克莱森重排反应
克莱森重排反应
克莱森重排反应(Claisen重排反应)的最初形式是一个在高温(> 200°C)下发生的一个,产物是邻位烯丙基。反应的机理是[3,3]重排(是史上第一个发现的σ[3,3]重排反应),产物4-烯酮因的需要为酚。
这个反应的特点是高度的,产物大部分是邻位的。与的性质很相似。
而当苯环的两个邻位都被“堵”住的时候,反应产物是对位烯丙基取代物。这是因为中间产物发生了一个所致——“分子自有其道(molecules have a way of hanging on)”。
审视整个过程可以看到:克莱森重排的驱动力是生成热力学上最稳定的取代度最大的“”。
克莱森重排起初是在芳香化合物中发现的(1912年),这与当时(20世纪初期)合成化学家“玩”的范围局限在芳香烃上有关。到后来发现该反应可以拓展到非芳香化合物,而这种拓展非常重要,因为克莱森重排反应立刻变成了合成上一个非常有用的反应:反应生成了一个新的碳碳键,得到一个4-烯羰基化合物,而烯键可以继续往下做衍生,得到其他的化合物。
而现代有机合成在克莱森反应的启发下催生出众多“变体”:
贝勒斯(Bellus)变体:
埃申莫瑟(Eschenmoser)变体:
:
强生(Johnson)变体:
[]天然界的存在
在植物代谢的中从到的转换步骤就是一个克莱森重排;该反应受的催化。预苯酸是一个重要的前体化合物,生物体内含苯环的天然化合物有一大半是由预苯酸转换过来的。
嚬哪醇重排
(:pinacol rearrangement)是一个在酸催化下脱水并发生取代基生成羰基化合物的反应。。这一类反应由于(2,3-二甲基-2,3-丁二醇)转换为(3,3-二甲基-2-丁酮)的反应最具代表性,因而得名。反应的关键步骤是一个的1,2-。
有机化学重排反应总结三篇
有机化学重排反应总结三篇
2020-10-23
有机化学重排反应总结三篇
篇一: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C 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
克莱森重排反应
克莱森重排反应
克莱森重排反应(Claisen重排反应)的最初形式是一个烯丙基苯基醚在高温(> 200°C)下发生的一个重排反应,产物是邻位烯丙基苯酚。反应的机理是σ[3,3]重排(是史上第一个发现的σ[3,3]重排反应),产物4-烯酮因芳香性的需要互变异构为酚。
这个反应的特点是高度的区域选择性,产物大部分是邻位的。与弗里斯重排的性质很相似。
而当苯环的两个邻位都被“堵”住的时候,反应产物是对位烯丙基取代物。这是因为中间产物发生了一个科普重排反应所致——“分子自有其道(molecules have a way of hanging on)”。
审视整个过程可以看到:克莱森重排的驱动力是生成热力学上最稳定的取代度最大的“烯烃”。
克莱森重排起初是在芳香化合物中发现的(1912年),这与当时(20世纪初期)合成化学家“玩”的范围局限在芳香烃上有关。到后来发现该反应可以拓展到非芳香化合物,而这种拓展非常重要,因为克莱森重排反应立刻变成了合成上一个非常有用的反应:反应生成了一个新的碳碳键,得到一个4-烯羰基化合物,而烯键可以继续往下做衍生,得到其他的化合物。
而现代有机合成在克莱森反应的启发下催生出众多“变体”:
贝勒斯(Bellus)变体:
埃申莫瑟(Eschenmoser)变体:
艾兰德(Ireland)变体:
强生(Johnson)变体:
[编辑]天然界的存在
在植物代谢的莽草酸途径中从分支酸到预苯酸的转换步骤就是一个克莱森重排;该反应受分支酸歧化酶的催化。预苯酸是一个重要的前体化合物,生物体内含苯环的天然化合物有一大半是由预苯酸转换过来的。
「NR」Claisenrearrangement克莱森重排
「NR」Claisenrearrangement克莱森重排
定义
以其发现者的名字命名,烯丙基乙烯基醚在加热条件下发生[3,3]单键转移,重排生成相应的γ,δ-不饱和羰基化合物,该类型反应称为克莱森重排
反应通式
可以发现,苯基烯丙基醚邻位均被取代后,将会发生进一步的克莱森重排,得到的产物相
当于与氧直接相连的基团平移至对位上。
此外,还有反常克莱森重排:
Eschenmoser–Claisen amide acetal rearrangement
Ireland–Claisen (silyl ketene acetal) rearrangement
Johnson–Claisen orthoester rearrangement
起源与发展
在1912年,L. Claisen描述了烯丙基苯醚在相应的O-烯丙基酚中的重排,还描述了邻烯丙基乙酰乙酸酯在氯化铵存在下蒸馏后向其O-烯丙基异构体的转化。
反应的一般特征
烯丙基乙烯基醚可以通过几种不同的方式制备:
1)烯丙基醇与乙基乙烯基醚通过汞离子交换;
2)烯丙基醇类和乙烯基醚经过酸催化交换;
3)热消除;
4)烯丙基甲酸酯和羰基化合物通过Wittig烯化;
5)不饱和酯Tebbe烯化;
烯丙基乙烯醚通常不需要分离,因为它们是在诱导重排的条件下制备的。
机理
机理上,反应可以被描述为超物种的、协同的、非同步的[3,3]-单键重排。克来森重排是一个单分子过程,其激活参数(负熵和激活体积)表明跃迁态受到约束。研究显示,双键的立体化学的信息转移到新形成的σ-键。基于这一观察,一个早期的六元椅状过渡态被认为参与其中。有几
有机化学重排反应-总结
有机化学重排反应总结
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。
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:
克莱森重排反应
克莱森重排反应(Claisen重排反应)的最初形式是一个烯丙基苯基醚在高温(> 200°C)下发生的一个重排反应,产物是邻位烯丙基苯酚。反应的机理是σ[3,3]重排(是史上第一个发现的σ[3,3]重排反应),产物4-烯酮因芳香性的需要互变异构为酚。
这个反应的特点是高度的区域选择性,产物大部分是邻位的。与弗里斯重排的性质很相似。
而当苯环的两个邻位都被“堵”住的时候,反应产物是对位烯丙基取代物。这是因为中间产物发生了一个科普重排反应所致——“分子自有其道(molecules have a way of hanging on)”。
审视整个过程可以看到:克莱森重排的驱动力是生成热力学上最稳定的取代度最大的“烯烃”。
克莱森重排起初是在芳香化合物中发现的(1912年),这与当时(20世纪初期)合成化学家“玩”的范围局限在芳香烃上有关。到后来发现该反应可以拓展到非芳香化合物,而这种拓展非常重要,因为克莱森重排反应立刻变成了合成上一个非常有用的反应:反应生成了一个新的碳碳键,得到一个4-烯羰基化合物,而烯键可以继续往下做衍生,得到其他的化合物。
而现代有机合成在克莱森反应的启发下催生出众多“变体”:
贝勒斯(Bellus)变体:
埃申莫瑟(Eschenmoser)变体:
艾兰德(Ireland)变体:
强生(Johnson)变体:
[编辑]天然界的存在
在植物代谢的莽草酸途径中从分支酸到预苯酸的转换步骤就是一个克莱森重排;该反应受分支酸歧化酶的催化。预苯酸是一个重要的前体化合物,生物体内含苯环的天然化合物有一大半是由预苯酸转换过来的。
claisen重排应用实例
claisen重排应用实例
克莱森重排(Claisen rearrangement)是一种重要的有机化学反应,它可以将一个醇或酚转化为相应的酯。这个反应在有机合成
中具有广泛的应用,下面给出一个典型的克莱森重排应用实例:
实例:合成乙酰乙酸异丙酯
步骤1:合成乙酰乙酸乙酯
首先,将乙醇和乙酸酐(酸酐是酸的酯化合物)加入反应瓶中,并加入一定量的碱催化剂,如氢氧化钠(NaOH)。反应瓶通常使用
玻璃瓶,配有反应器和冷凝器。
乙醇 + 乙酸酐→ 乙酸乙酯 + 乙酸
此反应是一个酯化反应,通过酸催化生成酯。反应进行时,反
应瓶中的温度应保持在适宜的范围内,通常在60-80摄氏度之间。
步骤2:克莱森重排反应
将合成的乙酸乙酯加入反应瓶中,并加入一定量的碱催化剂,
如氢氧化钠(NaOH)。反应瓶中的温度应保持在适宜的范围内,通
常在100-150摄氏度之间。
乙酸乙酯→ 乙酸异丙酯
此反应是克莱森重排反应,通过碱催化使酯分子内部的酯基迁移,生成相应的酯。
步骤3:提取产物
反应结束后,将反应瓶中的产物进行提取。通常使用有机溶剂,如乙醚或氯仿,将产物从反应混合物中分离出来。
步骤4:纯化产物
提取得到的产物可能还含有杂质,需要进行纯化。可以使用色
谱层析等技术将产物纯化。
通过以上步骤,可以成功合成乙酰乙酸异丙酯。这个反应实例
展示了克莱森重排的应用,通过酯化和重排反应,可以将乙醇和乙
酸酐转化为乙酰乙酸异丙酯。
重排反应总结
重排反应总结
1、什么叫重排反应?
一般地,在进攻试剂作用或者介质的影响下,有机分子发生原子或原子团的转移和电子云密度重新分布,或者重键位置改变,环的扩大或缩小,碳骨架发生了改变等等,这样的反应称为重排反应。简单的理解:重排反应是指反应中烃基或氢原子或别的取代基从分子中的一个原子迁移到该分子中的另一个原子上的变化。(指分子内重排)
2、重排的分类
按反应机理 ,重排反应可分为:基团迁移重排反应和周环反应中的重排。基团迁移重排反应 即反应物分子中的一个基团在分子范围内从某位置迁移到另一位置的反应。常见的迁移基团是烃基。基团迁移重排反应又包括缺电子重排(亲核重排),富电子重排(亲电重排)和自由基重排.。周环反应中的重排包括电环反应、σ键迁移。也可按照不同的标准,分成分子内重排和分子间重排,光学活性改变和不改变的重排反应等等。
本讲义把重排分为以下几类:a.从碳原子到碳原子的重排 b.从碳原子到杂原子的重排 c.从杂原子到碳原子的重排 d.其它重排
一、从碳原子到碳原子的重排反应
1、Wangner-Meerwein 重排(瓦格纳尔—米尔外英重排,简称瓦—米重排)
两个相邻原子之间发生的重排叫1,2重排,也叫Wangner-Meerwein 重排。如: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。 例如:
a.亲电加成时发生的重排
如果反应液中同时存在两种或是两种以上的亲核试剂,则通过中间体碳正离子,能够生成混合加成产物。
R 2
C R 3
R 1C OH
R 4
R 5
R 2
C R 3
人名反应重排反应
Arndt-Eister 反应 阿恩特-埃斯特尔反应
酰氯与重氮甲烷反应,然后在氧化银催化下与水 共热得到酸。
O O
+ CH2N2
Cl
Ag2O H2O
RCH2CO2H
RC
RCCHN2
反应机理: 重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮(1),(1) 在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡宾(2), (2)发生重排得烯酮(3),(3)与水反应生成 酸,若与醇或氨(胺)反应,则得酯或酰胺。
Ar O C O C Ar OH
Ar O C Ar O C OH
OH O C Ar C O
Ar
应用实例:
OCH3 C C O O OCH3 KOH/n-BuOH/H2O 回流 OCH3 OH C COOH
2 94%
OH
CH2COOH C O KOH/H2O C O CH2COOH
(HOOCCH2)2 C
NHOH H2SO4,C2H5OH NH2
OC2H5
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。例如,对-氯苯基羟胺重排成2氨基-5-氯苯酚:
NHOH H2SO4,H2O NH2 OH
Cl
Cl
反应机理:
Claisen 重排 (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。
Claisen重排
脂肪族Claisen反应机理
Mechanism of the Claisen Rearrangement
The aliphatic Claisen Rearrangement is a [3,3]-sigmatropic rearrangement in which an allyl vinyl ether is converted thermally to an unsaturated carbonyl compound
克莱森(R.L.Claisen,1851-1930)生于德国科隆 (Cologne),他曾在波恩大学(University of Bonn)克库勒(Kekule)指导下学习。
他的成就包括羰基化合物的酰化,烯丙基重排 (Claisen重排)),肉桂酸(PhCH=CHCOOH) 的制备,吡唑(邻二氮杂茂)的合成,异哑唑衍生 物的合成和乙酰乙酸乙酯的制备。
Claisen反应的发展
1912年Claisen在给烯醇类烯丙基醚加热后.得到不饱 和醛或酮,以后又发现芳香族的烯丙基醚也能发生同 类型的重排反应
最初的定义:烯醇类或酚类的烯丙基醚,在加热下 发生分子内重排而生成γ, δ-不饱和醛(酮)或者邻 (对)位烯丙基酚的反应统称为Claisen重排。
Claisen反应的发展
Claisen反应“变体”
贝勒斯(Bellus)变体:
有机化学重排反应 总结
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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:
4-重排反应-其他重排反应
αβ γ OCH 2CH CHCH 3
△
H3C
αβ OCH 2CH
CH 3
γ CHCH 3
△
OH γβ CHCH CH 3
α CH 2
H3C
OH CH 3
αCH 2βCH=CγHCH 3
克莱森(Claisen)重排机理:
α Oβ
γ
α
O
β
γ
过渡态
互变异构
原烯丙基中的γ-C与苯环相连
α
O
β
γ
H
OH
γ β
α
例1:
O-CH2-CH=14CH2
H3C
CH3
H3C
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经两次六元状过渡态
α Oβ
γ
α
O
β
γ
OH CH3
CH2CH=14CH2
O
γ
β
α
O
O
OH
γ
H
β
α
γ
H
αβ
13.2.2 Beckmann贝克曼重排反应
贝克曼重排反应(Beckmann rearrangement)指的是酮肟在硫酸、 五氯化磷、多磷酸等酸性催化剂的作用下重排为酰胺的反应。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。
贝克曼重排反应历程中,中间体是“氮宾”正离子,随即邻近烃基转移到这 个正中心形成邻碳正离子,然后水合,去质子,异构化得到酰胺。以上各步 反应是连续且同时发生的。
有机化学重排反应讲解
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。
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:
克莱森重排
狭义的克莱森重排反应主要指烯丙基醚在加热的条件下生成邻烯丙基苯酚的反应。在该 反应中,首先发生克莱森重排反应生成环己二烯酮,其互变异构后得到邻烯丙基苯酚。
O OH
O
heat
H
早在1925年,克莱森就为该重排反应提出了一个合理的协同环状反应机理。该重排反应 经过一个环状过渡态,碳-氧键的断裂和碳-碳键的形成是同时发生的,并且同时伴随着 不饱和键的移动。早期的研究表明:克莱森重排是一级反应,反应过程一般不受酸碱的 影响。由于在两种不同底物混合物的反应中没有交叉产物生成,因此克莱森重排反应属 于分子内重排反应。
O OH
R2AlCl,rt 93%
4.4水加速的克莱森重排反应 水加速的克莱森重排反应 对于某些有机和金属有机反应,加入适量的水可以对反应速率,产率,反应的区域选 择性,非对映选择性和对映选择性产生增大作用
O Me3Al(4eq),CH2Cl2 -20C,1h Additive:none,trace H2O(1eq),94% OH
由于克莱森重排反应可以方便的通过椅式构象过渡态控制产 物的立体化学。因此克莱森重排反应已经广泛应用于天然产 物的全合成中。在含有季碳的萜类天然产物中,都是使用脂 肪克莱森重排反应作为关键步骤实现的。
(+)-15-(S)-前列腺素A2的全合成
O HO O OH O H O O H H O O H OMe
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:
人名反应重排反应
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。
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。
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
应用实例:
O光
O
N2
C O H2O
COOH
Schmidt 反应 (施密特反应)
羧酸、醛或酮分别与等摩尔的叠氮酸(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:
其中以羧酸和叠氮酸作用直接得到胺的反应最 为重要。羧酸可以是直链脂肪族的一元或二元 羧酸、脂环酸、芳香酸等。
应用实例:
11
2 33
23 1
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克莱森重排反应(Claisen重排反应)的最初形式是一个烯丙基苯基醚在高温(> 200°C)下发生的一个重排反应,产物是邻位烯丙基苯酚。反应的机理是σ[3,3]重排(是史上第一个发现的σ[3,3]重排反应),产物4-烯酮因芳香性的需要互变异构为酚。
这个反应的特点是高度的区域选择性,产物大部分是邻位的。与弗里斯重排的性质很相似。
而当苯环的两个邻位都被“堵”住的时候,反应产物是对位烯丙基取代物。这是因为中间产物发生了一个科普重排反应所致——“分子自有其道(molecules have a way of hanging on)”。
审视整个过程可以看到:克莱森重排的驱动力是生成热力学上最稳定的取代度最大的“烯烃”。
克莱森重排起初是在芳香化合物中发现的(1912年),这与当时(20世纪初期)合成化学家“玩”的范围局限在芳香烃上有关。到后来发现该反应可以拓展到非芳香化合物,而这种拓展非常重要,因为克莱森重排反应立刻变成了合成上一个非常有用的反应:反应生成了一个新的碳碳键,得到一个4-烯羰基化合物,而烯键可以继续往下做衍生,得到其他的化合物。
而现代有机合成在克莱森反应的启发下催生出众多“变体”:
贝勒斯(Bellus)变体:
埃申莫瑟(Eschenmoser)变体:
艾兰德(Ireland)变体:
强生(Johnson)变体:
[编辑]天然界的存在
在植物代谢的莽草酸途径中从分支酸到预苯酸的转换步骤就是一个克莱森重排;该反应受分支酸歧化酶的催化。预苯酸是一个重要的前体化合物,生物体内含苯环的天然化合物有一大半是由预苯酸转换过来的。
嚬哪醇重排
(英:pinacol rearrangement)是一个邻二醇在酸催化下脱水并发生取代基重排生成羰基化合物的反应。[1][2]。这一类反应由于嚬哪醇(2,3-二甲基-2,3-丁二醇)转换为嚬哪酮(3,3-二甲基-2-丁酮)的反应最具代表性,因而得名。反应的关键步骤是一个碳正离子的1,2-重排。
[编辑]反应机理
1.两个羟基其中之一接受一个质子之后脱去一分子水,形成碳正离子;
2.发生1,2-重排,一个基团从未脱去羟基的碳上向有正电荷的碳上转移;
3.羟基上脱去一个质子,其氧原子与碳成双键,反应结束。
第1步中,倾向生成稳定的碳正离子,级数较高的碳上的羟基容易脱去。
第2步中,倾向转移给电子性大的基团,芳基比烷基易于转移,烷基易于氢。
傅里德-克拉夫茨反应
,简称傅-克反应,是一类芳香族亲电取代反应,1877年由法国化学家查尔斯·傅里德(Friedel C)和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨(Crafts J)共同发现。[1]该反应主要分为两类:烷基化反应和酰基化反应。
傅-克反应:(1)傅-克烷基化反应;(2)傅-克酰基化反应
[编辑]傅-克烷基化反应
傅-克烷基化反应在强路易斯酸的催化下使用卤代烃对一个芳环进行烷基化。假设使用无水氯化铁作为催化剂,在氯化铁的作用下,卤代物产生碳正离子,碳正离子进攻苯环并取代环上的氢,最后产生烷基芳香族化合物和氯化氢。总反应式如下:
傅-克烷基化机理
这类反应有个严重缺点:由于烷基侧链的供电性,反应产物比起原料具有更高的亲核性,于是产物苯环上的另一个氢继续被烷基所取代,导致了过烷基化现象而形成了众多副产物。由于这类反应是可逆的,还可能出现烷基被其他基团所取代的副产物(例如被氢取代时,也称为傅-克脱烷基化反应);另外长时间的反应也会导致基团的移位,通常是转移至空间位阻较小、热力学稳定的间位产物。另外如果氯
不是处于三级碳原子(叔碳原子)上,还有可能发生碳正离子重排反应,而这取决于碳正离子的稳定性:即三级碳>二级碳>一级碳。空间位阻效应可以被利用于限制烷基化的数量,比如1,4-二甲氧基苯的叔
丁基化反应。
1,4-二甲氧基苯的叔丁基化
烷基化的底物并不局限于卤代烃类,傅-克烷基化可以使用任何的碳正离子中间体参与反应,如一些烯烃,质子酸,路易斯酸,烯酮,环氧化合物的衍生物。如合成1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷就可以从苯与3-氯-2-甲基丙烯进行反应:[6]
1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷的合成
曾有研究实例表明亲电试剂还能选用由烯烃和NBS生成的溴离子。[7]
通过烯烃的傅-克烷基化
在这个反应中三氟甲磺酸钐被认为在卤离子形成中活化了NBS的供卤素能力。
[编辑]傅-克去烷基化反应
傅-克烷基化是一个可逆反应。在逆向傅-克反应或者称之为傅-克去烷基化反应当中烷基可以在质子或者路易斯酸的存在下去除。
例如,在用溴乙烷对苯的多重取代当中,由于烷基是一个活化基团,原来期待能够得到邻对位取代的产物。然而真正的反应产物是1,3,5-三甲基苯,即所有烷基取代都是间位取代。
[8]热力学反应控制使得该反应产生了热力学上更稳定的间位产物。通过化学平衡,间位产物比起邻对位产物降低了空间位阻。因此反应最终的产物是一系列烷基化与去烷基化共同作用的结果。
2,4,6-三乙基苯的合成
傅-克酰基化反应
主条目:傅-克酰基化反应
傅-克酰基化反应是在强路易斯酸做催化剂条件下,让酰氯与苯环进行酰化的反应。此反应还可以使用羧酸酐作为酰化试剂,反应条件类似于烷基化反应的条件。酰化反应比起烷基化反应来说具有一定的优势:由于羰基的吸电子效应的影响(钝化基团),反应产物(酮)通常不会像烷基化产物一样继续多重酰化。而且该反应不存在碳正离子重排,这是由于酰基正离子可以共振到氧原子上从而稳定碳离子(不同于烷基化形成的烷基碳正离子,正电荷非常容易重排到取代基较多的碳原子上)。生成的酰基可以用克莱门森还原反应、沃尔夫-凯惜纳-黄鸣龙还原反应或者催化氢化等反应转化为烷基。
条件:氯化铝为催化剂,回流,无水
傅-克酰化的成功与否取决于酰氯试剂的稳定性。比如甲酰氯就由于不稳定而不能进行,因此合成苯甲醛就需要其他的方法,如Gattermann-Koch反应:在氯化铝和氯化亚铜的催化下,通过苯、一氧化碳与氯化氢在高压当中合成。
[编辑]反应机理
第一步是在路易斯酸的条件下,氯的解离形成酰基碳正离子:
第二步是接下来的芳环亲电试剂进攻酰基正离子:
最后一步,电荷转移至氯原子形成HCL,而AlCl3催化剂重新形成:
如果需要的话产生的芳香酮可以接着被还原形成相应的芳环烷基侧链,见:沃尔夫-凯惜纳-黄鸣龙还原反应或者Clemmensen还原,两者的区别在于溶剂的酸碱性。
[编辑]傅-克羟基烷基化