第五章 重排反应教程文件
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第5章 重排反应(1)PPT课件
5.1.7 Favorskii重排
27
机理？
28
机理？
29
30
类Favorskii重排1：
31
类Favorskii重排2：
32
类Favorskii重排3：
33
5.1.8 Stevens重排
——重排到富电性碳？
34
35
36
Q&A
人人思考，大声说出
37
结束语
感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极 的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们
课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边
38
最后、感谢您的到来
· 讲师： XXXX
· 时间：202X.XX.XX
39
第5章 重排反应（1）
5.1 重排到缺电性碳 5.2 重排到缺电性氮 5.3 重排到缺电性氧 5.4 自由基重排
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
5.1 重排到缺电子的碳原子上 5.1.1 Wagner-Meerwein 重排
3
StaudingerMeyer reaction
Wolff rearrangement
O
EtO2C
R1
N
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R2
CO2Et
R2 A
PPh3
R3 H B
R1
N
R3 H
aza-Wittig reaction
Ph3PO
D
R1
CO2Et
R2 N
重排反应 PPT课件
Z C C C
Z C
产物
自由基中迁移基团带着一个电子进 行迁移生成新的自由基
CH3 Ph C CH3 C CH3 C H2 CHO (t-BuO)2 H3C
Ph C CH3 CH2 Ph
CH3 C CH3 H C CH3 CH3
H3C
C H2
Ph
H3C
C H2
Ph
Cl Cl C CH=CH2 Cl
子生成重排消除产物(Ⅲ) 。 从而实现整个反应的完成。
Z C H C
E _ A —Y
Z C H C A:
重排
Z C H C
（Ⅱ）
A
:
Y
（Ⅰ）
Y C H
其中
Z A
Y
_
Z C H C
（Ⅱ）
—H +
C
A
Nu
_
Nu Z C H C A
Z = C、H、X、N、S、O， A = C、N、O。
Z C C A
在上述重排反应中，由于Z 是带着成键电子对（显示亲核性） 向相邻原子 A 上迁移，而A必须是一个缺电子的被进攻的中心， 故亲核重排反应又称为缺电子重排或称1,2－迁移重排。缺电子中 心可以是碳正离子、碳烯、氮烯以及氮正离子等，其中以形成碳 正离子和氮烯缺电子中心最为重要。
亲核重排反应一般都包含着基质分子中的一个基团从碳原子
上迁移到邻近仅有六个价电子的原子上的重排。 其反应过程包括下列三个步骤：
首先是反应基质在亲电试剂的作用下形成缺电子中心 (Ⅰ)
然后是该中心邻位碳原子上的基团带着成键电子对迁移到这 个缺电子中心上而形成新的并且比较稳定的缺电子中心（Ⅱ）
最后与反应体系的负性部分结合生成重排取代产物或失去质
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
第五章 重排反应
CH2N2
PhCOOAg/EtOH
CH2COOH 多一个碳的酸
O光
O
N2
C O H2O
COOH
Curtius （库尔悌斯）反应
酰基叠氮化物在惰性溶剂中加热分解生成异氰酸酯
异氰酸酯水解则得到胺：
第二节 由碳原子到杂原子的重排
H3C H3C
C
C
CH3
CH3 61%
H3C CH C
H3C
H3C
CH2
31%
(H3C)3C
C H
CH2
3%
二 Pinacol 邻二醇（或邻二官能团）合成酮的方法
RR
H+
R
RCCR
R C CR
OH OH
OR
机理:
RR R C CR
OH OH
H+
RR
R C CR
OH
R R C CR
OH R
H+
R
-H+
OO CC G
G为吸电子基时,G所在的芳环迁移（实际产物为混合物）
OO
CC
G
OH
应用实例：
OCH3
CC OO
OCH3 KOH/n-BuOH/H2O
回流
OCH3 OH
C COOH
2 94%
CH2COOH
CO CO
KOH/H2O
CH2COOH
OH (HOOCCH2)2 C COOH
柠檬酸
四 Favorski (法沃尔斯基）重排
OO
KOH
Ar C C Ar
△
机理：
OH O Ar C C OK
Ar
O O OH Ar C C
第五章 重排反应
+ Li Ph CH O CH3
CH3 - + H2O Ph CH O Li
CH3 Ph CH OH
2016/1/19
3. Radical rearrangement
Cl Cl C CH=CH2 Cl Br
Cl Cl C CH CH2Br Cl
Cl Br2 Cl C CH CH2Br Cl
Br Cl Cl C CH CH2Br + Br Cl
1. Nucleophilic rearrangement
+ H CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2CH2CH2OH2
H
CH3CH2CHCH2
H2O
H CH3CH2CHCH2
-H
CH3CH=CHCH3
2016/1/19
2. Electrophilic rearrangement
Ph CH2 O CH3 PhLi C6H6
• (3) Thio-Claisen Rearrangement
This reaction is often run with a reagent that will convert sulfur to oxygen following the reaction. An advantage of the thio-Claisen rearrangement is that the precursor can be deprotonated and alkylated.
2016/1/19
第一节 碳原子到碳原子重排
一、Wagner-Meerwein重排
•1. 反应通式
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素 • （1）碳正离子形成方式：卤代烃与Lewis 酸作用、醇与酸作用、烯烃质子化、胺与 亚硝酸作用。 • （2）the stereochemistry of the migrating group is retained, which is in accordance of the Woodward-Hofmann rules.
CH3 - + H2O Ph CH O Li
CH3 Ph CH OH
2016/1/19
3. Radical rearrangement
Cl Cl C CH=CH2 Cl Br
Cl Cl C CH CH2Br Cl
Cl Br2 Cl C CH CH2Br Cl
Br Cl Cl C CH CH2Br + Br Cl
1. Nucleophilic rearrangement
+ H CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2CH2CH2OH2
H
CH3CH2CHCH2
H2O
H CH3CH2CHCH2
-H
CH3CH=CHCH3
2016/1/19
2. Electrophilic rearrangement
Ph CH2 O CH3 PhLi C6H6
• (3) Thio-Claisen Rearrangement
This reaction is often run with a reagent that will convert sulfur to oxygen following the reaction. An advantage of the thio-Claisen rearrangement is that the precursor can be deprotonated and alkylated.
2016/1/19
第一节 碳原子到碳原子重排
一、Wagner-Meerwein重排
•1. 反应通式
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素 • （1）碳正离子形成方式：卤代烃与Lewis 酸作用、醇与酸作用、烯烃质子化、胺与 亚硝酸作用。 • （2）the stereochemistry of the migrating group is retained, which is in accordance of the Woodward-Hofmann rules.
第五章 重排反应
N OH H H N OH2 H2O H2O R' C N R R' C NHR （酰胺） O
R C R' R' C N R OH2
R C R' R' C N R OH
Backmann重排为反式重排，与羟基处于反式位置的烃基迁移到氮原 子上。 OH 例如： N
C OCH 3 PCl 5
Et2O 10 ℃
N
H
H
H H2O H
N
OH2
H -H+ H
N
OH
H H N
O
H
Z异构体
HO H N H H
+
H2O H N -H2O H
H
N
H N
H
H
H H2O H
OH2 N -H+
H
OH N
H
O NH
H
H
思考题
CH3 N OH
H2SO4
？
HN O
CH3
CH3 HO N
H2SO4
？
O
N H
CH3
2、霍夫曼（Hofmann）重排
第三节 丛杂原子到碳原子的重排
RCOOH
RCOCl
CH2N(CH3)2
CH2 N2
RCOCHN2
HBr
R-CO-CH2Br
Na2CO3
O R C
H3C H2C N CH3
CH2
重排
O
O R C HC N
CH3 CH3
① CH3I ② KOH
R C
HC CHPh
CH2Ph
Zn-Hg HCl
RCH2CH2CH2Ph
O2N
R C R' R' C N R OH2
R C R' R' C N R OH
Backmann重排为反式重排，与羟基处于反式位置的烃基迁移到氮原 子上。 OH 例如： N
C OCH 3 PCl 5
Et2O 10 ℃
N
H
H
H H2O H
N
OH2
H -H+ H
N
OH
H H N
O
H
Z异构体
HO H N H H
+
H2O H N -H2O H
H
N
H N
H
H
H H2O H
OH2 N -H+
H
OH N
H
O NH
H
H
思考题
CH3 N OH
H2SO4
？
HN O
CH3
CH3 HO N
H2SO4
？
O
N H
CH3
2、霍夫曼（Hofmann）重排
第三节 丛杂原子到碳原子的重排
RCOOH
RCOCl
CH2N(CH3)2
CH2 N2
RCOCHN2
HBr
R-CO-CH2Br
Na2CO3
O R C
H3C H2C N CH3
CH2
重排
O
O R C HC N
CH3 CH3
① CH3I ② KOH
R C
HC CHPh
CH2Ph
Zn-Hg HCl
RCH2CH2CH2Ph
O2N
中南大学有机合成--第5章----重排反应
• The Lossen rearrangement is the chemical reaction of a hydroxamic acid 1 with a dehydration agent (such as tosyl chloride) to form the O-derivative 2, which spontaneously rearranges to form an isocyanate 3.
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
2021/4/9
4
补充：Wagner—Meerwein重排
例1
例2
2021/4/9
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
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
2021/4/9
4
补充：Wagner—Meerwein重排
例1
例2
2021/4/9
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
第五章--重排反应
△
1 23
2 OH
3
1 CH3 190℃
3
1 CH3
△
2 OH
OH CH3
CH3 OH
O CH3
CH3 O
Curtius （库尔悌斯） 反应
酰基叠氮化物在惰性溶剂中加热分解生成异氰酸酯
异氰酸酯水解则得到胺：
反应机理
实例
Schmidt （施密特）反应
羧酸、醛或酮分别与等摩尔旳叠氮酸(HN3)在强酸(硫酸、聚磷 酸、三氯乙酸等)存在下发生分子内重排分别得到胺、腈及 酰胺：
(CH3)3C-CH3NH2
NaNO2 HCl
(c)-OH, 加 H+ (-H2O)
(CH3)3C-CH2N2Cl
-N2 (CH3)3C-CH2
△
(CH3)3C-CH2OH
H+ -H2O
(CH3)3C-CH2
(CH3)3C-CH2=CH2 H+ (CH3)3C-CH-CH3
2 迁移基团迁移顺序
OCH3
Ph
Semipinacol重排
RR R C CR
OH Y
OH
Cl
C
H C
Ph
HNO2
Cl
Ph NH2
RR R CCR
OH
OH
H
C C Ph
Cl
Ph
O H
C C Ph Ph
O OH
+ CH3NO2
HO CH2NH2
HO CH2
O
CH2NO2 [H]/Ni
HNO2
OH
三、二苯基乙二酮 ——二苯乙醇酸型重排
R PCl5 + R' C
OH N
1 23
2 OH
3
1 CH3 190℃
3
1 CH3
△
2 OH
OH CH3
CH3 OH
O CH3
CH3 O
Curtius （库尔悌斯） 反应
酰基叠氮化物在惰性溶剂中加热分解生成异氰酸酯
异氰酸酯水解则得到胺：
反应机理
实例
Schmidt （施密特）反应
羧酸、醛或酮分别与等摩尔旳叠氮酸(HN3)在强酸(硫酸、聚磷 酸、三氯乙酸等)存在下发生分子内重排分别得到胺、腈及 酰胺：
(CH3)3C-CH3NH2
NaNO2 HCl
(c)-OH, 加 H+ (-H2O)
(CH3)3C-CH2N2Cl
-N2 (CH3)3C-CH2
△
(CH3)3C-CH2OH
H+ -H2O
(CH3)3C-CH2
(CH3)3C-CH2=CH2 H+ (CH3)3C-CH-CH3
2 迁移基团迁移顺序
OCH3
Ph
Semipinacol重排
RR R C CR
OH Y
OH
Cl
C
H C
Ph
HNO2
Cl
Ph NH2
RR R CCR
OH
OH
H
C C Ph
Cl
Ph
O H
C C Ph Ph
O OH
+ CH3NO2
HO CH2NH2
HO CH2
O
CH2NO2 [H]/Ni
HNO2
OH
三、二苯基乙二酮 ——二苯乙醇酸型重排
R PCl5 + R' C
OH N
第五章 重排反应 5.2
R CH2 O R'
R''Li
R R'
CH OH
R''Li
R CH O R' R R' CH OLi
基团迁移能力取决于形成碳负离子的稳定性，一般认为： CH2＝CHCH2－ > C6H5CH2- > CH3- > C2H5-, p-NO2C6H4- > C6H5R PhLi R O2N O C H O2N O C Li
Me
N(CH3)2 CH CH CH2 32％ ％ CH3 CH2 N CH2 CH CH2 CH3 CH3
Sommelet 重排
NaNH2 liq.NH3
N(CH3)2 CH CH2 CH CH2 18％ ％ N(CH3)2
X
季铵盐的结构对重排的影响
CH2 CH CH CH2
50％ ％
Stevens 重排
椅式过渡态，按同面－ 椅式过渡态，按同面－同面 迁移， 键的断裂和形成， 迁移，即σ键的断裂和形成， X 两端的构型保持不变。因此， 两端的构型保持不变。因此， 产物立体选择性很高。 类船式 能量高 产物立体选择性很高。
H3C CH3
CH3
S
CH3 H CH3
H H
E H3C
CH3 E
R H
H CH3
药物合成基础
第五章 重排反应
5.3 从杂原子到碳原子的重排
5.3 从杂原子到碳原子的重排 碳原子有活性氢原子或其它基团的有机分子，在强碱的作用下，被夺去 碳原子有活性氢原子或其它基团的有机分子，在强碱的作用下， 氢原子，形成带有一对电子的过渡态，然后烃基进行分子内1,2－迁移， 氢原子，形成带有一对电子的过渡态，然后烃基进行分子内 －迁移， 生成稳定的负离子， 生成稳定的负离子，改变了分子的骨架
R''Li
R R'
CH OH
R''Li
R CH O R' R R' CH OLi
基团迁移能力取决于形成碳负离子的稳定性，一般认为： CH2＝CHCH2－ > C6H5CH2- > CH3- > C2H5-, p-NO2C6H4- > C6H5R PhLi R O2N O C H O2N O C Li
Me
N(CH3)2 CH CH CH2 32％ ％ CH3 CH2 N CH2 CH CH2 CH3 CH3
Sommelet 重排
NaNH2 liq.NH3
N(CH3)2 CH CH2 CH CH2 18％ ％ N(CH3)2
X
季铵盐的结构对重排的影响
CH2 CH CH CH2
50％ ％
Stevens 重排
椅式过渡态，按同面－ 椅式过渡态，按同面－同面 迁移， 键的断裂和形成， 迁移，即σ键的断裂和形成， X 两端的构型保持不变。因此， 两端的构型保持不变。因此， 产物立体选择性很高。 类船式 能量高 产物立体选择性很高。
H3C CH3
CH3
S
CH3 H CH3
H H
E H3C
CH3 E
R H
H CH3
药物合成基础
第五章 重排反应
5.3 从杂原子到碳原子的重排
5.3 从杂原子到碳原子的重排 碳原子有活性氢原子或其它基团的有机分子，在强碱的作用下，被夺去 碳原子有活性氢原子或其它基团的有机分子，在强碱的作用下， 氢原子，形成带有一对电子的过渡态，然后烃基进行分子内1,2－迁移， 氢原子，形成带有一对电子的过渡态，然后烃基进行分子内 －迁移， 生成稳定的负离子， 生成稳定的负离子，改变了分子的骨架
《药物合成反应》第五章重排反应课件
02
重排反应的类型与
机理
类型介绍
基团迁移重排
基团从分子中的某一位置迁移 到另一位置，如烃基、芳基、
酰基等。
碳碳重排
碳原子之间的位置互子之间的位置互 换，如酯的水解反应。
碳氮重排
碳原子与氮原子之间的位置互 换，如曼尼希反应。
机理解析
01
02
03
课程特色
通过实例解析和实验操作，加深学生对重排反应的理 解和掌握。
重排反应的定义与重要性
重排反应
指在化学反应中，分子或离子的结构发生改变，导致元素间的相对位置和化学 键发生变化的一类反应。
重要性
重排反应在药物合成中具有重要意义，许多药物分子中的关键结构都涉及到重 排反应。了解和掌握重排反应的原理和实验操作，对于药物合成和开发具有重 要意义。
重排反应的挑战与
展望
重排反应的挑战
反应条件的控制
重排反应通常需要特定的反应条 件，如温度、压力、催化剂等， 控制这些条件是重排反应的关键 挑战之一。
选择性控制
重排反应往往伴随着多种副反应， 提高反应的选择性是实现高效合 成的重要挑战。
适用范围局限
某些重排反应只适用于特定类型 的底物，扩大重排反应的适用范 围对于实际应用至关重要。
电子转移
重排过程中，电子从供体 转移到受体，导致键的断 裂和形成。
键的断裂与形成
重排过程中，某些键断裂 并形成新的键，导致原子 或基团的位置发生变化。
过渡态
重排过程中，原子或基团 通过一个过渡态迅速达到 新的稳定状态。
实例分析
霍夫曼重排
在胺的羧酸盐和醇中加热时，可得到 重排后生成的酰胺。
贝克重排
在酚酯中加热时，可得到重排后生成 的酚的羟基被对位取代的酯。
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+
5重排反应(Eng)
Ph C N H
O C6H4OCH3 -p
mp 156℃
Ph O2N N Br OH PCl5
O2N
O NHPh H2O Br
O2N
COOH PhNH2 Br
Ph O2N N OH Br PCl5
O2N
O2N NHCOPh H2O
Br
NH2 PhCOOH Br
The shift will keep the stereostructure of chiral center.
O O CF 3CO3H PhO C OCH2CH3 Ph C CH2CH3 CH2Cl2
O Ph C O CF 3CO3H PhO C CH2Cl2
The cumene hydroperoxide rearrangement is quite resemble the Baeyer-Villiger Rearrangement
O CF 3COOH
+
CH3
OH CH Cl 2 2 C Ph
CH3
OH C Ph
CF 3COOH + O
CH3
+
OH C Ph
CF 3C O O OH
CH3
OH C OPh +
H+ Hale Waihona Puke C OPhCF 3COOH
CH3
O * C CH Ph CH3 PhCO3H CHCl3
CH3
CH3
O C OCH Ph CH3
Group moved as the following order: tertiary alkyl>aryl>H>secondary alkyl > > > >primary alkyl>methyl > O O CF 3CO3H CH3 C OC(CH3)3 CH3 C C(CH3)3 CH2Cl2
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 O H 3
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。
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。
第5章 重排反应(2)
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
迁移能力： H > Ar > R
5.2.2 Baeyer-Villiger氧化
பைடு நூலகம்
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
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
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：
protontransfer迁移规律与wagnermeerwein碳正离子的迁移规律一致立体化学构型保持523dakin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
第5章 重排反应（2） 5.1 重排到缺电性碳 5.2 重排到缺电性氮 5.3 重排到缺电性氧
迁移到缺电子性的碳原子上
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
Lewis酸
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四、Favorski重排 • 1. 反应通式
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素
催化剂的影响
• 4. 应用特点 • 由卤代酮制备羧酸衍生物
五、 Wolff重排及Arndt-Eistert反应
• 1. 反应通式 Wolff rearrangement
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素
OH
CH3 C CH2CH3 CH3
2020/7/31
CH2NH2
CH2
HNO2 - N2
NH2
HNO2 - N2
2020/7/31
CH2OH
OH
H2O
+
-H
CH2
-H
+
?
二、Pinacol Rearrangement • 1. 反应通式
X = Cl, Br, I, SR, OTs, OMs, N2+
4. s键迁移重排
（1）Claisen重排 （2）Cope重排 （3）Fischer吲哚合成
分子重排反应
分子重排反应就是化学键的断裂和形成 发生在同一分子中，引起组成分子的原子的 配置方式发生改变，从而形成组成相同、结 构不同的新分子的反应。
重排反应中键的断裂和形成的方式有异 裂、均裂和环状过渡态三种。
• (1) the reaction can be initiated thermally, photolytically, or by transition metal catalysis;
• (2) freshly prepared silver(I)oxide or silver(I)benzoate are best suited for the reaction;
-H
2020/7/31
CH3 CH3 C CHCH3
CH3
Loss of a proton
Cl Cl-
C l-
Cl
OH H+
+ +
2020/7/31
• （2）卤代烃的Wagner-Meerwein重排
C H 3 C C H 3C H C H 3SN 1C H 3 C C H 3C H C H 3
Cl C CH CH2Br +Br
Cl
2020/7/31
第一节 碳原子到碳原子重排
一、Wagner-Meerwein重排 •1. 反应通式
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素
• （1）碳正离子形成方式：卤代烃与Lewis 酸作用、醇与酸作用、烯烃质子化、胺与 亚硝酸作用。
• （2）the stereochemistry of the migrating group is retained, which is in accordance of the Woodward-Hofmann rules.
第五章 重排反应
重排反应
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
重排反应
3. 杂原子到碳原子重排
（1）Stevens重排 （2）Sommelet-Hauser重排 （3）Wittig重排
1. Nucleophilic rearrangement
C H 3C H 2C H 2C H 2O HH + CH3CH2CH2CH2OH2 H2O
H
H
CH3CH2CHCH2
-H CH3CH2CHCH2
CH3CH=CHCH3
2020/7/31
2. Electrophilic rearrangement
C H 3O ＞ ＞C l
＞ C H 2=C H
＞ R 3C ＞ R 2C H＞ C H 3 ＞ H
2020/7/31
• （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
H2O -H
• (3) if the migrating group has a stereocenter, the stereochemistry remains unchanged (net retention of configuration) after the migration;
C H 3Br
C H 3
CH3 C CHCH3 CH3CH3
Stable cation
Product
CH3
CH3 C CHPh
SN1CH3
CH3 C CHPh
CH3 Br
CH3
CH3 C CHPh CH3 CH3
Stable cation
P roduct
Migratory order of the migration groups
• （2）立体化学因素
（3）迁移能力及推广的重排 • H>Ph>3º>2º>1º
•
三、二苯乙醇酸重排 • 1. 反应通式
α-二酮在浓碱作用下发生重排，生成安息 香酸的重排反应称为二苯乙醇酸重排。
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素
• （1）用苛性碱得到羟基酸，用醇盐则生成 酯；
• （2）环状二酮生成环状羟基酸
第一节 重排反应机理
Usually, the rearrangement was classified by the electron property of the moving group
Nucleophilic rearrangement Electrophilic rearrangement Radical rearrangement
• 4.应用特点
• （1）醇类的Wagner-Meerwein重排
CH3 CH3 C CH2OH
H+
CH3
CH3 CH3 C CH2OH2
CH3
H2O
CH3
CH3
CH3 C CH2
CH3 C CH
More stable
CH3
Cl
CH3 H
Cl
CH3 C CH2CH3 Addition of a nucleophile
Ph CH2
OCH3
PhLi C6H6
PhCHOCH3 Li+
CH3 PhCH
O-Li+
H2O
CH3 Ph CH OH
2020/7/31
3. Radical rearrangement
Cl
Cl CCH=CH2 Br Cl
Cl
Cl CCH2Br
Br2
Cl
BrCl
• 2. 反应机理
• 3. 影响因素
• （1）碳正离子的稳定性 • the product is usually formed via the most
stable carbocation intermediate when the glycol substrate is unsymmetrical;