何静_分子重排反应

Bayer-Villiger重排
321
第二节 由碳原子到杂原子的重排 3
Bayer-Villiger重排
331
第二节 由碳原子到杂原子的重排 3
Bayer-Villiger重排
341
第二节 由碳原子到杂原子的重排 3
Bayer-Villiger重排
351
第二节 由碳原子到杂原子的重排 3
Bayer-Villiger重排
271
Cl CO CH2COOC2H5 H2SO4/H2O CO CH3
Beckmann重排
抗癫痫药加巴喷丁
281
H2N-OSO3H
291
第二节 由碳原子到杂原子的重排
1 Beckmann重排
HO NHCOCH3
扑热息痛(对乙酰基氨基苯酚)
HO
NH2
HO
NHCOCH3
HO
(CH3CO)2O
HO
1. 四取代邻二叔醇的重排 (2). 不对称的邻二叔醇的重排
Ph Ph C OH C6H4OCH3-p C OH C6H4OCH3-p H
+
Ph Ph C OH
C6H4OCH3-p C C6H4OCH3-p Ph C O
C6H4OCH3-p C Ph C6H4OCH3-p 72%
H+
Ph Ph C
C6H4OCH3-p C OH C6H4OCH3-p p-CH3OC6H4
O
OH
C Ar HO
Ar C O Ar C OH Ar
O C Ar
O
Ar C O Ar
慢
快
O
HO Ar C OH Ar
C
O
H+移 位
O
C
H+
HO
C
②催化剂对产物影响：碱为时产物为α-羟基酸；碱为CH3ONa、t-BuoNa时， 产物为羟基酸酯；碱为C2H5ONa、i-ProNa时，产物为酮醇；ArONa碱性 太弱，不合反应要求
R
C
N
R'
亲核重排
一般与肟羟基处于反位的基团易于迁移
H2O
RCONHR'
RCOOH + R'NH2
221
第二节 由碳原子到杂原子的重排
1 Beckmann重排
催化剂:质子酸 H+ ,H2SO4 , HCl, H3PO4 非质子酸PCl5, SOCl2, TsCl, AlCl3
R R' C N OH R R' C OPCl4 N 离去基团
发生异构化
O
C 迁移
Me
2
1
C NH 2 CHMe2
241
第二节 由碳原子到杂原子的重排
HO 1 Me
1 Beckmann重排
N C 2 CHMe2
O
Lewis酸
Me
1
C NH 2 CHMe2
C2迁移产物
O CHMe2
质子酸
Me
1
O H N C
2
+
Me
1
C NH 2 CHMe2
C1迁移产物
C2迁移产物
151
③局限性：脂肪族二酮易发生分子间羟醛缩合，使重排产物降低。
O O C CH3 (H3C)3C
O
O C
O C
O
如：H3C
C
C(CH3)3 位阻太大，不发生重排反应
O
O
但：
反应
④立体化学
O
CH3MgBr
CH3
Cl
OMgBr
CH3
O
Cl
161
第一节 从碳原子到碳原子的重排
三、二苯基乙二酮-二苯乙醇酸型重排
Ph Ph H3CO C C OCH3
H
+
H3CO
C
C
OH OH
来自百度文库
⑤类片呐醇重排反应
NH2 CH3 OH CH3 O CH3
OCH3
OH Cl Ph C CH Ph H
O
HNO2
CH3
AgNO3
Ph
H C C Ph
Ph
;
61
第一节 从碳原子到碳原子的重排二 频纳醇重排（Pinacol）
1. 四取代邻二叔醇的重排 四取代邻二叔醇中, 若四个取代基相同, 则得到 单一的产物. 若取代基不相同, 则在重排反应中何种取代基迁 移取决于取代基迁移能力的大小和碳正离子的稳定性.
H3C H3C OH
H+ H3C
CH3
C
HO
④重排反应方向：重排反应决定于羟基的离去与基团的迁移。因此，哪个羟基 离去决定碳正离子的稳定性。基团迁移能力：
H3CO
>
>烷 基 >H
51
Ph H C C H
Ph H
H+ -H2O
-H
+
Ph Ph C H CHO
Ph
C
CH OH
OH OH
(主 )
Ph O
PCl5 +
用质子酸(极性溶剂中)催化时存在异构化问题
R C R' N OH H R C R' N H OH R C R' N OH H
-H
R C R' N OH
231
第二节 由碳原子到杂原子的重排
1 Beckmann重排
C1迁移
HO 1 Me N C 2 CHMe2 Me
1
O H N C
2
CHMe2
应用实例：
CH2COOH C C O O KOH/H2O HO
CH2COOH C COOH
CH2COOH
CH2COOH
171
O CHO NaCN / C2H5OH / H2O C
OH CH
安息香缩合
O Cu(OAc)2 / NH4NO3 C O C
181
第一节 从碳原子到碳原子的重排
三、二苯基乙二酮-二苯乙醇酸型重排
Ph
O OH OH 0.2mol/L SnCl4 / CH(OMe)3
121
第一节 从碳原子到碳原子的重排二 频纳醇重排（Pinacol）
3. 羟基位于脂环上的邻二叔醇的重排
CH3 OH OH
SnCl4, CH2Cl2
CH3 O
131
第一节 从碳原子到碳原子的重排二 频纳醇重排（Pinacol）
OH OH CH3 H3C C C CH3 H3C
OH2 OH CH3 C
-H+
H3C
C CH3
C
CH3
CH3 OH
CH3 OH
41
②重排的动力：不稳定正碳离子重排成更稳定正碳离子 ③立体化学——反式共面迁移
OH H3C HO CH3 CH3
H+
H3C O
顺式二醇
OH
环己酮
CH3 HO O CH3
丙烯酸
201
B：如果碳正离子在环的α-位，有种重排即H-移位和开环和扩环
CH3 H
-H+
CH2
例：
CH2NH2
HNO2 -N2 ③ ②
①
CH3
H2 O
OH CH3
-H+
-H+ H 2O
OH CH2
CH2
-H
+
-H+ H 2O -H+
OH
5.贝克曼重排反应（Beckmann）
在酸性催化剂H2SO4、P2O5、SO3、SOCl2、PCl5、SO2Cl2等作用下，酮 肟转或酰胺的反应称Beckmann反应
Me CH2CCH2OH OH Me(CH2)4 O TsOH / PhH Me(CH2)4
Me CH2CHCHO
O
111
第一节 从碳原子到碳原子的重排二 频纳醇重排（Pinacol）
3. 羟基位于脂环上的邻二叔醇的重排
C Ph
OH C OH Ph
H2SO4 / Et2O
C Ph
OH C
+
O Ph Ph
Ph C Ph C O C6H4OCH3-p 28%
101
第一节 从碳原子到碳原子的重排二 频纳醇重排（Pinacol）
2. 三取代邻二叔醇的重排
酸性条件下, 叔羟基质子化离去.
Ph Ph CH C OH OH C6H4CH3-p HCl (g) Ph Ph CH C OH C6H4CH3-p H迁移 Ph C O Ph C H C6H4CH3-p
H2SO4 110℃
H H
CH3 N Ph C H C
OH
H2SO4
CH3
CH3 Ph C H
H N
O C CH3 99.6%光学纯
乙醚
6.Baeyer-Villiger重排反应
O R C R'
RCOOOH
O R C OR' 或R’
O C OR 称 Baeyer-villiger重 排
311
第二节 由碳原子到杂原子的重排 3
O CH=CH C CH3 CH3COOH, H2O2
R1 C R2 OH C OH R4 R3
A=C、 N、 O Z=X、 O、 S、 N、 C、 H
O R1 C C R4 R3
CH3 CH3 H3C C C OH CH3 O C CH3 CH3
R2
片呐酮
CH3 CH3 H3C C C
讨论 ①历程
H3C
CH3 CH3 C C CH3
H+
CH3
-H2O
应用实例：
O [O] SeO2 O O KOH/H2O
△
OH COOH
KOH/H2O O O
△
HO
COOH
H C C H O O
KOH/H2O
H C OH COOH H
H迁 移
191
4.捷姆扬诺夫重排
H3C CH2CH2NH2
OH C CH3CH2CH2OH + H3C H 42% 58% CH3
CH3 CH3 C CH2 NH2
CH3
HNO2 / H - N2
+
CH3 CH3 C CH2 CH3 C
CH3 CH2 H2O - H+ CH3
OH C CH2 CH3
CH3
亲核重排
CH3
CH3
CH3
PhCH2OCH3
PhLi
Ph
CH3 CH O
Ph
CH OLi
H3O+
CH3 Ph CH OH
亲电重排
CH3 H CH3 Ph C CH2 CHO CH3 (t-BuO)2 CH3 Ph C CH2 CH3 C CH2 Ph H CH3 HC CH2 Ph CH3 Ph C CH3 CH3
CH3
CH3
自由基重排
31
一.碳电子重排反应（亲核重排）
Z A C Z A C
1.片呐醇重排（Pinacol）
CH3CH3 Ph C C Ph Ph H2SO4 Ph C C CH3
OH OH
CH3O 迁移基团电荷密度越高越有利于迁移
71
第一节 从碳原子到碳原子的重排二 频纳醇重排（Pinacol）
1. 四取代邻二叔醇的重排 (1). 对称的邻二叔醇的重排 迁移能力: 芳基 > 烃基 含推电子取代基的芳环 > 苯基 > 含吸电子取代基的芳环 含间、对位推电子取代基的芳环 > 含邻位推电子取代基的芳环
重排方向取决于形成的碳正离子的稳定性. 碳正离子的稳定性: 叔碳 > 仲碳 > 伯碳
CH3 Ph CH3 C OH C OH Ph H
+
CH3 Ph CH3 C OH C Ph
-H
+
Ph CH3 C O C CH3 Ph
CH3 Ph CH3 C C OH Ph
91
第一节 从碳原子到碳原子的重排二 频纳醇重排（Pinacol）
3. 羟基位于脂环上的邻二叔醇的重排
O
O H
O HO H+ O
HO
OH
O
OH HO OH
OH HO
141
2.苯偶酰重排（Benzil）
二苯基乙二酮在强碱作用下发生重排反应，生成二苯基羟基乙酸盐。
O C COONa Ph COOH C Ph OH
O C
NaOH EtOH
C
OH
H+
讨论 ①历程
Ar
O C
Ph Ph p-CH3OC6H4 C C C6H4OCH3-p H+
OH OH Ph Ph C O C C6H4OCH3-p 94% Ph
+
p-CH3OC6H4
C O
C Ph
C6H4OCH3-p 6%
81
C6H4OCH3-p
第一节 从碳原子到碳原子的重排二 频纳醇重排（Pinacol）
1. 四取代邻二叔醇的重排 (2). 不对称的邻二叔醇的重排
分子重排反应
Rearrangement Reaction
主 讲：何 静
OH
1
重排反应
定义:同一分子内部一个原子重排到另一个原子,形 成新分子。 W W

A

B
A
B
A:重排起点原子,B:重排终点原子,W:重排基团

分类: 离子型机理（亲核重排,亲电重排） 自由基重排 周环机理重排（σ-键迁移重排）
21
251
第二节 由碳原子到杂原子的重排
1 Beckmann重排
O CH3 H2NOH HO N CH3 H O NH CH3
O C + NH2OH HCl HCOOH/SiO2
O CNH
261
第二节 由碳原子到杂原子的重排
1 Beckmann重排
羰基α位C-酰化: 活性亚甲基化合物的C-酰化
Cl COCl + CH3COCH2COOC2H5 Cl CO CHCOOC2H5 COCH3 Cl NH4Cl/NH4OH/H2O 脱乙酰基 氯苯乙酮 (氯喘定的合成中间体)
HNO2
讨论 ①历程
H3C CH2CH2NH2
HNO2 -N2
CH3CH2CH2 -H+ H2O
重排
CH3CHCH3 -H+ H2O CH3CHCH3
OH
CH3CH2CH2OH
②扩环和缩环反应：
NH2
A：脂肪族伯胺中，如果碳正离子在环上，通常重排为环缩水产物
例：
HNO2 -N2
H2O -H
+
HC
CH2OH
R C R' N OH
H+
R
O C H N R'
211
第二节 由碳原子到杂原子的重排
1 Beckmann重排
1 Beckmann重排 醛肟或酮肟在酸性催化剂作用下重排生成取代酰胺的反应
R ' R C N
O OH H R C NHR '
机理:
R ' R C N OH
H
R R' C N
OH2
R
C
N
R'
COCH3
NOH NH2OH· H2SO4 HO C CH3 HO NHCOCH3
301
讨论 ①历程
R C N HO H2O R' R R' C N R R CH N R'
H+
-H2O
H2O
C N
OH2
R
OH C N
R C HN O
-H
+
R'
R'
R'
②立体化学-反式基团迁移，且迁移基团构型不变
N H OH H NH O