第五章 重排反应
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Organic Reactions for Drug Synthesis
(2)肟的结构 迁移基团在迁移过程中构型保留
CH3 Ph C H
CH3 C NOH
H
* CH3 C NHCH CH3 Ph 构型保持率99.6%
O
脂环酮肟发生扩环反应生成内酰胺
O CH3 H2NOH HO N CH3 H O NH CH3
分类:
离子型机理（亲核重排,亲电重排）
自由基重排 周环机理重排（σ-键迁移重排）
Organic Reactions for Drug Synthesis
从碳原子到碳原子的重排
从碳原子到杂原子的重排 从杂原子到碳原子的重排 -键迁移重排
Organic Reactions for Drug Synthesis
二、Hofmann酰胺重排为胺类
酰胺用溴(或氯)和碱处理转变为少一个 碳原子的伯胺的反应称为Hofmann酰胺重排 为胺类反应或称为Hofmann降解反应。
RCONH2 + Br2 + 4 OH
2 RNH2 + CO3
Organic Reactions for Drug Synthesis
+ 2 Br + 2 H2O
CH3 C CH3
Organic Reactions for Drug Synthesis
3.三取代的连二乙醇
在三取代邻二叔醇结构，一个是叔羟基，另一个为仲羟基
R2 H R1 C C R3
OH OH
Ph H Ph C C Ph H
+
H Ph C C Ph
H
Ph Ph CH C O Ph (B)
OH OH
Curtius重排
Schmidt羰基化合物的降解反应
Biblioteka Baidu
Baeyer-Villiger氧化重排
Organic Reactions for Drug Synthesis
一、Beckmann重排
醛肟或酮肟类化合物在酸性催化剂的作用下， 重排成取代酰胺的反应称为Beckmann重排。
R R'
C N
OH
H
O R C NHR'
Ph OH
例子参考p241
Organic Reactions for Drug Synthesis
三、二苯基乙二酮 ——二苯乙醇酸型重排
二苯基乙二酮(苯偶酰)类化合物用碱处理，生成二苯基 -羟基酸(二苯乙醇酸)的反应称为苯偶酰-二苯乙醇酸型重 排反应。
C6H5 C C C6H5 O O C6H5 OH C COO C6H5
第五章 重排反应
Rearrangement Reaction
Organic Reactions for Drug Synthesis
定义：受试剂或介质的影响，同一有机分子内的一个基团或原子从一个
原子迁移到另一个原子上,使分子构架发生改变而形成一个新的分子
的反应称为重排反应。
W A B A
W B
A:重排起点原子,B:重排终点原子,W:重排基团
Organic Reactions for Drug Synthesis
C Ph O Ph
72%
C Ph 28% C 6H5OCH3 P
CH3 Ph H2SO4 Ph C C CH3 Ph C Ac2O OH OH Ph Ph C C CH3
Ph Ph C OH
Ph
CH3 C CH3 OH
CH3 O
用以制备各类伯胺。
Organic Reactions for Drug Synthesis
(C2H5)2NCH2CH2CONH2
NaOCl/H2O
(C2H5)2NCH2CH2NH2
CONH2 NaOBr/H2O N NH2 N 65~71%
Organic Reactions for Drug Synthesis
Organic Reactions for Drug Synthesis
次产物
Ph Ph P CH3OC6H5 C C C6H5OCH3 P OHOH
H
C6H5OCH3 P Ph C C O Ph C6H5OCH3 P + 94% Ph P CH3OC 6H5 C C Ph O C6H5OCH3 p
机理
R C NH2 O OH
Br2
R C NHBr O R N C O
R C N Br O
H2O/OH
RNH2 +
2 CO3
重排后R保留原来手性
Organic Reactions for Drug Synthesis
Hofmann降解反应适用范围 本重排的酰胺包括脂肪、脂环、 芳脂、芳香及或杂环等的单酰胺，
79%
C8H17 KOH/C3H7OH.H2O C8H17 O HO HOOC O HN H N
O
甾体缩环 92~100%
O 1)CH3O /CH3OH O O 2) H2O HN H N OH COOH O
O Organic Reactions for Drug Synthesis
97%
四、Favorski卤代酮重排
1.对称的连二乙醇
R2
R2 C R1
R1 C
芳基>烃基
OH OH
供电子取代芳基>吸电子取代芳基
Organic Reactions for Drug Synthesis
CH3 CH3 Ph C C Ph OH OH
H
H3C C O
CH3 C Ph + Ph C Ph O
CH3 C CH3 Ph
主产物
第一节 从碳原子到碳原子的重排
Wagner-Meerwein重排 Pinacol重排 苯偶酰-二苯乙醇酸型重排 Favorski重排 Wolff重排
Organic Reactions for Drug Synthesis
一、Wagner-Meerwein重排
终点碳原子上羟基、卤原子或重氮基等，在质子酸或 Lewis酸催化下离去形成碳正离子，其邻近的基团作1,2-迁 移至该碳原子，同时形成更稳定的起点碳正离子，后经亲 核取代或质子消除而生成新化合物的反应称为WagnerMeerwein重排。
Organic Reactions for Drug Synthesis
机理 R OH H C N R' OH2 R C N
R' R C N R' OH
Organic Reactions for Drug Synthesis
OH2 R C N R' 反式迁移 R C N R' O R C NHR' H2O
CH3 R C COOH
R R
α-卤 代 酮 的 反 应
CH3 NaNH2 R R C CH3 O CNH2
α-基团迁移到卤素位置
Organic Reactions for Drug Synthesis
机理:
H H EtONa -X H2 H R C C C R' ' R C C C R X X
O
Organic Reactions for Drug Synthesis
Beckmann重排的应用
将酮转变为酰胺 确定酮的结构 扩环成内酰胺化合物 制备仲胺
Organic Reactions for Drug Synthesis
R R'
C N
OH OH
O H R C NHR'
RCOO + R'NH2
-卤代酮在亲核碱(NaOH,RONa等)存在的条件下，发生
重排得到羧酸盐、酯或酰胺的反应称为Favorski卤代酮重
排反应。
PhCH2 C CH2Cl O
NaOH
PhCH2CH2COO
Organic Reactions for Drug Synthesis
R EtONa/EtOH O C X C CH3 NaOH R R C COOEt
Cl O
Cl RO O OR O O
COOR
ROH
+ RO COOR
Organic Reactions for Drug Synthesis
Cl
O CH3 C EtONa
O
O EtO EtONa
COOEt CH2
主
CH2COOEt C 所连接的取代基越少越稳定
Organic Reactions for Drug Synthesis
(EtO-)
O
R
H C C O
H C R
'
EtONa
H H R C C R a C b O OEt
'
a) R
H C
H C
R'
b) R
H C
H C
R'
COOEt H R H2 C H C R' COOEt
EtOOC H R H C H2 C R'
COOEt
Organic Reactions for Drug Synthesis
OH
异冰片
H
-H
CH2 CH2
莰烯
Organic Reactions for Drug Synthesis
二、Pinacol重排
连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。
R1 R3 R2 C C R4 OH OH
H
R1 R2 C C R4 R3 O
C C O
Br(CH2)9 C CHN2 O
NH3.H2O/AgNO3 Br(CH2)9CH2CONH2 49%
O N2
h CH3OH
H
H3COOC
Organic Reactions for Drug Synthesis
75%
第二节 从碳原子到杂原子的重排
Beckmann重排
Hofmann酰胺重排为胺类
6%
Organic Reactions for Drug Synthesis
2.不对称的连二乙醇
R1 R1 C
重排的方向决定于羟基失去的难易
R2 C R2
OH OH
羟基离去后碳正离子的稳定性： 叔碳>仲碳>伯碳
Organic Reactions for Drug Synthesis
P CH3OC 6H5 Ph H2SO4 P CH3OC 6H5 C C Ph OH OH P CH3OC 6H5 P CH3OC6H5 C Ph + P CH3OC 6H5 C O
N
OH H2SO4 140℃
95%
NH O
Organic Reactions for Drug Synthesis
H3C C N
OH LiAlH4 AlCl3 THF
NHCH2CH3
OH LiAlH AlCl 4 3 C N PhCH2NHPh Et2O Ph Ph
Organic Reactions for Drug Synthesis
Organic Reactions for Drug Synthesis
(一) 机理
R R C
R C R
H
OH OH R C R R H
R R C C R O H R R C O C R R
R
R C H O
Organic Reactions for Drug Synthesis
(二) 基团的迁移能力
(1)催化剂:质子酸 H+ ,H2SO4 , HCl, H3PO4 非质子酸PCl5, SOCl2, TsCl, AlCl3
OH C N R R C OPCl4 N 离去基团
PCl5 +
R R'
用质子酸(极性溶剂中）催化时存在异构化问题
R C R' N OH H R R' C N OH
R和 R'相差不大时,会发生异构化 但R=CH3, R'=Ph不会发生异构化
Ar' Ar C C Ar' O O Ar C C OH OHO + Ar HO C C Ar' O OH
迁移能力：吸电子基取代的芳环> 供电子基取代的芳环
Organic Reactions for Drug Synthesis
O OH O ref.
O KOH
COOH OH
O
HO HOOC
Organic Reactions for Drug Synthesis
Organic Reactions for Drug Synthesis
R1 R4 R2 C R3 C R5 OH
H+(-H2O)
R1 R 4 R2 C R3 C R5
重排
R1 R2
R4 C C R5 R3
H2O(-H ) R1
R2
+
OH C
R4 C R5 R3
Organic Reactions for Drug Synthesis
五、Wolff重排
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。
R C C R O N N R R
Organic Reactions for Drug Synthesis
R C C R O R'OH R R O CH C OR'
Organic Reactions for Drug Synthesis
KOH/C2H5OH
C6H5 C C C6H5 + OH O O O O C C OH C6H5
C6H5
O C C OH O C6H5
C6H5
C6H5
OHO C C O C6H5
Organic Reactions for Drug Synthesis
(2)肟的结构 迁移基团在迁移过程中构型保留
CH3 Ph C H
CH3 C NOH
H
* CH3 C NHCH CH3 Ph 构型保持率99.6%
O
脂环酮肟发生扩环反应生成内酰胺
O CH3 H2NOH HO N CH3 H O NH CH3
分类:
离子型机理（亲核重排,亲电重排）
自由基重排 周环机理重排（σ-键迁移重排）
Organic Reactions for Drug Synthesis
从碳原子到碳原子的重排
从碳原子到杂原子的重排 从杂原子到碳原子的重排 -键迁移重排
Organic Reactions for Drug Synthesis
二、Hofmann酰胺重排为胺类
酰胺用溴(或氯)和碱处理转变为少一个 碳原子的伯胺的反应称为Hofmann酰胺重排 为胺类反应或称为Hofmann降解反应。
RCONH2 + Br2 + 4 OH
2 RNH2 + CO3
Organic Reactions for Drug Synthesis
+ 2 Br + 2 H2O
CH3 C CH3
Organic Reactions for Drug Synthesis
3.三取代的连二乙醇
在三取代邻二叔醇结构，一个是叔羟基，另一个为仲羟基
R2 H R1 C C R3
OH OH
Ph H Ph C C Ph H
+
H Ph C C Ph
H
Ph Ph CH C O Ph (B)
OH OH
Curtius重排
Schmidt羰基化合物的降解反应
Biblioteka Baidu
Baeyer-Villiger氧化重排
Organic Reactions for Drug Synthesis
一、Beckmann重排
醛肟或酮肟类化合物在酸性催化剂的作用下， 重排成取代酰胺的反应称为Beckmann重排。
R R'
C N
OH
H
O R C NHR'
Ph OH
例子参考p241
Organic Reactions for Drug Synthesis
三、二苯基乙二酮 ——二苯乙醇酸型重排
二苯基乙二酮(苯偶酰)类化合物用碱处理，生成二苯基 -羟基酸(二苯乙醇酸)的反应称为苯偶酰-二苯乙醇酸型重 排反应。
C6H5 C C C6H5 O O C6H5 OH C COO C6H5
第五章 重排反应
Rearrangement Reaction
Organic Reactions for Drug Synthesis
定义：受试剂或介质的影响，同一有机分子内的一个基团或原子从一个
原子迁移到另一个原子上,使分子构架发生改变而形成一个新的分子
的反应称为重排反应。
W A B A
W B
A:重排起点原子,B:重排终点原子,W:重排基团
Organic Reactions for Drug Synthesis
C Ph O Ph
72%
C Ph 28% C 6H5OCH3 P
CH3 Ph H2SO4 Ph C C CH3 Ph C Ac2O OH OH Ph Ph C C CH3
Ph Ph C OH
Ph
CH3 C CH3 OH
CH3 O
用以制备各类伯胺。
Organic Reactions for Drug Synthesis
(C2H5)2NCH2CH2CONH2
NaOCl/H2O
(C2H5)2NCH2CH2NH2
CONH2 NaOBr/H2O N NH2 N 65~71%
Organic Reactions for Drug Synthesis
Organic Reactions for Drug Synthesis
次产物
Ph Ph P CH3OC6H5 C C C6H5OCH3 P OHOH
H
C6H5OCH3 P Ph C C O Ph C6H5OCH3 P + 94% Ph P CH3OC 6H5 C C Ph O C6H5OCH3 p
机理
R C NH2 O OH
Br2
R C NHBr O R N C O
R C N Br O
H2O/OH
RNH2 +
2 CO3
重排后R保留原来手性
Organic Reactions for Drug Synthesis
Hofmann降解反应适用范围 本重排的酰胺包括脂肪、脂环、 芳脂、芳香及或杂环等的单酰胺，
79%
C8H17 KOH/C3H7OH.H2O C8H17 O HO HOOC O HN H N
O
甾体缩环 92~100%
O 1)CH3O /CH3OH O O 2) H2O HN H N OH COOH O
O Organic Reactions for Drug Synthesis
97%
四、Favorski卤代酮重排
1.对称的连二乙醇
R2
R2 C R1
R1 C
芳基>烃基
OH OH
供电子取代芳基>吸电子取代芳基
Organic Reactions for Drug Synthesis
CH3 CH3 Ph C C Ph OH OH
H
H3C C O
CH3 C Ph + Ph C Ph O
CH3 C CH3 Ph
主产物
第一节 从碳原子到碳原子的重排
Wagner-Meerwein重排 Pinacol重排 苯偶酰-二苯乙醇酸型重排 Favorski重排 Wolff重排
Organic Reactions for Drug Synthesis
一、Wagner-Meerwein重排
终点碳原子上羟基、卤原子或重氮基等，在质子酸或 Lewis酸催化下离去形成碳正离子，其邻近的基团作1,2-迁 移至该碳原子，同时形成更稳定的起点碳正离子，后经亲 核取代或质子消除而生成新化合物的反应称为WagnerMeerwein重排。
Organic Reactions for Drug Synthesis
机理 R OH H C N R' OH2 R C N
R' R C N R' OH
Organic Reactions for Drug Synthesis
OH2 R C N R' 反式迁移 R C N R' O R C NHR' H2O
CH3 R C COOH
R R
α-卤 代 酮 的 反 应
CH3 NaNH2 R R C CH3 O CNH2
α-基团迁移到卤素位置
Organic Reactions for Drug Synthesis
机理:
H H EtONa -X H2 H R C C C R' ' R C C C R X X
O
Organic Reactions for Drug Synthesis
Beckmann重排的应用
将酮转变为酰胺 确定酮的结构 扩环成内酰胺化合物 制备仲胺
Organic Reactions for Drug Synthesis
R R'
C N
OH OH
O H R C NHR'
RCOO + R'NH2
-卤代酮在亲核碱(NaOH,RONa等)存在的条件下，发生
重排得到羧酸盐、酯或酰胺的反应称为Favorski卤代酮重
排反应。
PhCH2 C CH2Cl O
NaOH
PhCH2CH2COO
Organic Reactions for Drug Synthesis
R EtONa/EtOH O C X C CH3 NaOH R R C COOEt
Cl O
Cl RO O OR O O
COOR
ROH
+ RO COOR
Organic Reactions for Drug Synthesis
Cl
O CH3 C EtONa
O
O EtO EtONa
COOEt CH2
主
CH2COOEt C 所连接的取代基越少越稳定
Organic Reactions for Drug Synthesis
(EtO-)
O
R
H C C O
H C R
'
EtONa
H H R C C R a C b O OEt
'
a) R
H C
H C
R'
b) R
H C
H C
R'
COOEt H R H2 C H C R' COOEt
EtOOC H R H C H2 C R'
COOEt
Organic Reactions for Drug Synthesis
OH
异冰片
H
-H
CH2 CH2
莰烯
Organic Reactions for Drug Synthesis
二、Pinacol重排
连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。
R1 R3 R2 C C R4 OH OH
H
R1 R2 C C R4 R3 O
C C O
Br(CH2)9 C CHN2 O
NH3.H2O/AgNO3 Br(CH2)9CH2CONH2 49%
O N2
h CH3OH
H
H3COOC
Organic Reactions for Drug Synthesis
75%
第二节 从碳原子到杂原子的重排
Beckmann重排
Hofmann酰胺重排为胺类
6%
Organic Reactions for Drug Synthesis
2.不对称的连二乙醇
R1 R1 C
重排的方向决定于羟基失去的难易
R2 C R2
OH OH
羟基离去后碳正离子的稳定性： 叔碳>仲碳>伯碳
Organic Reactions for Drug Synthesis
P CH3OC 6H5 Ph H2SO4 P CH3OC 6H5 C C Ph OH OH P CH3OC 6H5 P CH3OC6H5 C Ph + P CH3OC 6H5 C O
N
OH H2SO4 140℃
95%
NH O
Organic Reactions for Drug Synthesis
H3C C N
OH LiAlH4 AlCl3 THF
NHCH2CH3
OH LiAlH AlCl 4 3 C N PhCH2NHPh Et2O Ph Ph
Organic Reactions for Drug Synthesis
Organic Reactions for Drug Synthesis
(一) 机理
R R C
R C R
H
OH OH R C R R H
R R C C R O H R R C O C R R
R
R C H O
Organic Reactions for Drug Synthesis
(二) 基团的迁移能力
(1)催化剂:质子酸 H+ ,H2SO4 , HCl, H3PO4 非质子酸PCl5, SOCl2, TsCl, AlCl3
OH C N R R C OPCl4 N 离去基团
PCl5 +
R R'
用质子酸(极性溶剂中）催化时存在异构化问题
R C R' N OH H R R' C N OH
R和 R'相差不大时,会发生异构化 但R=CH3, R'=Ph不会发生异构化
Ar' Ar C C Ar' O O Ar C C OH OHO + Ar HO C C Ar' O OH
迁移能力：吸电子基取代的芳环> 供电子基取代的芳环
Organic Reactions for Drug Synthesis
O OH O ref.
O KOH
COOH OH
O
HO HOOC
Organic Reactions for Drug Synthesis
Organic Reactions for Drug Synthesis
R1 R4 R2 C R3 C R5 OH
H+(-H2O)
R1 R 4 R2 C R3 C R5
重排
R1 R2
R4 C C R5 R3
H2O(-H ) R1
R2
+
OH C
R4 C R5 R3
Organic Reactions for Drug Synthesis
五、Wolff重排
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。
R C C R O N N R R
Organic Reactions for Drug Synthesis
R C C R O R'OH R R O CH C OR'
Organic Reactions for Drug Synthesis
KOH/C2H5OH
C6H5 C C C6H5 + OH O O O O C C OH C6H5
C6H5
O C C OH O C6H5
C6H5
C6H5
OHO C C O C6H5
Organic Reactions for Drug Synthesis