药物合成反应 第五章 重排反应

• (1) the key intermediate of the rearrangement is the nitrogen- or sulfur ylide;
• (2) the R1 group has to be able to stabilize carbanions, so it is often an electronwithdrawing group;
反应机理
O R-C-R'
+
H+
OH
OH R-C-R'
+
-H
+
OH R-C-R' O-OCR" O
R-C-R'
O R"COO-HR R' C O NhomakorabeaO
H O
R´重排 O-O键断裂 -H+
O R-C-OR'
O
C R"
-R´´COO- ,
R3C- > R2CH- ,
>
CH 2
>
>RCH2- > CH3-
3. 从杂原子到碳原子的重排
Examples
Arndt-Eistert synthesis • 1. 反应通式
• 2. 反应机理
• 3. 应用特点 • 羧酸同系化C+1
第三节 碳原子到杂原子重排
一、Beckmann重排
OH
• 1. 反应通式
H+ O R´-C-NHR
R' C=N R
酮肟在酸性催化剂的作用下重排成酰胺 的反应称为贝克曼重排。
（5）拜耳-魏立格氧化重排
O RCR' + CH3COOOH
常用的过酸有： （1）一般过酸 + 无机强酸（H2SO4） （2）强酸的过酸 ：CF3COOOH （3）一般酸 + 一定浓度的过氧化氢（产生的过酸立即反应）
CH3COOC2H5 40o C
O RCOR' + CH3COOH
酮类化合物被过酸氧化，与羰基直接相连的碳链断裂，插入一个 氧形成酯的反应称为拜耳-魏立格（Baeyer-Villiger)氧化重排。
（1）Claisen重排 （2）Cope重排 （3）Fischer吲哚合成
分子重排反应 分子重排反应就是化学键的断裂和形成 发生在同一分子中，引起组成分子的原子的 配置方式发生改变，从而形成组成相同、结 构不同的新分子的反应。 重排反应中键的断裂和形成的方式有异 裂、均裂和环状过渡态三种。
第一节 重排反应机理
＞ CH2=CH
＞ R2CH ＞ CH3
• （3）胺类化合物的Wagner-Meerwein重排
CH3
CH3 C CH3 CH2NH2
HNO2 - N2
CH3
CH3 C CH3 CH2
CH3
C CH3
CH2CH3
H2O -H
CH3
OH C CH2CH3 CH3
2013-7-14
CH2OH
OH
CH2NH2
CH3
Product
CH3
CH3 C CHPh CH3 Br
SN1
CH3
CH3 C CHPh CH3
CH3 C CHPh CH3 CH3
Stable cation
Product
Migratory order of the migration groups
CH3O ＞ R3C
2013-7-14
＞
＞ Cl ＞H
• (4) R2 and R3 groups of ammonium salts cannot contain a hydrogen at their βposition, since the Hofmann elimination may compete;
• (5) when the migrating group has a stereocenter, it is transferred with retention of configuration at the migrating terminus;
• 4.应用特点 • （1）醇类的Wagner-Meerwein重排
CH3 CH3 C CH2OH CH3
CH3
CH3 C CH3 CH2
H+
CH3
CH3 C CH2OH2 CH3
CH3
H2O
CH3
C
CH
More stable
CH3 H
Cl
Cl
CH3 C CH3
-H
2013-7-14
CH2CH3
Addition of a nucleophile
• 2. 反应机理
• 3. 应用特点 • （1）制备C-1伯胺
• (2) 因亲核剂不同而产物各异
（3） Curtius Rearrangement
Example
（4） Schmidt Rearrangement
（5） Lossen Rearrangement
Example
HNO2
CH2
- N2
H2O -H
+
CH2
-H
+
NH2
HNO2
- N2
2013-7-14
?
二、Pinacol Rearrangement
• 1. 反应通式
X = Cl, Br, I, SR, OTs, OMs, N2+
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素 • （1）碳正离子的稳定性 • the product is usually formed via the most stable carbocation intermediate when the glycol substrate is unsymmetrical;
RO
ROH Ph
O
PhCH2 CH2COOR
• 4. 应用特点 • 由卤代酮制备羧酸衍生物
五、 Wolff重排及Arndt-Eistert反应
• 1. 反应通式 Wolff rearrangement
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素 • (1) the reaction can be initiated thermally, photolytically, or by transition metal catalysis; • (2) freshly prepared silver(I)oxide or silver(I)benzoate are best suited for the reaction; • (3) if the migrating group has a stereocenter, the stereochemistry remains unchanged (net retention of configuration) after the migration;
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
重排反应
3. 杂原子到碳原子重排
（1）Stevens重排 （2）Sommelet-Hauser重排 （3）Wittig重排
4. s键迁移重排
General fetures
• (3) depending on the nature of R1, the acidity of the adjacent C-H bond varies so the type of base used for the deprotonation must be chosen accordingly;
• （2）立体化学因素
(3) besides protic acids, Lewis acids (e.g., BF3· OEt2, TMSOTf) are also used; various conformational effects and neighboring group participation in cyclic systems are complicating factors.
（4）迁移能力及推广的重排 • ①. H>Ph>3º >1º >2º
• ②.
• ③.
三、二苯乙醇酸重排
• 1. 反应通式
α-二酮在浓碱作用下发生重排，生成安息 香酸的重排反应称为二苯乙醇酸重排。
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素 • （1）用苛性碱得到羟基酸，用醇盐则生成 酯；
• （2）环状二酮生成环状羟基酸
• （2）溶剂的影响 • 用极性小或非极性的非质子溶剂，PCl5催 化可防止异构化
• 当溶剂中含有亲核性化合物、分子内含有 亲核性官能团、溶剂本身为亲核性化合物 ，碳正离子与其结合而得不到酰胺
• 也可用此制备苯并咪唑衍生物
• 4. 应用特点 • 立体专一性
二、Hofmann重排
• 1. 反应通式
Stevens重排
R1 = EWG = Ar, heteroaryl, COR, COOR, CN; Y= CH2, CHR, NH; R4 = CH3, alkyl, allyl, benzyl,CH2COAr base: NaH, KH, RLi, ArLi, RONa, ROK
General fetures
2013-7-14
第一节 碳原子到碳原子重排
一、Wagner-Meerwein重排
•1. 反应通式
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素 • （1）碳正离子形成方式：卤代烃与Lewis 酸作用、醇与酸作用、烯烃质子化、胺与 亚硝酸作用。 • （2）the stereochemistry of themigrating group is retained, which is in accordance of the Woodward-Hofmann rules.