04第四章 酸性条件反应-2

酚：
O O C CH3 AlCL3 heat
OH COCH3
OH
反应的应用是可以简化合成酰基苯酚的步骤：

COCH3
合成外消旋肾上腺素：
王鹏
十、
Wagner-Meerwein重排
醇羟基的β-碳原子是仲碳或叔碳原子时，在酸
催化下常会发生重排，得到烯烃或移位的醇

1899年Wagner发现该反应，Meerwein加以发展
H R C OR' O
王鹏
H
R C OR'
反应的应用——制备特殊的酯，尤其是内酯：
C 6H5CO3H/CHCl3 COCH3 H H OCOCH3
Cl
CH3CO3H Cl COCH3 Cl Cl OCOCH3
王鹏
迁移基团优先 为主要产物
八、氢过氧化物重排
类似于Baeyer-Villiger重排，烃氧化得到的氢
C2H5 NH2
H2N C2H5
王鹏
重排机理——极化过渡态理论
反应中首先加氢成氮正离子：
NH2
NH NH
+
NH2
+
NH2
+
NH2
+
H+
H H
H
H
极化过渡态 随后引起苯环极化，对位和邻位出现正电荷， 随后N-N断裂，+C-C生成，脱氢得到产物： +
NH2 NH2
过渡态
H H
- H+
H2N
O
CH3 C CH3 OH
Ph Ph C OH
CH3 C CH3
更稳定
王鹏
Pinacol重排中催化剂对产物有着重要的影响，
Lewis酸催化剂可能使产物完全相反。
Pinacol重排的应用：

常在扩环反应中使用
OH OH C Ph Ph H2SO4/Et2O r.t.2h Ph Ph O
王鹏

过氧化物可以发生O-O键断裂，重排得到酮醛 反应与Baeyer-Villiger相同，也是过氧化物两 侧的烃基迁移，迁移顺序为 叔烷基>环己基、仲烷基、苄基、苯基>伯烷基>甲基
伯碳过氧化物的重排可能得到醛+水，也可能
得到甲醛+醇
王鹏
九、Fries重排
酚酯在Lewis酸催化下可以得到邻对位酰基苯
Beckmann重排过程是连续的，羟基的离去与R
的进攻具有立体专一性 重排的影响因素：
反应速率与溶剂极性、酸的强度成正性关系 手性碳重排时构型不变，证明是分子内重排过程

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
合物，如下面的合成如何进行？
?

硝化引入硝基再还原是引入氨基的好方法，但强氧 化性会破坏分子结构
王鹏
四、烯丙基重排
烯丙位的碳离子或自由基可与双键发生共轭，
因此α－C反应时常常发生双键的移位，如：
烯丙基重排的意义在于反应时需要尽量避免出
现烯丙基重排，在使用烯丙基化合物反应时避 免强酸等条件
如果羰基两侧不同， 哪个迁移？
王鹏
下面化合物重排生成什么？
?
谁多 迁移基团的情况与Pinacol重排相同，具有更高 电子云密度的基团优先迁移 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

王鹏
使用Beckmann重排的合成反应：
王鹏
五、联苯胺重排
氢化偶氮苯在酸催化下发生重排，生成4, 4´－
二氨基联苯的反应称为联苯胺重排。对位被取 代的联苯胺重排时发生在邻位上 NH2
NH-NH
H+
H2N
NH2
+ H2N
CH3 NH2 CH3
反应特点：分子内重排
CH3 NH-NH CH3
+
C2H5 NH-NH C2H5
H2N
+
R4 C R5 H+(-H2O) R1H2C R2 C R3 R4 C R5
R1H2C R2 C
重排
R1H2C R2 C
R4 C R3 R5 R5
R3 OH
重排过程
脱水过程
王鹏
HO-
wenku.baidu.com
R1H2C R2
OH C
R4 C R3 R4
－H2O
R1H2C R2 C
C R3
R5
其他形成C+的方式：

卤代烃与Ag+反应：
O RCOH

随后重氮正离子脱氮气得到异氰酸酯，之后发生水 解脱二氧化碳：
O RCNH N N O .. N2 R C N: H RN C O -CO RNH2 2
+H2O
H2O

反应机理与Curtius反应（酰氯为原料）是相同的
王鹏
Schmidt重排的应用：

赖氨酸的制备

首先考虑断裂形成开环结构，再考虑如何将羧基改 成氨基
以发生类似的重排过程，称为呐咵重排
NH2 OH CH2NH2 OH HNO2 HNO2
CHO
O
反应的第一步是氨基在HNO2作用下脱离生成
碳正离子，随后的重排与Pinacol重排相同
王鹏
醇酸性脱水生成取代多的烯烃，新戊醇脱水重
排过程与Pinacol和呐咵重排相反，如何解释？
CH3 H3 C C CH3 H2 H 2 SO 4 C OH CH3 H3 C C C H CH 3
(CH3)3C-CH2Cl

Ag (AgNO3)
(CH3)3C-CH2+AgCl
含-NH2，经重氮化放氮：
NaNO2 HCl
(CH3)3C-CH3NH2

(CH3)3C-CH2N2Cl
-N2
△
(CH3)3C-CH2
烯烃的加氢：
(CH3)3C-CH2=CH2
H+
(CH3)3C-CH-CH3
这些反应都可能发生Wagner-Meerwein重排
王鹏
举例：
?
谁多
迁移基团电荷密度越高越有利于迁移，因此供电子能力 越强的基团越容易迁移，吸电子能力越强越难迁移 思考：当两个羟基连在两个不同的碳上时，哪个基团迁移？
王鹏
下面化合物的重排得到什么产物？
?
谁多
重排的方向决定于羟基失去的难易，羟基离去后碳 正离子的稳定性越强该产物含量越多
O4
Ph Ph C
王鹏
反应的迁移基团顺序与Pinacol重排相同
反应举例：
H3C CH2 CH2Br AgNO3 H3C CH2 CH2 H3C CH CH3 Br H3C H C Br CH3
H O CH2OH O CH2 O
H3C H (H3C)3C C CH3 OH
O
CH3 C C CH 3 61% H3C
脱水所得碳正离子不存在其他基团，因此由伯
碳正离子生成叔碳正离子，也称反呐咵重排
CH3 H3C C CH3 H2 C OH
H
+
H 3C
CH 3 C CH 3
H2 C OH 2
-H2O
CH 3 H 3C C CH 3 -H+ CH2
甲基迁移 伯碳变叔碳
H3 C
CH3 C CH3 CH2
CH 3 H3 C C CH3 CH
王鹏
一、嚬哪醇重排（邻二醇重排）
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
R R R C C R OH OH H+ R R C C R O R
反应的动力是生成更稳定的碳正离子 R R R R R + H R C C R R C C R R C C R
王鹏
产物是少一个碳的胺，当羧基邻位是手性碳原
子时，重排后手性碳原子的构型不变：

反应取决于电子云密度，与位阻大小关系不大：
原因：位阻大的羧基所在的碳原子电子云密度大
王鹏
重排反应的机理：经过异氰酸酯中间体

首先是羰基碳原子与H+的结合，随后与叠氮酸反应 得到重氮正离子： ..
H2SO 4 OH RCOH HN 3 OH RC .. N N NH OH .. H RC N N N OH OH
OH OH
OH
-H+
OH R
R
R C C R O R
王鹏
反应的催化剂
： 酸性物质是该反应的催化剂，最常用的是 硫酸。盐酸、草酸、醋酸、碘－醋酸、乙酰氯、 二氧化硅－磷酸、磺酸等也可得到相同结果 温度 ： 低温下用酸处理时，重排反应优先于单纯 的脱水反应；较高温度和强酸条件下，可以发 生脱水反应，生成二烯烃
叔烷基>环己基、仲烷基、苄基、苯基>伯烷基>甲基
王鹏
R C R' + C6H5CO 反应第一步是过氧酸对羰基碳的加成 O H H O H R O H R C O H C R C R' + C6H5CO3H C C C H R' O O
反应机理：
O
R'
O O
6 5
H R R' C O H O O O C C6H5 R C OR' OH
也可以用于缩小环数
H3C H3C OH H3C H3C OH H CH3C O OH H H3C H3C OH CH3 OH2

Pinacol重排迁移顺序：供电子苯环 > 烷基 > 氢
王鹏
① Ph
Ph H Ph C C Ph H+
C O
H C Ph H
Ph (少)(A)
Ph Ph
H
OH OH
② Ph C C Ph
△
(H3C)3 C C H
CH3
(H3C)2 C CH(CH3)2
H3C H3C
CH C H3C
CH2
31%
C H CH2
(H3C)3C
3%
王鹏
反应尤其在多环化合物的合成中应用广泛：
迁移的结果是叔碳变为仲碳，但由四元环 扩为五元环，缓解了张力，因而更稳定
王鹏
总结
酸性条件下的反应通常由H+或缺电子中心
王鹏
反应的关键步骤是碳正离子的转变，即由叔碳
正离子变为仲碳正离子，这与正离子稳定顺序 是否矛盾？ R R R
R C C R OH
R C C R OH R
仲碳正离子存在羟基的供电子作用，因此其稳
定性强于普通的叔碳正离子 Pinacol重排的副反应是生成二烯烃的反应，应 注意防止高温和强酸性条件

酰胺：
O C + NH2OH HCl HCOOH/SiO2
O CNH
* 含氮杂环： OH
Ph
* Ph C H HO
N O
N Ph *
C N OH

仲胺： H3C
C N
OH LiAlH4 AlCl3 THF
NHCH2CH3
王鹏
Ph
C N
OH LiAlH
4
AlCl3
重排尤其适合于无法直接合成的酰胺和胺类化
王鹏
三、Beckmann重排
酮肟酸性下重排为酰胺的反应称为Beckmann
重排，通常采用多聚磷酸或P2O5等催化 反应中间体是氮正离子，称为Nirene正离子
R C N R' H+
HO C N R
R'
O C N R
R' H
反应机理：
R R'
OH
C
N
OH2
亲核重排
HO－的加成
王鹏
RCONHR’
重排的概念：
4.2 酸催化分子重排
分子中的一个基团或原子（W）从一个原子
（A）转移到另一个原子（B）上形成新分子的 反应，按机理可分为离子型重排（亲核、亲 电），自由基重排和周环（σ-键迁移）重排
W A

W B A B
重排包括分子间和分子内重排两类
分子间重排是迁移基团先脱离后加入的过程，溶剂 等外界作用可影响重排过程 分子内重排是迁移基团不脱离仅转移的过程，与外 界因素关系不大
Ph OH
C H
C O
Ph
(B)
Ph CH C Ph
Ph Ph C C H
草酸
(C)
Ph
O
Ph O
(A)
Ph H C OH
A:B:C=88.3/11.7/0(条件:浓硫酸) A:B:C=42.1/45.3/12.6(条件:：草酸）
王鹏
C Ph
Ph
二、呐咵重排
类似于邻二醇，邻氨基醇在HNO2作用下也可
加成到电负性大的原子或基团开始，如氧 原子、π键等 酸性下的反应可能存在重排问题，得到内 能最低的产物，一般供电子基团优先迁移 反应需考虑重排的可能：
制定合成路线时需避免重排带来的副产物
利用重排的合成需考虑重排产率及纯度问题
王鹏
作业
3-1
单数题 3-2 双数题
王鹏
开环同时得到氨基酸结构是合理的切断
王鹏
七、Baeyer-Villiger氧化重排
酮类用过氧酸(如过氧乙酸、过氧三氟醋酸等)
氧化，在烃基与羰基之间插入氧原子而成酯的 反应称为Baeyer-Villiger反应
R C R' O
反应特点：

C6H5COOOH
R C OR' O
迁移基团的构型保持不变 迁移基的迁移能力：取代多的碳优先迁移
NH2
王鹏
联苯胺重排的应用：
制备各种染料的中间体——联苯胺
王鹏
六、Schmidt重排
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 重排分别得到胺、腈及酰胺的反应
反应是分子内重排，其中以羧酸和叠氮酸作用
直接得到胺的反应最为重要。本反应较Curtius 反应、 Hofmann 重排的收率高