luca, G. Giacomelli, A. Porcheddu, J. Org. Chem., 2002, 67, 6272-6274
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3
实例
O H P h M e
O HH + H +
O
P h P h M e
O H
P h M e
O H -H + P h
M e
O
O OH
H2SO4
HO
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补充：Wagner—Meerwein重排
例1
例2
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5
例3 例4
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二、呐咵重排和反呐咵重排(碳正离子)
• 3-氨基-2,3-二甲基-2-丁醇与亚硝酸作用
药物合成反应第五章 重排反应
重排反应中键的裂解和形成方式: 异裂（离子型） 均裂（游离基型） 环状过渡态（σ键迁移型）
离子型重排反应: 1.阴离子型重排（亲核重排）
C— A— Y Z -Y C— A Z C— A — Z
2.阳离子型重排（亲电重排）
X— B— C Y -Y X— B— C B— C X
3.游离基型重排反应: 重排反应中间体呈游离基状态
O
O COEt
*
5 0%
COEt
+ *
5 0%
*
O Ar X R
M eO Ar M eO H
OR X
-X
-
OAr R
O M eO Ar R
-
R Ar C O 2M e
M eO H
R Ar C O 2M e
• 碳负离子缺少共振稳定时 • 卤代酮羰基无可烯醇化的氢时 • 二卤代酮时
五 、Wolff（沃尔夫）重排 和Arndt-Eistert (阿恩特-埃斯特尔特)
例：
C 2H 5 C C 2H 5 Br CONH2 N a O Br H 2O
C 2H 5 C 2H 5 C O
（3）构型保持
Ph H2 H * C O N H B r 2 /N a O H C C 2 CH3 Ph H2 H * C C NH2 CH3
（4）当酰胺分子的适当位置有羟基、氨基存在时， 可以分子内成环。
HO HNO2
CH2 O
O HBr Cl C Ph C H Ph
A g N O 2 /E tO H Cl
O C
H C
Ph Ph
HO
Ph SPh
O Ph
HO O
CH3 Ph
Ph
O CH3
考研,有机化学反应机理-重排反应0.
-R´´COO- , -H+
O R-C-OR'
R3C- > R2CH- ,
>
CH2 >
>RCH2- > CH3-
（6） 霍夫曼重排
酰胺与次卤酸盐的碱溶液(或卤素的氢氧化钠溶液) 作用时，放出二氧化碳，生成比酰胺少一个碳原子的一 级胺的反应。
O
H2O
RCNH2 + Br2 + NaOH
RNH2 + CO2 + 2NaBr
反应机理2异丙苯氧化重排该法以丙烯和苯为起始原料首先苯和丙烯在三氯化铝的作用下产生异丙苯异丙苯三级碳原子上的氢比较活泼在空气的直接作用下氧化生成过氧化物过氧化物在酸的作用下失去一分子水形成一个氧正离子苯环带着一对电子转移到氧上发生所谓的缺少电子的氧所引起的重排反应得到碳正离子碳正离子再和水结合去质子分解成丙酮及苯酚
R' C=N-R H2O
+
-H+
R' C=N-R O
互变异构
C
O R'-C-NHR
H
（4）法沃斯基重排
XO
R' O
R-CH-C-R'
Y - R-CH-C-Y
乙醇或乙醚
Y=OH， OR， NR2
在醇钠或氢氧化钠或氨基钠等碱性催化剂存在下，-卤
代酮（氯代酮或溴代酮）失去卤原子，重排成具有相同碳原 子的羧酸酯、羧酸、酰胺的反应。
有机反应反应机理 重排反应
反应机理是对一个反应过程的详细描述，在表述反 应机理时，必须指出电子的流向，并规定用箭头表示一 对电子的转移，用鱼钩箭头表示单电子的转移。
反应机理是根据很多实验事实总结后提出的，它有 一定的适用范围，能解释很多实验事实，并能预测反应 的发生。如果发现新的实验事实无法用原有的反应机理 来解释，就要提出新的反应机理。反应机理已成为有机 结构理论的一部分。
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第5章 重排反应（2） 5.1 重排到缺电性碳 5.2 重排到缺电性氮 5.3 重排到缺电性氧
迁移到缺电子性的碳原子上
碱性条件下的驱动力：
5.2 重排到缺电子的氧原子上
5.2.1 Hock重排——过氧化氢异丙苯的重排
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 迁移能力： H > Ar > R
5.2.2 Baeyer-Villiger氧化
立体化学——构型保持
5.3.5 Lossen 重排
5.3.6 Curtius重排
5.3.7 Schmidt重排
重排到缺电性的氮原子上——总结：
离去基团的存在，N-LG键的极化使得N变成缺电子性。。。
羰基的存在使得酰胺上的质子具有一定的酸性； 羰基容纳电子的性质使得重排反应发生。
写出下列转化的机理：
Lewis酸
离去能力： POCl3 > OH-
5.3.2 Beckmann重排
离去能力： H2O > OH-
当底物是醛肟时，消除生成腈：
Second-order Beckmann rearrangement
5.3.3 Neber重排
-氨基缩酮
-氨基酮
-氨基缩酮
5.3.4 Hoffman降解
迁移能力 ：Ar > R
迁移规律与Wagner-Meerwein碳正离子的迁移规律一致
立体化学——构型保持
5.2.3 Dakin氧化
给电子基
无水条件下可得到甲酸酯
当底物为间羟基苯甲醛时，氢优于芳基先迁移： -I
总结——重排到缺电性的氧原子上
5.3 重排到缺电子的氮原子上
5.3.1 Stieglitz重排
迁移到缺电子性的碳原子上
碱性条件下的驱动力：
5.2 重排到缺电子的氧原子上
5.2.1 Hock重排——过氧化氢异丙苯的重排
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 迁移能力： H > Ar > R
5.2.2 Baeyer-Villiger氧化
立体化学——构型保持
5.3.5 Lossen 重排
5.3.6 Curtius重排
5.3.7 Schmidt重排
重排到缺电性的氮原子上——总结：
离去基团的存在，N-LG键的极化使得N变成缺电子性。。。
羰基的存在使得酰胺上的质子具有一定的酸性； 羰基容纳电子的性质使得重排反应发生。
写出下列转化的机理：
Lewis酸
离去能力： POCl3 > OH-
5.3.2 Beckmann重排
离去能力： H2O > OH-
当底物是醛肟时，消除生成腈：
Second-order Beckmann rearrangement
5.3.3 Neber重排
-氨基缩酮
-氨基酮
-氨基缩酮
5.3.4 Hoffman降解
迁移能力 ：Ar > R
迁移规律与Wagner-Meerwein碳正离子的迁移规律一致
立体化学——构型保持
5.2.3 Dakin氧化
给电子基
无水条件下可得到甲酸酯
当底物为间羟基苯甲醛时，氢优于芳基先迁移： -I
总结——重排到缺电性的氧原子上
5.3 重排到缺电子的氮原子上
5.3.1 Stieglitz重排