第十章 重排反应

1. OH 2.H
OH COOH
O HO 2C O CO2H
1.KOH/H 2O, reflux 2.H 3O
HO CO2H HO 2C CO 2H
Benzilic acid重排反应实例

如果是非对称的乙二酮，重排反应表现 出一定的选择性。二芳基乙二酮的重排 产物与环上取代基的电子效应相关。
OH O Y Y= 吸电子基团 O Y-Ph

在酸的催化下，醛或酮与过氧酸反应， 在烃基和羰基间插入氧原子生成酯的反 应称为Baeyer-Villiger氧化重排反应。
Baeyer-Villiger重排反应机理

过氧酸分子中的羟基性质与醇羟基相似，具有 亲核性可与羰基发生亲核加成，羟基氧未成键 的孤对电子随α-消除传递给烃基R′，在R′离开 α-碳迁移至氧，同时羰基结构恢复为sp2杂化。
N2 NaNO2/HCl OH H2C OH OH O
NH2 OH
10-28
10-29
Semipinacol重排
OH CH3 Ph O
OH CH3 Ph OH
Ph
OH CH3 OH
Ph
O CH3 OH
Semipinacol重排

氯胺酮（Ketamine，10-30）是一种具 有镇痛作用的麻醉药，在其合成过程中 环己酮部分的生成就是利用了 Semipinacol重排反应扩环得到的。
-O
Ph O OH Ph-Y
Y= 给电子基团
-O
Ph
底物结构
O 产物结构
Benzilic acid重排反应实例

使用含有α-氢的醇盐（10-34）进行反 应时，发生歧化反应，将负氢转移到底 物碳原子上，将底物还原为α-羟基酮 （10-35）。
四、Beckman重排反应

肟类化合物在酸性条件下重排形成N-烃 基酰胺的反应称为Beckmann重排。
一、Favorskii重排反应

α-卤代酮在碱的作用下重排生成羧酸或 其衍生物的反应称为Favorskii重排反应， 根据所用碱的不同（苛性碱、醇盐或 胺），可分别得到羧酸、酯或酰胺。
O O R2 H X X= Cl, Br, I B= HO -, RO-, H 2N B R1 R2 Nu + HX
H3C Ph H N
CH3 OH
O H2SO4 Ether H 3C Ph H
CH 3 NH
HO
N
H TsCl/Et3N OTIPS
O
H H N OTIPS
H3CO
H OCH 3
H H 3CO OCH
3
Beckman重排反应应用

在甾体药物的合成中借助此反应实现降 级反应，选择性地从分子中转移部分结 构。
Major Ph Ph p -H 3COC6H 4 HO Ph C6H 4OCH 3-p OH H O Ph C6H4OCH3- p C6H4OCH3- p 94% p - H3COC6H4 O
Minor
Ph C6H 4OCH 3-p Ph 6%
Pinacol重排反应

碳正离子10-21中氢的转移，是通过C-H σ键与共平面的空P轨道之间相互作用转 移电子的方式完成，最终形成酮10-22。

促使重排反应发生的动力包括生成更稳 定的碳正离子或转变为中性化合物。一 般认为重排反应发生基团迁移的趋势是H ＞芳香环＞烷基。
Wagneer-Meerwein重排
二、Pinacol重排反应

在酸的催化下，邻二醇失去一分子水， 形成碳正离子，经过R基团的[1,2]-迁移， 重排生成醛或酮的反应称为Pinacol重排 反应。
第一节 亲电性重排反应


有机化合物中，羰基或其他吸电子基团 （Electron-withdrawing group, EWG） 或电负性较大的原子（如氧原子、氮原 子）相连的α-碳原子上的氢具有一定的 酸性，可在强碱的作用下形成碳负离子。 若分子内还含有其他缺电子性亲电基团 的话，则可引起亲电性重排反应，生成 相应的重排产物。
CH3 C NOH O NH CCH 3 POCl3, C5 H5 N
CH3 COO
C 6H 6 CH3 COO O
HCl CH3 COO
Beckman重排反应应用

阿奇霉素（Azithromycin，10-41）是一 种大环内酯类抗生素，其合成过程是将 红霉素肟经贝克曼重排后得到扩环产物。
五、Baeyer-Villiger氧化重 排反应
Beckman重排反应影响因素


Beckmann重排反应受多种因素的影响，如催 化剂、反应溶剂、肟的结构等。 催化Beckmann重排的常用催化剂包括质子酸 （如硫酸、盐酸、多聚磷酸和三氟磺酸等）、 路易斯酸（三卤化硼、三卤化铝、四氯化钛和 氯化锌等）、三氯氧磷、五氯化磷、氯化亚砜、 甲磺酰氯等。 质子酸作催化剂在许多情况下，因肟发生构型 的转化而导致Beckmann重排产物为混合物， 使其失去了使用价值，特别是在极性溶剂中， 更为严重。
Li O CH 3 CH3 CH 3 BuLi O CH 3 CH3 CH 3 [1,2]-rearrangement H3C CH 3 CH3 OH
四、Fries重排反应

酚酯在过量的Lewis酸或质子酸存在下加 热，可发生酰基重排反应，生成邻羟基 和对羟基芳酮的混合物。重排可以在硝 基苯、硝基甲烷等溶剂中进行，也可无 溶剂直接加热进行。
R1
Favorskii重排反应机理

在碱性条件下，非氯所在的α-氢被碱夺 取后所形成碳负离子，发生分子内亲核 取代形成桥环化合物，三元环的张力推 动了其羰基与碱之间的亲核加成和开环 反应，生成环戊基甲酸。
Favorskii重排反应应用

Favorskii重排反应主要应用于多个侧链 取代的羧酸和缩环羧酸的合成中。
Stevens重排反应的规律
三、Wittig重排反应

醚类化合物（除了烯丙基醚，因为烯丙 基醚主要发生[2,3]-重排，属于协同重排 类型，见第九章）在强碱性条件下转变 为碳负离子后，醚键另一侧的烷基极易 发生[1,2]-迁移到碳负离子上，发生重排 而形成醇，此即 Wittig重排反应。
Wittig重排反应实例
Beckman重排反应影响因素
Beckman重排反应影响因素

取代环己酮肟（10-38）在路易斯酸催 化下，得到单一产物（10-39），而在 质子酸的催化下，得到两个产物的混合 物（10-39和10-40）。
Beckman重排反应影响因素

Beckmann重排反应受溶剂的影响也是非 常明显的，反应在非极性溶剂中极不理 想。
CH 3 H OSO 2R'
t-Bu O
CH 3 Bu -t H 10-22
Pinacol重排反应

含有脂环基结构的Pinacol醇的重排反应， 能够完成药物合成过程中环的扩张，如 化合物10-23，或环缩小如化合物1024，也能用于螺环酮的合成，如化合物 10-25。
Pinacol重排反应
CH3 OH H OH CH3 CH3 O CH3 10-24 CH3 CH3 OH CH2 CH3 OH CH3 CH3 OH
重排反应简介

重排反应有多种表现形式，引起重排反 应的可能原因被认为是在反应试剂或其 他反应条件的影响下，分子因暂时产生 不稳定中心（如离子和自由基等）而促 使了分子结构的重组以降低其能量，形 成更加稳定的结构。
重排反应分类



按形成的不稳定中心的不同，重排反应可以划 分为亲电重排、亲核重排和自由基重排等。 按迁移原子或基团迁移前后所连接的原子的不 同来分类，则可分为碳-碳重排、碳-杂重排和 杂-碳重排等。 这些分类方法各有其优点，为便于与有机化学 相衔接，本章采用前者进行分类讨论。
Pinacol重排反应

实现定向的Pinacol重排，可先选择性磺 酰化提高其离去能力来引导反应的进行。 手性酮10-22可通过对应Pinacol醇重排 来合成。 O
OH OH TsO OH O H O TsCl DMAP O
t-Bu t-Bu HO
CH3 H OH
O H 3C S Cl O
t-Bu t-Bu HO
O2N
Baeyer-Villiger重排反应实例
HO HO O O m CPBA CH2Cl 2 H
O TFA/H 2O 2 HO H CH2Cl2 HO H O
HO HO
O
O O
O
O
H
O
O CO 2H
Fries重排反应实例
第二节 亲核性重排

亲核重排反应又称“缺电子重排”，通 常是迁移基团以富电子的形式转移到缺 电子中心的过程。本节主要介绍 Wagneer-Meerwein重排反应、Pinacol重 排反应、Benzilic acid重排反应、 Beckmann重排反应和Baeyer-Villiger氧 化重排反应等几个亲核重排反应 。
二、Stevens重排反应

季铵盐或锍盐在强碱的作用下发生[1,2]重排生成胺或者硫醚的反应称为Stevens 重排反应。
Stevens重排反应机理

反应可采用离子对机理（Ionic-pair mechanism）和自由基对机理（Radicalpair mechanism）来解释。
Stevens重排反应应用

脱氧可待因D（10-2）的全合成路线之 一，是通过Stevens重排反应来构建B环
Stevens重排反应的规律



1. 失去质子的部位连有吸电子基团或生 成的碳负离子可以通过离域得以稳定； 2. 重排基团一般为苄基、烯丙基或吸电 子取代的烷基； 3. 若重排基团存在手性中心，该基团在 重排前后的构型保持不变。