重排反应整理--最新版

32
反应机理：
R OH CN H
R'
R OH2 CN
R' 反式迁移
R C N R'
H2O R C N R' OH
H R C N R'
O
R C N R'
反式迁移 光学活性保留
33
催化剂：
质子酸 H+, H2SO4, HCl, PPA 非质子酸 PCl5 POCl3 SOCl2 TsCl AlCl3等
CH3 H CH3C
O
19
实例：
(3)、
OH
H
OH
O
(4)、
HO
O
H OH
OH
H HO
O H
O
20
Semipinacol重排
RR RCCR
OHY
RR RCCR
OH
R R C CR
OR
Y=NH2,X,OSO2R, 酯基，环氧基等
Cl
OH
C
H C
Ph
HNO2
Cl
OH
H
C C Ph
Cl
O H
C C Ph
R
OH H
R' C N
R
OH
R' C
N H
R'
OH
CN
R
H
R'
OH
CN
R
36
CH3
CH3 H
Ph C C
H
NOH
O CH3C
* NHCH
Ph
CH3 构型保持率99.6%
37
O
HO N
CH3 H2NOH
CH3 H
O
NH CH3
38
二、Hofmann 重排
RCONH2 + Br2 + OH
RNH2 + CO32- + Br + H2O
重排反应定义:
有机反应中，同一有机分子内的一个基团或原 子从一个原子迁移到另一个原子上,使分子构架 发生改变而形成一个新的分子的反应
2
重排反应三步骤:
z AB
L
z
A +B
z
+A B
1)生成活性中间体 2)生成消去和取代产物 3)重排→生成更稳定的中间体
z AB Nu
3
反应的影响因素：
z AB
CH2
H2 O C CH
CH
OH
H2 C O HC CH2
OH HC CH
OHC 69
OH
NBS/CH3COOAg DMF
Leabharlann Baidu
C11H23COCH3 44
第三节 从杂原子到碳原子的重排
Stevens重排 Witting重排 Sommelet-Hauser重排
57
一、 Stevens重排
R3
R3
R2 N
H2 CZ
base R2 N
H C
Z
R1
R1
R2 N
R1
R3 CZ H
R=烯丙基、苄基、带有吸电子取代基的烷基 Z=酰基、 酯基、芳基、乙烯基、乙炔基等
L
z
A +B
z
+A B
反应中间体的稳定性 迁移基团的迁移能力 立体位阻
z AB Nu
4
分类:
z AB
L
z
A +B
z
+A B
z AB Nu
反应机理：亲核重排、亲电重排、自由基重排、 －迁移重排等。
迁移起点和终点的原子种类：C-C、C-X、XC的重排。
5
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
C
C H
CH2
+
Et3N
C H
C H
CH2
H
Et2N
CC Et H
CH2
Et2N
C H
C H
CH2 Et
增加溶剂极性和反应温度有利于1，4-迁移
61
二、 Witting重排
迁移能力：烯丙基，苄基>甲基，乙基 >对硝基苯 >苯基
64
Claisen重排:
O
OH
O
OH
H2C
C H
CH2
68
机理:
H2 O C CH
H3C
CH3 C CH2 CH3
Br H3C C CH2CH3 AlBr4 H3C C CH2CH3
CH3
_H
CH3 H3C C CHCH3
CH3
7
实例:
异冰片
OH H
OH H
CH2 -H
莰烯
CH2 8
应用实例：
CH2
CH3
CH3 CH3
1、
TsOH
CH3 C6H5
CH3
H3C
CH3
2、
H3CO
R
hv, -CO2
CO R
23
举例：
1、 O N2
2、
3、
Ph
HN CO2Et
UV
Ph N CO2Et O
N2
O
CO2Bu-t
Rh(OAc)2/CH2Cl2/MeOH 25oC
N2
MeOH O
r.t., hv
CO2Me
CO2Bu-t CO2Me
24
Arndt-Eistert Reaction
CO2H SOCl2
Br2/KOH
N F3C N
NCO NH2
N F3C N
H N
OH N
43
酰胺基的α-碳原子上有羟基、卤素、烯键、 氨基时，重排生成不稳定的胺或烯胺
R
C H
C H
CONH2
重排
R
C H
C H
NH2
H
重排
R C CONH2
X
H R C NH2
X
R CH2CHO R CHO
CH3
C11H23
CONH2
6
一、Wagner-Meerwein 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
CH3 Br H3C C CH2
CH3
AlBr3 -AlBr4
OHOH
2)、对称的邻二叔醇， 重排结果主要取 决于R1 、R2的迁移能力。
迁移能力：
芳基>烷基，H 不确定。 含给电子取代基的芳基>含
吸电子取代基的芳基
R2 R2 R1 C C R1
OHOH
13
应用实例：
Ph Ph
H
1、 H3C C C CH3
OHOH
O Ph H3C C C CH3 +
Ph
O Ph Ph C C CH3
CH3
(2)、
Ph C6H4OCH3-p Ph C C C6H4OCH3-p
OHOH
H2SO4
O Ph Ph C C C6H4OCH3-p
C6H4OCH3-p
16
2、三取代的邻二醇重排：
产物复杂，分离困难，无制备价值 主要考虑碳正离子的稳定性
H Ph Ph C C
一般，叔碳>仲碳>伯碳
通常与基团的迁移能力无关。
R1 R2 R1 C C R2
OH OH
R2 R3 R1 C C R4
OHOH
15
实例：
(1)、
CH3Ph
H
H3C C C Ph
OHOH
Ac2O/ZnCl2
CH3Ph H3C C C Ph
_H
OH
O Ph H3C C C Ph
CH3
Ph CH3
Ph C C CH3 HO OAc
HO OH
HCl
O Ph
Ph C C
H
17
3、羟基位于脂环上 －－扩环或缩环
(1)、
OH H2SO4/Et2O
OH C
r.t.2h
Ph Ph
Ph
O Ph
(2)、
O H
OHOH
18
若两个羟基处于同一个脂环上， 顺式和反式的重排结果不同
OH H3C H3C
OH
H3C H3C
OH
OH2
H
H3C
H3C
OH
Ph C
OH N
PhSO2Cl
Ph OSO2Ph CN
Ph
Ph
Ph C N Ph H2O OSO2Ph
H Ph C N Ph
O
34
H3C H2 CH C
OH
H3C
CN Ph
PCl5 HCl/HOAc
H3C
CH
H2 C
O C
NHPh
H3C
Ph
O C
H N
H2 C CH
CH3
CH3
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异构化问题
用质子酸(极性溶剂中）催化时，可发生异 构化，得到酰胺混合物。
Ph NH2
Ph
Ph
21
三、Wolff重排
－重氮酮 在银、银盐或铜等金属存在下，或 光照、加热分解条件下，发生消除氮分子而重 排为烯酮的反应。
O NN RCCR
N ON RCCR
R RCCO
22
R RCCO
H2O
R R CH CO2H
R'OH
R R CH CO2R'
R'NH2
R R CH CO2NHR'
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 重排，或称 为Hofmann 降解反应。
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反应机理：
O R C NH2
Br2
OH R C N Br
OH
O R C N Br
RNCO
OH /H2O RNH2 + CO32CH3OH RNHCO2CH3 OH
R'NH2 RNHCONHR'
Ar
OHO Ar C C O
Ar
26
第二节 从碳原子到杂原子的重排
Beckmann 重排 Hofmann 重排 Curtius 重排 Schmidt 羰基化合物的降解反应 Baeyer-Villiger 氧化重排
31
一、Beckmann 重排
R
OH
CN
H
R'
O R C NHR'
酸性催化剂：质子酸、Lewis酸、氯化试剂等
H+ _H2O
R2 R2 R1 C C R1
OH
R2 R1 C C R1
OHR2
R2 R1 C C R1
-H+
R2 R1 C C R1
OHR2
O R2
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反应的影响因素：
① 碳正离子中间体的稳定性 ② 基团的迁移能力 ③ 立体位阻
12
1、四取代的邻二叔醇重排：
1)、四个取代基相同，产物单一。
RR R CCR
COCl CH2N2
COCHN2 Ag2O/H2O
CH2CO2H
25
四、二苯基乙二酮-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-羟基酸(二苯乙醇酸) 。
OO CC
KOH/EtOH
OH C CO2
OO
OH
Ar C C Ar
OO Ar C C OH
Ar
OO Ar C C OH
/H2O RNH2 + CO32- + CH3OH
协同反应 光学活性保留
41
Ph
H2 C
H C*
CONH2
CH3
NaOBr
Ph
H2 C
H C*
NH2
H3C
96.5%构 型 保 持
42
应用：
FO
F
Cl
NH2 aq.NaOH/NaOCl Cl
NH2
F Cl
BuN Br
F Cl
N F3C N
O
NH2 NH2
base=NaOH、 RONa、NaNH2 、二甲亚砜盐等
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实例：
R1 C
C
H2 C
Me H2
NC
O C
NHR2
R
H
Me
KOH
H2C
C H
R
O
C
H C
C NHR2
R1 NMe2
59
1）立体专一性：光学活性保留
60
2）烯丙基季铵盐
H2
Et3N
C
C H
CH2
NaNH2 liq. NH3
H
Et3N
主要产物
O Ph Ph C C CH3
CH3
Ph Ph
H
2、p-H3COC6H4
C C C6H4OCH3-p OHOH
O Ph
Ph C C C6H4OCH3-p
C6H4OCH3-p
主要产物
+
O Ph
p-H3COC6H4 C C C6H4OCH3-p Ph
14
3)、不对称的邻二叔醇
重排方向主要取决于:羟基失去后形成的碳 正离子的稳定性
NH2 NaNO2/HOAc
H3CO
H3C OH H
H
9
二、Pinacol 重排
邻二叔醇类化合物 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。
R2 R2
H+
R1 C C R1
OHOH
R2 R1 C C R2
O R1
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反应机理：
R2 R2 R1 C C R1
OHOH