第5章 重排反应(2)
2有机化学中的重排反应(上课使用)总结精品PPT课件
R C O NR N C O H 2 O R 2 NH
氮烯
异氰酸酯
氮转移一对电子与羰基成 键的时刻氮上缺电子。 紧接着R带着一对电子填补上来。
⑴霍夫曼(Hofmann)重排
酰胺与溴和碱的水溶液作用，放出CO2, 生成少一个碳 原子的胺, 称为霍夫曼重排(降解）.
RCONH2 + Br2 + NaOH
RCOCHN2 ＋ HCl
－重氮甲酮
⑵.阿恩特-埃斯特尔特（Arudt－Eistert） 反应
即，从羧酸经重氮甲酮生成高一级羧酸的方法。 (其中包含了Wolff重排。)
4. 缺电子氮重排（C→N）
• R-N：氮烯(乃春Nitrene)与卡宾类似，只是以N原子代换C原子。
可由叠氮分解得到，也可由N-卤代酰胺经-消去HX得到。 • N 原子参加的缺电子重排的基本模式：
1899 年，Baeyer 和Villiger 首次报道了利用过硫酸作氧化剂能 将环酮(如薄荷酮、香芹酮（樟脑)转化成相应的内酯，这就是 历史上最早的Baeyer-Villiger 氧化反应。现在Baeyer-Villiger 氧 化反应已成为酮或环酮转化成酯或内酯的统称。
常用的过氧酸有：H2SO5、MeCO3H、PhCO3H、HCO3H和 CF3CO3H等。现在文献报道的Baeyer-Villiger 氧化反应大多用 双氧水作为氧化剂，因双氧水还原后生成清洁的水，尽管双氧 水具有强腐蚀性，但用双氧水的拜尔－维立格反应仍不失为一 种既安全又符合现代社会绿色环保要求的好方法。
C H 3
H
H
P hC C O T s△H 3 C C C P h
C H 3 C H 3
C H 3 C H 3
苯的迁移速度为甲基的3000倍
第五章重排反应(3,4节)-1
烯丙基 HOMO
H[1,3]迁移 同面迁移, 对称性禁阻 异面迁移, 对称性允许
H3C
Ha Ha [1,5]
CH3 Ha Ha [1,5]
CH3 (+) Hb
Bu Hb [1,5]
Bu CH3 (-) Hb Bu
Bu Ha
在光照条件下：
烯丙基 HOMO H
H[1,3]迁移 同面迁移, 来自称性允许[小结]COCH3
三、Fischer吲哚合成法
醛或酮的苯腙和ZnCl2共热时，则 失去一分子氨而得到吲哚的反应称为
Fischer引哚合成法，是合成吲哚衍生
物的重要方法。
R' ZnCl2 N N C R H CH2R' N H + NH3 R
C C C C C C C C C C
1' 2' 3' 4' 5'
1
2
3
4
5
3'
4'
5'
2 1 1' 2' 3
[ 3, 3 ] 迁移
3'
迁移方式： 同面迁移——迁移基团在体系的同侧进行。 异面迁移——迁移基团在体系的两侧进行。
[1,5] A H B C 同面迁移 D A H A D H B C 异面迁移 D H C [1,5] B C A B D
OH CH3
CH3
CH3
二、Cope重排
1,5-二烯类化合物受热时发生[3,3]
键迁移重排，得到另一双烯丙基衍生物
的反应称Cope重排反应。
CH3 H3C COOEt COOEt 185℃ 2h CH3 COOEt COOEt
H3C
重排反应
重排反应重排反应是指在试剂光热或其它影响因素下，分子中某些原子或基团发生转移，形成另一种化合物的反应。
重排反应有亲电重排、亲核重排、游离基重排等多种。
一．亲核重排亲核重排多为1，2-迁移，即原子或基团的转移发生在相邻的两个原子上。
1. C 正离子重排 (1) 1-丙基正离子重排CH 3 CH CH 2 CH 3CHCH 3CH 3CH 2CH 2NH 2 CH 3CH 2CH 2N 2+HHNO 2N 2+(2) 频哪醇重排频哪醇（四甲基乙二醇）在酸作用下重排成频哪酮的反应，称为频哪醇重排。
CH 3 C C CH 3CH 3OH CH 3OH CH 3C C CH 3CH 3OH CH 3 C C CH 3CH 3OH CH3CH 3 C C CH 3CH 3OH CH 3OH 2+++CH 3 C C CH 3CH 3OCH 3重排注意：频哪醇重排中重基团次序为：CHH>>>>>CH>烷基>(3) Wagner-Meerwein重排-取代醇（R3CCH2OH, R3CCHR', R2CHCHR'OHOH）脱水或用试剂（为HX、PCl5、SOCl2等）处理时，或卤化氢加成到多环烯及多环卤代物消除卤化氢等，常常发生C架的重排，称Wagner-Meerwein重排。
CH3 CH C CH3CH3OH CH3CH3 CH C CH3CH3CH 3OH2+CH3 CH C CH33CH3CH3CH3+重排CH3 C C CH3CH3CH3CH3 CH C CH3ClCH 3CH 3CH 3H + H CH 3CH 3CH 33+重排CH 3CH 3CH 3+ Cl四元环变五元环CH 3H 3CCH 3Cl下列反应亦是Wagner-Meerwein 重排：CH 3 C CH 2BrCH3CH 3OH+CH 3 C CH 2CH 3CH 3++重排CH 3 C CH 2CH 3CH 3H CH 3 C CHCH 3CH 3+ H 2O/ H +CH 3 C CH 2CH 3CH 3CH 3 C CH 2NH 2CH 3ROHCH 3 C CH 2CH 3R ++重排CH 3 C CH 2RCH 3CH 3 C CH RCH 3+ H 2O/ H +CH 3 C CH 2RCH 3HNO 2注意：① 若R 为苯基，则反应经过如下中间产物：+CH 3 C CH 2NH 2CH 3CH 3 C CH 2N 2CH 3+重排HNO 2CH 3 C CH 2CH 3+CH 3CH 3 C CH② 若R 为乙烯基，同样经过环丙烯中间体：+CCC+CC+C C12CH 3CH CH +++HO CN HCNHOCH 2NH 22HNO 2OH2. 缺电子氮（氮宾）重排 (1) 霍夫曼重排（Hofmann 重排）即酰胺在碱性溶液中与Cl 2 或Br 2作用下得到少一个C 原子的胺的反应（也称Hofmann 降解反应）。
药物合成反应_第五章_重排反应
重 排
1
(CH3)3C-CH2OH
③烯烃+氢离子
-H2O H+
(CH3)3C-CH2
Wagner-Meerwein
(CH3)3C-CH=CH 2 +
Ag
(CH3)3C-CH-CH3
OCH3
H3C
Cl
④重氮盐放氮 H3C C CH2Cl (CH3)3 C-CH 3NH2 CH 3
重排的顺序：
∨
∨
CH3 CH3
CH2 CH2
莰烯
CH2
TsOH C6H6 H3C
CH3
CH3
CH3
CH2
CH3
CH3
反应机理：
重 排
1
Pinacol
邻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。
反应机理：
R1
R2 R3 H C C R4 OHOH
R1
R2 R3 R3 1,2-迁移 C C R4 R1 C C R4 - H OH OHR2
O O OR Br Br Br Br O O O OR
重 排
4
Wolff/Arndt-Eistert
α-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。
反应机理:
R' C C N N O R
Ph CH3 Ph
Ph CH3 Ph C C CH3
Ac2O/ZnCl2
CH3 C O C Ph
CH3 Ph C O C Ph CH3
C
C
CH3
第五章 重排反应ppt课件
30
• （2）环状二酮生成环状羟基酸
31
四、Favorski重排 • 1. 反应通式
32
• 2. 反应机理
33
• 3. 影响因素
催化剂的影响
34
• 4. 应用特点 • 由卤代酮制备羧酸衍生物
35
五、 Wolff重排及Arndt-Eistert反应 • 1. 反应通式 Wolff rearrangement
C H 3O ＞ ＞C l
＞ C H 2=C H
＞ R 3C ＞ R 2C H＞ C H 3 ＞ H
2020/1/14
17
• （3）胺类化合物的Wagner-Meerwein重排
CH3
CH3 C CH2NH2 CH3
HNO2 - N2
CH3 CH3 C CH2
CH3
CH3 C CH2CH3 CH3
36
• 2. 反应机理
37
38
• 3. 影响因素
Ph CH2 OCH3 PhLi C6H6
PhCHOCH3 Li+
CH3 PhCH
O-Li+
H2O
CH3 Ph CH OH
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3. Radical rearrangement
Cl
Cl CCH=CH2 Br Cl
Cl
Cl C CH CH2Br Cl
Cl
C
Cl CH
CH2Br
Br2
Cl
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
3
重排反应
中南大学有机合成--第5章----重排反应
O H N H +
O H 2 + R
R
N
N H 2 O
N
R N H
R R ' R R '
R ' + H 2 O R ' O R '
2021/4/9
15
Beckmann Rearrangement of Oximes under Very Mild Conditions L. De Luca, G. Giacomelli, A. Porcheddu, J. Org. Chem., 2002, 67, 6272-6274
2021/4/9
3
实例
O H P h M e
O HH + H +
O
P h P h M e
O H
P h M e
O H -H + P h
M e
O
O OH
H2SO4
HO
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4
补充：Wagner—Meerwein重排
例1
例2
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5
例3 例4
2021/4/9
6
二、呐咵重排和反呐咵重排(碳正离子)
• 3-氨基-2,3-二甲基-2-丁醇与亚硝酸作用
药物合成反应第五章 重排反应
重排反应中键的裂解和形成方式: 异裂（离子型） 均裂（游离基型） 环状过渡态（σ键迁移型）
离子型重排反应: 1.阴离子型重排（亲核重排）
C— A— Y Z -Y C— A Z C— A — Z
2.阳离子型重排（亲电重排）
X— B— C Y -Y X— B— C B— C X
3.游离基型重排反应: 重排反应中间体呈游离基状态
O
O COEt
*
5 0%
COEt
+ *
5 0%
*
O Ar X R
M eO Ar M eO H
OR X
-X
-
OAr R
O M eO Ar R
-
R Ar C O 2M e
M eO H
R Ar C O 2M e
• 碳负离子缺少共振稳定时 • 卤代酮羰基无可烯醇化的氢时 • 二卤代酮时
五 、Wolff（沃尔夫）重排 和Arndt-Eistert (阿恩特-埃斯特尔特)
例：
C 2H 5 C C 2H 5 Br CONH2 N a O Br H 2O
C 2H 5 C 2H 5 C O
（3）构型保持
Ph H2 H * C O N H B r 2 /N a O H C C 2 CH3 Ph H2 H * C C NH2 CH3
（4）当酰胺分子的适当位置有羟基、氨基存在时， 可以分子内成环。
HO HNO2
CH2 O
O HBr Cl C Ph C H Ph
A g N O 2 /E tO H Cl
O C
H C
Ph Ph
HO
Ph SPh
O Ph
HO O
CH3 Ph
Ph
O CH3
考研,有机化学反应机理-重排反应0.
-R´´COO- , -H+
O R-C-OR'
R3C- > R2CH- ,
>
CH2 >
>RCH2- > CH3-
（6） 霍夫曼重排
酰胺与次卤酸盐的碱溶液(或卤素的氢氧化钠溶液) 作用时，放出二氧化碳，生成比酰胺少一个碳原子的一 级胺的反应。
O
H2O
RCNH2 + Br2 + NaOH
RNH2 + CO2 + 2NaBr
反应机理2异丙苯氧化重排该法以丙烯和苯为起始原料首先苯和丙烯在三氯化铝的作用下产生异丙苯异丙苯三级碳原子上的氢比较活泼在空气的直接作用下氧化生成过氧化物过氧化物在酸的作用下失去一分子水形成一个氧正离子苯环带着一对电子转移到氧上发生所谓的缺少电子的氧所引起的重排反应得到碳正离子碳正离子再和水结合去质子分解成丙酮及苯酚
R' C=N-R H2O
+
-H+
R' C=N-R O
互变异构
C
O R'-C-NHR
H
（4）法沃斯基重排
XO
R' O
R-CH-C-R'
Y - R-CH-C-Y
乙醇或乙醚
Y=OH， OR， NR2
在醇钠或氢氧化钠或氨基钠等碱性催化剂存在下，-卤
代酮（氯代酮或溴代酮）失去卤原子，重排成具有相同碳原 子的羧酸酯、羧酸、酰胺的反应。
有机反应反应机理 重排反应
反应机理是对一个反应过程的详细描述，在表述反 应机理时，必须指出电子的流向，并规定用箭头表示一 对电子的转移，用鱼钩箭头表示单电子的转移。
反应机理是根据很多实验事实总结后提出的，它有 一定的适用范围，能解释很多实验事实，并能预测反应 的发生。如果发现新的实验事实无法用原有的反应机理 来解释，就要提出新的反应机理。反应机理已成为有机 结构理论的一部分。
重排反应
有机化学中重排反应很早就被人们发现，研究并加以利用。
第一次被Wohler 发现的，由无机化合物合成有机化合物，从而掀开有机化学神秘面纱的反应—加热氰酸铵而得到尿素，今天也被化学家归入重排反应的范畴。
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，碳架发生了改变，等等，这样的反应称为是重排反应。
按照反应的机理，重排反应通常可分为亲核反应、亲电反应、自由基反应和周环反应四大类。
也有按照不同的标准，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。
一、亲核重排重排反应中以亲核重排为最多，而亲核重排中又以1，2重排为最常见。
(一)亲核1，2重排的一般规律1.亲核1，2重排的三个步骤：离去基团离去，1，2基团迁移，亲核试剂进攻2.发生亲核1，2重排的条件（1）转变成更稳定的正离子（在非环系统中，有时也从较稳定的离子重排成较不稳定的离子）（2）转变成稳定的中性化合物（3）减小基团间的拥挤程度，减小环的张力等立体因素。
（4）进行重排的立体化学条件：带正电荷碳的空p轨道和相邻的C－Z 键以及α碳和β碳应共平面或接近共平面（5）重排产物在产物中所占的比例不仅和正电荷的结果有关，而且和反应介质中存在的亲核试剂的亲核能力有关3.迁移基团的迁移能力（1）多由试验方法来确定基团的固有迁移能力（2）与迁移后正离子的稳定性有关（3）邻位协助作用（4）立体因素4.亲核1，2重排的立体化学：（1）迁移基：构象基本保持，没有发现过构型反转，有时有部分消旋（2）迁移终点：取决于离去及离去和迁移基进行迁移的相对时机5.记忆效应：后一次重排好像和第一次重排有关，中间体似乎记住了前一次重排过程(二) 亲核重排主要包括基团向碳正离子迁移，基团向羰基碳原子迁移，基团向碳烯碳原子迁移，基团向缺电子氮原子转移，基团向缺电氧原子的迁移，芳香族亲核重排，下面就这六种迁移作简要介绍：1.基团向碳正离子迁移：(1)Wagner-Meerwein重排：烃基或氢的1，2移位，于是醇重排成烯（2）片那醇重排：邻二醇在酸催化下会重排成醛和酮（3）Demyanov重排，Tiffeneau-Demyanov扩环以及有关反应（4）二烯酮-酚重排：4，4-二取代环己二烯酮经酸处理重排成3，4-二取代酚的反应（5）醛酮同系物的合成：醛或酮和重氮甲烷作用生成高一级的同系物（6）烯丙基重排：烯丙基系统中双键发生位移的反应2.基团向羰基碳原子迁移：(1) Benzil-Benzilic Acid重排：α-二酮经强碱处理会发生重排，生成α-羟基乙酸盐(2) 酸催化下醛酮的重排：在烃基的交换后，醛重排成酮，酮则重排成另一种酮3.基团向碳烯碳原子迁移：(1) Arndt-Eistert合成和Wolff重排：由羧酸经酰卤，重氮酮合成高一级同系物的方法(2) 其他的碳烯重排反应，主要是1，2氢迁移生成烯4.基团向缺电子氮原子转移：(1)Beckmann重排：醛肟或酮肟重排成酰胺(2)Hoffmann重排：氮上无取代基酰胺经溴及碱处理，脱羰生成伯胺(3)Curtius重排：酰基叠氮热分解生成异氰酸酯(4)Schmidt重排：酸、醛和酮在酸催化下和叠氮酸反应，生成胺、酰胺等的反应(5)Lossen重排：异羟肟酸及O-酰基衍生物经类似Hoffmann的重排生成少一个碳的胺(6)Neber重排：肟酮的磺酸酯在乙醇钾处理后水解生成α-氨基酮5.基团向缺电氧原子的迁移：(1)氢过氧化物的重排：氢过氧化物在酸催化下，O-O键断裂，同时烃基从碳原子迁移到氧原子上(2)Baeyer-Villiger重排：酮在酸催化下与过酸作用，在分子中插入氧生成酯的反应6.芳香族亲核重排：(1)芳羟胺重排（Bamberger重排）：经硫酸处理重排成氨基酚(2)Sommelet-Hauser重排：苄基季胺盐经氨基钠等强碱处理重排成邻位取代的苄基叔胺二、自由基重排反应1．1，2迁移：比正离子重排反应少得多，主要发生在：（1）某些双自由基的1，2-烷基和氢（2）烯基（迁移的乙烯基若是环的一部分，则发生重排）2．非1，2迁移：多发生1，5迁移3．Barton反应：处于羟基δ位上的甲基氧化成醛基的反应4．Hofmann-loffler-freytag反应：质子化N-卤化胺经热分解或光解形成六氢吡啶等的反应。
第五章重排的反应
2、迁移基团迁移顺序
OCH3
＞
Cl
＞
＞ R3C- ＞ R2CH-
＞ RCH3- ＞ CH3- ＞ H-
Ag+
H3C C CH2Cl CH3
∨∨
CH3 H3C C CH2Cl
CH3
CH3 H
Ph C C
H3C
C
C H
CH3
Ag+ H3C C CH2CH3
CH3
OTs
△
H3C C
H3C C CH2 CH3
三、 苯偶酰-二苯乙醇酸型重排(Benzil-Benzilic acid 重排) 二苯基乙二酮(苯偶酰)类化合物用碱处理，可生成二苯
基 α- 羟基酸(二苯乙醇酸), 此反应称为 Benzil-Benzilic acid 重排。
C6H5 C C C6H5 OO
KOH/EtOH
(C6H5)2 C C O OH O
H3C C CHCH3 CH3
H C Ph
CH3 CH3
CH3 CH3
苯的迁移速度为甲基的3000倍
H3C CH2CH2Br AgNO3 H3C CH2 CH2
Br H3C CH CH3
H H3C C CH3
Br
H
O CH2OH
O CH2
O
O
H (H3C)3C C CHБайду номын сангаас △
OH
(H3C)3C
C H
1、Pinacol 重排中基团的迁移能力 Pinacol 重排中基团的迁移能力与邻乙二醇的结构有关。 根据邻二叔醇类化合物地结构特点可分为：
1) 四取代邻二叔醇
R2 R3 R1 C C R4
OH OH
第五章 重排反应
②酮的结构
O O C C G G为吸电子基时,G所在的芳环迁移（实际产物为混合物）
O O C C G OH
实例： 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
第一节 从碳原子到碳原子的重排
一、Wangner-Meerwein重排 Wangner-Meerwein重排 醇或卤代烃在酸催化下进行亲核取代或消除反应、 醇或卤代烃在酸催化下进行亲核取代或消除反应、 烯烃进行亲电加成反应时发生的重排
R1 R4 R2 C R3 C R5 OH H+(-H2O) R1 R4 R2 C C R3 R5
HO N CH3 H2NOH CH3 H
O
构型保持率99.6%
脂环酮肟发生扩环反应生成内酰胺
O O NH CH3
应用
O C + NH2OH HCl HCOOH/SiO2 O CNH
* Ph
OH C N OH H
* Ph C HO
N O
N Ph *
2. Hofmann重排 重排 酰胺在次卤酸盐（如Br2/NaOH) 酰胺在次卤酸盐（ 生成少一个碳原子的伯胺。又叫霍夫曼降级。 生成少一个碳原子的伯胺。又叫霍夫曼降级。
CH3
OH OH
CH3O 迁移基团电荷密度越高越有利于迁移
(C)
R' R R' C C R
OH OH
(d)羟基位于脂环上的连乙二醇 d)羟基位于脂环上的连乙二醇
HO
OH R R
OH Ph Ph
第五章 重排反应
H2O
H R N
O OH RNH2
酰基叠氮可由叠氮化钠与酰化剂反应得到，酰肼与亚 硝酸反应也可形成酰基叠氮。加热重排不需太高温度，大 约100℃左右即可进行。
当羧酸与叠氮酸反应时，经叠氮酸加成反应，生成产物 也可失去一分子氮引起向缺电子氮原子的重排反应，结果 生成胺盐，这个反应是在酸性条件下进行的，称为Schmidt 反应。
.CCl3 1.00 >19
:CBr2 1.00 0.4
Br2 1.00 0.6
3-甲基1-丁烯 0.17
3.2
1.9
13.5
一些与环状共轭体系相连的卡宾如环丙烯卡宾和环庚三 烯卡宾，在这些分子中，空的P轨道参与共轭体系，不显示 明显的缺电子特征，实际上是环丙烯正离子和卓鎓离子的 共轭碱。
+
+
二、卡宾的制备 1、重氮化合物分解制备卡宾 低分子量的重氮甲烷具有毒性、不稳定，在实验室中， 重氮甲烷的制备是由苯磺酰甲胺或苯二甲酰甲胺亚硝化后 再用碱反应制备的。
R hv R O Ar hv CN OMe hv Ar
R R Ar Ar
R R Ar CN OMe Ar
R R Ar Ar Ar MeO
O +
R R
C:
O+
-
O +
Ar NC Ar Ar
C:
O
Ar Ar
O+
-
O +
C:
4、多卤化物的2-消除形成卡宾 无β-氢原子的卤化物在用强碱处理时，进行α-消除卤化 氢形成卡宾，其他的如有机汞化物也可以进行α-消除反应形 成卡宾。
HNO2
O R R O
CH2N2+
第五章 重排反应
CH3 CH2OH H CH3 CH2OH2 H2O CH3 CH2 H CH3 H CH3
CH3
CH2 -N2
CH2NH2 CH3
NaNO2 HCl CH CH2
CH3 CH2 CH2 N CH3 CH CH3
N
H
（2） wagner—Meerwein重排(原菠烷重排)
5.1.6 羧酸与叠氮酸作用(Schmidt反应)
在硫酸存在下，羧酸与叠氮酸反应生成胺
RCOOH + HN3 H2SO4 RNH2 + CO2 + N2
CH3CH2NH2 85% Cl
NH2 H 61%
CH2CH2COOH NaN3 + H2SO4/C6H5 Cl
COOH H
50 ℃
NaN3 + H2SO4/CHCl3 40℃
RCOCl RCONHNH 2 NaN3 HNO 2 RCON3 RNCO C2H 5OH RNHCO2C2H 5 H 2O RNH 2 H2O RNH2
机理：
O RCOCl + NaN3 R C N3
-N2
O R C N RN C O
H2O
RNH2
Hofmann重排类似Curtius重排,适用于多数
O RCHO + CH2N 2
O + CH3CHN2 (C2H5)O
R H
CH 2
H+
O RCOCH3 + R
O CH3 92%
由阿拉伯糖四乙酸酯以62%产率生成1-脱氧果糖 四乙酸酯。
CHO (CHOCOCH3)3 + CH2N2 CHOCOCH3 H 3C O (CHOCOCH3)3 CHOCOCH3
药物合成反应(第三版_闻韧)第五章 重排反应ppt课件
COEt * 50%
Organic Reactions for Drug Synthesis
H2 O C C CH2
R'
COOEt
H
R
H2 H CC
R'
COO Et
Organic Reactions for Drug Synthesis
b) R
H C
H C
R'
E tO O C H
R
H C
H2 C
R'
COOEt
O EtONa *
Cl -H+
OEt
O *
O -Cl *
Cl
O EtONa *
O
O
* COEt +
50%
O ref.
COOH OH
Organic Reactions for Drug Synthesis
O O
KOH
O HO
O
O HO O
HO
OH
H+
O
Organic Reactions for Drug Synthesis
OH O O
C 8H17
O
K O H /C 3H 7O H .H 2 O
C 8H17
自由基重排 周环机理重排（σ-键迁移重排）
Organic Reactions for Drug Synthesis
从碳原子到碳原子的重排 从碳原子到杂原子的重排 从杂原子到碳原子的重排 -键迁移重排
Organic Reactions for Drug Synthesis
重排反应的应用
形成C-C、C-N、C-O键 定向引入官能团 形成环状化合物
第五章 重排反应(Rearrangement reaction)
CH3
+
C CH2
CH3
C CH2 CH3
1,2-烷基迁移
CH3
+
C CH2 CH3 CH3
CH3
H+
CH3 C CH CH3
CH3
转变成更稳定的正离子是重排的一个动力，另外，转变成中 性化合物也是重排的一种动力，有时为促进重排，常在离去基或
其β-位上引入活性基团。如庚醇（heptanol）在三苯基膦的作用
原子或基团发生迁移。如下列化合物在酸催化下重排，得氢迁
移产物醛或酮。
H Ph Ph C C
OH OH
CH3(CH2)4 O
HCl(g) CH3 25 。C ,3h
CH3 CH2CCH2OH O OH
TsOH/C6H6
Ph Ph C C
OH
CH3(CH2)4 O
CH3
CH3 CH2CHCHO O
(90%) (80%)
5
下，经重排、水解得双环［2.2.1］庚醇：
OH NHTs Ph3P/DEAD
OPPh3
NHTs Ph3P=O
+
NHTs H
Ar O ArCO2
O
NHTs
(80%)
除此之外，碳正离子也可通过其他方式形成，如烯烃的卤加成， 氨基的重氮化等形式。
Br2 50。C Br
+ Br Br
+
Br Br
6
苯基迁移
HO
OH
HO
O
在脂环系统中，若两个羟基均处于同一脂环上，且呈顺式，
此时，离去基团（⊕OH2）与迁移基团互成反式，经重排得相 应的酮；若两个羟基呈反式，发生σ键迁移，得缩环产物。
颜范勇-第五章重排反应全
C H H 3 C C C 3 O C H 3
III 重排反应的动力是：由三级C+生成更加稳定的质子化的酮
• (2)、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。这是Pinacol重排反应的 主要副反应。
3．反应物结构的影响
_ _
C H 3 C C H 3 O
=
=
4）Semipinacol重排 ：
• 邻二叔醇重排重排过程中先消除一个羟基，生成 了β-位碳正离子的中间体，再发生迁移重排。因 此，凡能生成相同中间体的其他类型反应物，均 可进行类似的Pinacol重排，得到酮类化合物。这 类重排称Semipinacol重排。
• 迁移基团：通常是芳基的迁移能力大于烷基， 氢的迁移能力不确定，有时比芳烃还要大， 有时却比烷基要小
①
对称的邻二叔醇重排
R2 R1 C R2 C R1
OH OH
• 生成相同的碳正离子，得单一产物。主要 取决于R1和R2的迁移能力，电子云密度大 的基团优先转移。
• 基团迁移的优先次序： • ⑴、如迁移基团是烷基则：3o > 2o > 1o • ⑵、芳基>烃基
的一个 σ-键沿π体系经环状过渡态迁移到另一端 生成一个新σ-键，伴随π键的转移。(了解)
H H H
第一节
从碳原子到碳原子的重排
Wagner-Meerwein重排
Pinacol重排
苯偶酰-二苯乙醇酸型重排 Favorski重排 Wolff重排
一. Wagner-Meerwein重排
• 定义：终点碳原子上羟基、卤原子或重 氮基等，在质子酸或Lewis酸催化下离 去形成碳正离子，其邻近的烷基、芳基 或氢作1,2-迁移至该碳原子，同时形成 更稳定的起点碳正离子，后经亲核取代 或质子消除而生成新化合物的反应。
重排反应——精选推荐
重排反应7 重排反应重排反应指同⼀分⼦内，某⼀原⼦或基团从⼀个原⼦迁移到另⼀个原⼦形成新的分⼦的反应。
利⽤重排常常可以合成⽤其它⽅法难以合成的物质。
其反应机理不外乎亲核、亲电和⾃由基⼏种。
按其迁移的⽅式⼤致可分为从碳原⼦到碳原⼦的重排、从碳原⼦到杂原⼦的重排以及从杂原⼦到碳原⼦的重排等⼏种。
7.1从碳原⼦到碳原⼦的重排从碳原⼦到碳原⼦的重排使碳⾻架发⽣变化。
其中典型的重排包括亲核1,2-重排和亲电1,2-重排。
前者包括Wagner-Meerwein重排和Pinacol重排；后者包括Wolf和Arndt-Eistert重排等。
7.1.1Wagner-Meerwein重排在质⼦酸或Lewis酸催化下形成的碳正离⼦中，烷基、芳基或氢从正离⼦相邻的碳原⼦上迁移到正离⼦上的反应，称为Wagner-Meerwein重排。
⽣成更稳定的碳正离⼦或产物成为重排的动⼒。
反应⽰例：双环⼆烯酮重排为四氢萘酚。
⽤质⼦酸处理某些环外烯烃可致重排。
7.1.2 Pinacol重排酸催化下，邻⼆醇脱⽔重排为醛或酮的反应称为Pinacol重排。
(1)四取代邻⼆醇的重排如果四个取代基相同，得单⼀产物。
如果是对称的邻⼆醇，产物分配主要取决于迁移基团的迁移能⼒。
迁移能⼒可能与亲核能⼒正相关。
⼀般⽽⾔，芳基>烷基>氢。
对位供电⼦基取代的芳基>未取代的芳基>邻位取代的芳基(空间障碍)。
如果是不对称的邻⼆醇，产物分配主要取决于形成的碳正离⼦的稳定性，与迁移基团的迁移能⼒关系不⼤。
不对称Pinacol重排的选择性不是太好，常常得到混合物，在药物合成上的意义不太⼤。
(2)三取代邻⼆醇的重排对于三取代的邻⼆醇，其中的叔碳上形成的碳正离⼦较稳定，所以⼀般是仲碳上的基团(或氢原⼦)迁移。
如果需要叔碳上的基团迁移，可采⽤衍⽣物法在碱性条件下重排。
(3)脂环上的邻⼆醇重排羟基位于脂环上的邻⼆醇的重排常导致脂环结构的变化。
螺环的形成：羟基共环的情形：如上，对于羟基共环的情形，总是处在离去的羟基反式的基团迁移，这在⼀定程度上说明Pinacol重排可按分⼦内SN2机理进⾏。
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迁移到缺电子性的碳原子上
碱性条件下的驱动力：
5.2 重排到缺电子的氧原子上
5.2.1 Hock重排——过氧化氢异丙苯的重排
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 迁移能力： H > Ar > R
5.2.2 Baeyer-Villiger氧化
立体化学——构型保持
5.3.5 Lossen 重排
5.3.6 Curtius重排
5.3.7 Schmidt重排
重排到缺电性的氮原子上——总结：
离去基团的存在，N-LG键的极化使得N变成缺电子性。。。
羰基的存在使得酰胺上的质子具有一定的酸性； 羰基容纳电子的性质使得重排反应发生。
写出下列转化的机理：
Lewis酸
离去能力： POCl3 > OH-
5.3.2 Beckmann重排
离去能力： H2O > OH-
当底物是醛肟时，消除生成腈：
Second-order Beckmann rearrangement
5.3.3 Neber重排
-氨基缩酮
-氨基酮
-氨基缩酮
5.3.4 Hoffman降解
迁移能力 ：Ar > R
迁移规律与Wagner-Meerwein碳正离子的迁移规律一致
立体化学——构型保持
5.2.3 Dakin氧化
给电子基
无水条件下可得到甲酸酯
当底物为间羟基苯甲醛时，氢优于芳基先迁移： -I
总结——重排到缺电性的氧原子上
5.3 重排到缺电子的氮原子上
5.3.1 Stieglitz重排