重排反应

CH3 CH3
H
Ph C C Ph
OH OH
CH3 C O
CH3 C Ph + Ph C
Ph
O
CH3 C CH3 Ph
主产物
次产物
例3：
Ph Ph H
P CH3OC6H5 C C C6H5OCH3 P
OHOH C6H5OCH3 P
Ph C C O Ph C6H5OCH3 P
+ Ph
P CH3OC6H5 C C Ph O C6H5OCH3 p
第二节 从碳原子到杂原子的重排
教学目标：掌握 Beckmann 贝克曼，Hofmann（霍夫曼）酰胺，Curtius（库尔提斯），Lossen（罗 森），Schmidt（施密特），Baeyer-Villiger（贝耶尔-维勒格）重排。
教学重点：重排反应机理
教学安排： 100min
1 Beckmann（贝克曼）重排 2 Hofmann（霍夫曼）酰胺重排为胺类 3 Curtius（库尔提斯）重排 4 Lossen（罗森）重排 5 Schmidt（施密特）羰基化合物的降解反应 6 Baeyer-Villiger（贝耶尔-维勒格）氧化重排 一、Beckmann重排
第 28 章 重排反应
重排反应的分类
1、按分子内和分子间分类 分子内重排----发生重排的原子或原子团始终没有脱离原来的分子 分子间重排---迁移的原子或原子团在没有重排到新的位置前，就完全与原来的分子脱离 以上两种历程可以通过不同底物的交叉实验得以判断 2、按所经历的活泼中间体或历程分类 经过正离子重排 经过负离子重排 经过卡宾Carbene或氮宾Nitrene重排 周环重排----Pericyclic 自由基重排---Radical 亲核重排 亲电重排 3、按元素分类 从碳原子到另一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 4、按终点原子电荷分类
Ph H
H3CO
H3CO
OH
H
-H
C C Ph
Ph
H3CO
O H
C C Ph Ph
HO H
C C Ph
Ph
Tiffeneau-Demjanov蒂芬欧-捷姆扬诺夫环扩大反应 1-氨基甲基环烷醇用亚硝酸处理，经重排形成多一个碳的环烷酮的反应，称为Tiffeneau
环扩大反应。
(CH2)n
例1：环己酮合成环庚酮：
R1 R2 C C R4
OH OH
R3 O
R=烃基、芳基或氢
RR RC C R H
OH OH
R H
RC CR
R δ+ R
RC C Oδ+ R
H R
RC CR
OR H
OR
2.基团的迁移能力 (1)对称的连二乙醇-亲核重排
R2 R2 R1 C C R1
OH OH
芳基>烃基 供电子取代芳基>吸电子取代芳基 例2：
CNN H
Ag2O -N2
hν CH3OH H
H3COOC
O
Br (C H2)9
CH
H
C
Br (C H2)9
C
NH3
O
H C Br (C H2)9
NH3 C
O
H2 C
NH2
Br (C H2)9
C
O
O N2
hv
O
-N2
C O CH3OH
H
OC OCH3
H
OC OCH3
Arndt-Eistert同系列羧酸的合成反应
O
O
HO
HOOC KOH
O OH
O ref.
COOH OH
甾体缩环：
C8H17
O
K OH/C 3 H7 OH.H2 O
C 8 H1 7
O
HO
HOOC
H ON
HN
O
O
H
1)CH3O /CH3OH O N
O 2) H2O
HN
OH COOH O
四、Favorski法沃斯基卤化酮重排
α-卤代酮在亲核碱(NaOH,RONa等)存在的条件下，发生重排得到羧酸盐、酯或酰胺的反
Ph
O O Ph
Mg,MgCl2 30%
Ph OH OH
Ph
OH H3C H3C
OH
O H2
H H3C
-H2O
H3C
OH
CH3 H3C
-H HO
3.Semipinacol重排 酸性介质：
R R''
R R''
R' C C R''' -Y
R' C C R'''
OHY
OH
R'' R' C C R''' -H
教学重点：重排的机理
教学安排：100min
1 Wagner-Meerwein（瓦格内尔-梅尔外因）重排 2 Pinacol（片呐醇）重排 3 Benzil（乙醇酸型）重排 4 Favorski（法沃斯基）重排 5 Wolff（乌尔夫）重排 一、Wagner-Meerwein瓦格内尔-梅尔外因重排
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，其邻近的基团作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称为Wagner-Meerwein重排。
OH C
HNO2 (CH2)n
CH2NH2
O
O C CH2
CH3NO2 OH CH2NO2
O CH2NO2 HNO2
HO CH2N2 -N2
HO CH2
OH
O
-H
4.碳正离子1,2-迁移的立体化学 迁移基团，相同位相，同面迁移?保留构型为主 终点碳原子，①迁移基团在离去基团离去之前发生迁移?构型反转；②迁移基团与离去基团邻 位交叉且碳正离子寿命很短?构型保留。
H2SO4
P CH3OC6H5 C C Ph
OH OH
P CH3OC6H5
P CH3OC6H5 C Ph
+
P CH3OC6H5 C O
羟基位于脂环环扩大或缩小 例6：
C Ph O
Ph C Ph C6H5OCH3 P
机理：
OH OH
C Ph Ph
H 2 S O 4 /E t2 O r.t.2h Ph
99%
OH H OH
Ph Ph
OH
O H2 Ph Ph
-H2O
O Ph
OH Ph
Ph
-H
OH Ph Ph
O Ph Ph
例7：
OH OH
O
H2SO4-H2O
56%
Ph
OH
H+
OH
Ph
频哪醇重排所用的原料可以由醛或酮的双分子还原得到：
O
Al(Hg),CH2Cl2,回流
40%-60%
COPh Ph
OH OH
Trans-二醇
应称为Favorski卤化酮重排反应。
例：
PhCH2 C CH2Cl NaOH PhCH2CH2COO O
Cl
ROH/RONa
O
机理
O Cl
O
H
H
H
RO
Cl
+ ROH
O
OR
O
H RO
例：
O H RO
O RO H
OR
O + RO
OR
(CH3)2CH CH C CH(CH3)2 CH3O
Br O
(CH3)2CH CHCOOCH3
(2)不对称的连二乙醇 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：叔碳>仲碳>伯碳
例4：
R1 R2 R1 C C R2
OH OH
Ph
Ph C OH
CH3 C CH3
H2SO4
OH
Ac2O
Ph
Ph C
CH3 C CH3 OH
例5：
Ph Ph C C CH3
CH3 O
P CH3OC6H5 Ph
C6H5
O C C OH O C6H5
C6H5
OO C C OH C6H5
C6H5
OHO CCO C6H5
迁移的R-吸电子稳定负离子
Ar'
Ar C C Ar' Ar C C OH
OO
OH O
+ Ar
HO C C Ar'
O OH
迁移能力：吸电子基取代的芳环>供电子基取代的芳环；迁移的R-吸电子稳定负离子 例：
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。 例：
RCCR
RCCR
ONN
O
R
R'OH
CCO
O R
CH C OR'
R
R
下述两反应你能写出机理吗？
Br(CH2)9
C CHN2 NH3.H2O/AgNO3
O
Br(CH2)9CH2CONH2
O N2
机理
O
Br (C H2)9
缺电子重排 富电子重排 自由基重排 5、按其他方式分类
本章按起点原子和终点原子元素分类讲解 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 周环重排--σ-键迁移重排
第一节 从碳原子到碳原子的重排
教学目标：掌握 Wagner-Meerwein（瓦格内尔-梅尔外因），Pinacol（片呐醇），Benzil（乙醇 酸型），Favorski（法沃斯基），Wolff（乌尔夫）重排的机理。
酮肟类化合物在酸性催化剂的作用下，重排成取代酰胺的反应称为Beckmann重排。 例：
R
OH
CN
H
R'
O R C NHR'
机理：
R
OH
CN
H
R'
δ+ δ+ OH2 RCN
δ+ R δ+ OH2
CN R' R C N R' H2O
R' O
R C N R' R C NHR'
OH
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
RCOOH
RCOCl CH2N2 RCOCHN2
RCH C O H2O RCH2COOH
COCl
1. CH2N2 2. PhCOOAg/EtOH/TEA
CH2COOC2H5
请写机理
O R OH
SOCl2
O +
R Cl
H CNN
H
O
O -N2
R CNN H
R
CH
H
C
R
C
H2O
O
H3CO
H
H C R
O H
OHR
R'' R' C C R'''
OR
H3C
CH3
O
Y为
NH2 X
OSO2R
碱性介质： 机理:
例1：
OSO2Ar HO
O H
t BuOK
H
H3C CH3
CH3
H H3C CH3
CH3
HO OSO2Ar
O -ArS O
HO
O
H3C
H CH3
CH3
OH H -H
H3C
H CH3
CH3
O H
H3C
H
CH3 CH3
O
COOCH3
H2
CO
R
H
O
H
CH2COOH
1. SOCl2 2. CH2N2
COOCH3
H3CO
H (CH2)2COOCH3
六、关键词：
Wagner-Meerwein（瓦格内尔-梅尔外因），Pinacol（片呐醇），Benzil（乙醇酸型），Favorski （法沃斯基），Wolff（乌尔夫）重排，重排的机理
三、 Benzil乙醇酸型：苯偶酰-二苯乙醇酸型重排 二苯基乙二酮(苯偶酰)类化合物用碱处理，生成二苯基α-羟基酸(二苯乙醇酸)的反应称为
苯偶酰-二苯乙醇酸型重排反应。 例1：
C6H5
C C C6H5 KOH/C2H5OH
OO C6H5 OH C6H5 C COO
机理：
C6H5 C C C6H5 + OH OO
例：
O
R
OH
CNBiblioteka Baidu
H
R C NHR'
R'
OH RCOO + R'NH2
N OH H2SO4 140℃
H3C
OH
CN
LiAlH4 AlCl3
THF
NH O NHCH2CH3
Ph Ph
C
N
OH LiAlH4 AlCl3 Et2O
PhCH2NHPh
二、Hofmann酰胺重排为胺类
酰胺用溴(或氯)和碱处理转变为少一个碳原子的伯胺的反应称为Hofmann酰胺重排为
例1：
机理 CH2 CH3 H CH3
H3C 例2：
CH2 CH3
CH3
CH3
TsOH
C6H5 H3C
CH3 CH3 CH3
CH3 CH3
H3C
CH3
H3C
CH3 CH3 -H
CH3
NH2 NaNO2/HOAc
H3C OH H
H3CO
H
H3CO
H3C
CH3 CH3 CH3
机理
H3CO
CH3 NH2 HNO2 H3CO
胺类反应或称为Hofmann降解反应。
例：
机理：
RCONH2 + Br2 + 4OH RNH2 + CO23 + 2 Br +2H2O
R C NH2 Br2 R C NHBr
CH(CH3)2
O 1. NaOH/C2H5OH
2. H Br
COOH
PhCH2 C CH2Cl O
PhCH C CH3 Cl O
RO ROH
PhCH2CH2COOR
O Cl KOH/C2H5OH
COOH
应用： 制备α碳上多烃基取代的羧酸衍生物 合成有张力的脂环烃羧酸衍生物 大环类化合物的缩环
五、Wolff乌尔夫重排 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，
H3C
H
CH3 CH3
CH3O
OH NH2 C CH
Ph
NaNO2/HOAc
Ph CH3O
Ph C CH
Ph O
机理： H3CO
OH Br
AgNO3/EtOH
Cl
C CH Ph
r.t.
Ph
Ph
Cl
C CH
Ph
O
65-78%
HO NH2 HNO2 C C Ph
Ph H
H3CO
HO N2 C C Ph -N2
CH3 N2 -N2 H3CO
CH3
H2O CH3
H2O CH3 -H
HO CH3
例3：
H3CO
H3CO
H3CO
例4：
OH H
CH2 -H
CH2
二、Pinacol片呐醇重排 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。 例1：
机理：
R1 R3
H
R2 C C R4
Arndt-Eistert合成是将一个酸变成它的高一级同系物或转变成同系列酸的衍生物，(如酯
或酰胺)的反应。该反应可应用于脂肪族酸和芳香族酸的制备。
RCOOH
RCH2COOR'
反应包括下列三个步骤： 1.酰氯的形成； 2.酰氯和重氮甲烷作用生成重氮酮； 3.重氮酮经Wolff重排变为烯酮，再转变为羧酸或衍生物。