第五章-重排反应

PhCH2OCH3
PhLi Ph
CH3 H C O
亲电重排 Ph
CH3 C H OLi
H3O
CH3 Ph C OH H
• 自由基重排
例如PhCMe2CH2CHO用叔丁基过氧化物处理，脱羰基， 得到产物PhCMe2CH3和苯基的迁移二形成的产物。
3
3
Hale Waihona Puke Baidu
第一节
重排反应机理
• 周环反应机理(σ键迁移 重排)
芳基的邻基参与(neighbouring group participation)
21
iv. 反应条件的影响
关键：优先迁移的基团随其迁移能力和形成初始碳正 离子稳定性以及反应条件的不同而不同。
22
iv. 反应条件的影响
三取代邻二叔醇重排：
H迁移产物
酸性条件下，叔羟基先质子化后离去。 Ph迁移产物
OPCl4 C N 离去基团
PCl5 +
R R' C N
OH
R R
用质子酸(极性溶剂中）催化时存在异构化问题
厦 C N 大 C N 药 R' R' OH 学 院 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 方 37 美 33 娟
R
OH
H
R
(2) 肟的结构
芳酯酮肟不易发生异构化，得芳胺重排产物
31 34
第三节 从碳原子到杂原子的重排
Beckmann重排 （ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ） Hofmann酰胺重排为胺类 （ ☆ ☆ ☆ ） Curtius重排 （ ☆ ☆ ☆ ） Schmidt羰基化合物的降解反应 （ ☆ ） Baeyer-Villiger氧化重排 （ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ）
35
CH3 Ph *C H C CH3 H * CH3C NHCH CH3 Ph 构型保持率99.6% O
NOH
脂环酮肟发生扩环反应生成内酰胺
O CH3 H NOH 2 HO N CH3 H+ O NH CH3
38
迁移基为手性的，则重排后立体结构通常保持不变。
34
(3) Beckmann重排的应用
（☆☆☆ ）
OH COOH O
29
4）Favorski 卤化酮重排 法沃尔斯基重排
（☆☆☆）
定义： -卤代酮在亲核碱(NaOH, RONa等)条件下，发生重排，α-基团迁移到 卤素位置，得到羧酸盐、酯或酰胺的反应称为Favorski卤化酮重排反应。
R EtONa/EtOH O C X C CH3 NaOH R R C COOEt α-卤代酮的反应 COOH
实 验 事 实
对/间位供电子取代芳基>芳基>对位吸电子取代>邻位供电子取代芳基>间位吸电子取代
对称的邻二叔醇
预 测 产 物
20
iii. 迁移基团迁移能力的影响
从实验事实提出的问题：
—— Pinacol重排，为什么一般芳基优先于烷基和氢迁移？ ——为什么迁移能力，间/对位给电子基取代芳基>芳基>吸电子基取代芳基？
33
30
Arndt-Eister反应
（☆ ）
1. 酰氯的形 成
COOH SOCl2 COCl CH2N2
2. 酰氯和重氮甲烷 作用生成重氮酮
COCHN2
(80%~92%) CH2COOH Ag2O/H2O (80%~85%)
目的：制备多一个碳的羧酸
3.重氮酮经Wolff重 排变为烯酮，再转 变为羧酸或衍生物
α-羟基乙酸盐
反应特点：
① 碱（无机碱醇溶液），若有机碱（CH3ONa, t-BuOK)得酯
OH O O C C 二苯基乙二酮 二苯基乙醇酸盐 KOH/EtOH C COO
O O Ar C C Ar
OH Me3COK/Me 3COH Ar C Ar COOCMe3
对醇盐的要求： 1. 羟基位不宜有H 2. 不能使用酚盐
应用实例：
b-胺基醇经重氮化可发生Semipinacol重排
b卤代醇在银盐作用下可发生Semipinacol重排
25
二、 Pinacol重排
4、应用特点-制备环状酮
扩环的脂肪酮
（☆☆☆☆☆）
螺环酮
26
3）二苯基乙二酮-二苯基乙醇酸型重排
（☆☆☆）
【二苯基乙二酮(苯偶酰)类】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。
羰基类化合物
14
二、 Pinacol重排 1、实验事实： Pinacol- Pinacolone重排
四甲基乙二醇(Pinacol)
叔丁基甲基酮(Pinacolone)
1859年德意志化学家R.菲蒂希发现 ：典型化合物频哪醇Pinacol(四 甲基乙二醇，36)可以被硫酸转化为频哪酮Pinacolone(叔丁基甲基 酮，37)
Claisen重排和Cope重排
W-A原子间σ键的断裂与W-B原子间新σ键的形成为一协同过程
4
4
第五章
重 排 反 应
重排反应类型 (形成键的反应类型分类)
1. 从碳原子到碳原子的重排 2. 从碳原子到杂原子的重排 3. 从杂原子到碳原子的重排
4. -键迁移重排
5
5
第二节 从碳原子到碳原子的重排
CH3 H3C C CH3
H2 C NH2
HNO2/H -N2
CH3 H3C C CH3 CH2 亲核重排 H3C C CH3
CH3 CH2
H2O -H
OH H3C C
H2 C CH3
CH3
2
2
第一节
• 亲电重排
重排反应机理
Favorskii重排 Stevens 重排 Sommelet－Hauser重排
基团的相对迁移能力：芳基≈氢≈乙烯基(烷烯基)>叔丁基 >>环丙基>仲烷基>伯烷基
实验事实
对称的邻二叔醇
迁移基团电荷密度越高越有利于迁移
迁移基团电荷密度越高越有利于迁移；芳基>烃基；供电子取代芳基>吸电子 取代芳基。
19
iii. 迁移基团迁移能力的影响
X
X 迁移能力 p-OEt p-OMe 500 p-CH3 15.7 p-Ph 11.5 m-Me 1.95 m-OMe 1.6 H 1.0 p-Cl 0.66 O-OMe 0.3 m-Cl 0
Wagner-Meerwein重排 Pinacol重排
（☆☆☆☆☆）
（☆☆☆☆☆）
苯偶酰-二苯乙醇酸型重排
（☆☆☆）
Favorski重排
Wolff重排
（☆☆☆）
（☆）
6
第二节 从碳原子到碳原子的重排
一、Wangner-Meerwein重排
（ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ） 瓦格涅尔-麦尔外因
醇或卤代烃在酸催化下进行亲核取代或消除反应时 烯烃进行亲电加成时发生的重排 1.反应通式：
(b)卤代烃，Ag+/ AlCl3
(c)含-NH2, 重氮化放氮 8
9
一、Wangner-Meerwein重排
4.应用：
氢原子重排
c
b a 2 1 2’
烷基重排
甲基重排
10
第二节 从碳原子到碳原子的重排
一、Wangner-Meerwein重排 4.应用：
CH2 CH3 CH3 TsOH CH3 CH3 C6H6 CH3 CH3 H3C CH3 CH3 H3C CH3
1. 选择磺酰化仲羟基
2. 碱催化磺酸酯基离去，发生迁移
23
二、 Pinacol重排
3、Semipinacol重排
反应通式：
（☆☆☆）
式中，X = Cl、Br、I、SR、OTs、OMs、NH2、OSO2R； 温和条件：LiClO4/THF/CaCO3、Et3Al/CH2Cl2等
24
3、Semipinacol重排
应用:
O NaOH/C2H5OH Br
O OC2H5 Br
O C OC2H5
COOEt N Br N H O
1)Ba(OH)2 2)48%HBr
H N N H COOH•2HBr
6 5
O 1 *
OR 2 Cl * 3
*C
OR O O C* +
*
RO
*
4 1,2-C标记 -氯化环己酮 A 1 : B 1
12
二、 Pinacol重排
（邻二醇或邻二官能团合成醛酮的方法）
药 学 院 药 物 合 成 反 应
定义：在酸催化下，邻二叔醇失去一分子水， 重排成醛或酮的反应称Pinacol重排。
R1发生1,2-迁移
1
2
1
2
邻二醇
羰基类化合物
13
二、 Pinacol重排
反应机理：
（☆☆☆☆☆）
邻二醇
不对称的质子化酮
第五章
重 排 反 应
• 定义: 同一分子内部一个原子重排到另一个原子, 形成新分子。 W W
A
B
A
B
• A:重排起点原子, B:重排终点原子, W:重排基团 • 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）
1
1
第一节
• 亲核重排
重排反应机理
Wagner-Meerwein重排、Pinacol重排、Wolff重排、 Curtius重排、二苯基乙二酮-二苯基乙醇酸重排、 Beckmann重排、Hofmann重排、Lossen重排 Schmidt反应、Baeyer－Villiger重排
发生的重排
质子消除
亲核取代
6
7
第二节 从碳原子到碳原子的重排
一、Wangner-Meerwein重排 2.反应机理：
3.影响因素：i. 碳正离子的稳定性
更稳定的 碳正离子
7
8
第二节 从碳原子到碳原子的重排
一、Wangner-Meerwein重排 3.影响因素：
ii. 碳正离子的形成
(a)醇或烯烃，加 H+ (-H2O)
芳环的临位上有羟基或氨基时，发生分子内亲核进攻，生成苯并 惡唑或苯并咪唑衍生物。
OH ZnCl2(1:1),20min MW,140oC C H3C N OH O CH3 N (86%)
MW: Microwave
作业： 反应机理
39
35
2）Hofmann重排/降解反应
（☆☆☆）
定义：【酰胺】用【溴 (或氯)+碱 】或【次卤酸盐】处理，重排后继而水 解，生成【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降级反应】。
2. 从碳原子到杂原子的重排
1）Beckmann重排
（☆☆☆☆☆）
醛肟、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。
32
36
影响因素:
(1)催化剂: 质子酸 H+ ,H2SO4 , HCl, H3PO4
非质子酸 PCl5, SOCl2, TsCl, AlCl3
RCONH2 + NaOBr R N C O H2O RNH2
机理：
R C NH2 O OH Br2 R C NHBr O R N C O
R C N Br O
• 供电性R速度快于 吸电性R • 重排后R保留原来 手性
40
H2O/OH
RNH2 + CO3
2
36
CH3 R C
R R
CH3 NaNH2 R R C CH3 O CNH2
所用碱不同，得到的 产物类型不同
27
30
反应机理:
有两种开环方式，从利于形成更稳定碳负离子的一侧开环。烷基取代时，通常形成取代 较少的碳负离子（R1=R2=H）；R1为苯基时，形成苯基取代的苄基碳负离子。
28
缩环的化合物
31
厦 大 药 学 院 方 美 娟
碳正离子稳定性：叔碳>仲碳>伯碳
稳定性：碳正离子(22)>碳正离子(24)
17
ii. 立体化学因素的影响
关键：脂环系统中，离去基(-OH2+)和迁移基团必须互成反式。
+
两种异构体的产物 不同！！！
1,2-二甲基- 1,2-环己二醇
等环产物
缩环产物
18
iii. 迁移基团迁移能力的影响 （ ☆ ☆ ☆ ）
15
二、 Pinacol重排 2、影响因素
i. 碳正离子稳定性的影响
ii. 立体化学因素的影响
iii.迁移基团迁移能力的影响
iv.反应条件的影响
16
i. 碳正离子稳定性的影响
关键：不对称连二醇类化合物重排的方向决定于羟基失去后，所 生成碳正离子的稳定性，通常与基团迁移能力的大小无关 。
不对称的邻二醇
29
作业：写出反应机 32 理
厦 大 药 学 院 方 美 娟
（5）Wolff重排和Arndt-Eister反应
（☆）
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。
-重氮酮重排成乙烯酮
27
3）二苯基乙二酮-二苯基乙醇酸型重排
（☆☆☆）
α-羟基乙酸盐
②酮的结构
26
28
3）二苯基乙二酮-二苯基乙醇酸型重排
应用实例：
C8H17 KOH/C3H7OH.H2O C8H17 O
O
甾体缩环 HO
HOOC O HN O H N O 1)CH3O /CH3OH O O 2) H2O HN H N
在二环体系中，一般由四元环、七元环重排生成较稳定的五元环、六元环
H3C OH C A H3CO B H3CO D NH2 NaNO2/HOAc H H
作业：写出 反应机理
11
10
二、Pinacol重排
药 学 院 药 物 合 成 反 应
（☆☆☆☆☆）
重 • 机理 点 • 基团的迁移能力 掌 握 •立体化学