重排反应
第四章 重排反应
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C C O
Br(CH2)9 C CHN2 O
NH3.H2O/AgNO3 Br(CH2)9CH2CONH2
49%
O N2
hν CH3OH
H
75%
H3COOC
RCOOH
RCOCl
CH2N2
RCOCHN2
RCH C O COCl
H2O
RCH2COOH
1. CH2N2 2. PhCOOAg/EtOH/TEA CH2COOC2H5
84~92%
Arndt-Eistert同系列羧酸的合成反应 同系列羧酸的合成反应
Arndt-Eistert合成是将一个酸变成它的高一级同系 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 如酯或酰胺)的反 物或转变成同系列酸的衍生物,(如酯或酰胺 的反 该反应可应用于脂肪族酸和芳香族酸的制备。 应。该反应可应用于脂肪族酸和芳香族酸的制备。 反应包括下列三个步骤: 反应包括下列三个步骤: 1.酰氯的形成 酰氯的形成; 1.酰氯的形成; 2.酰氯和重氮甲烷作用生成重氮酮 酰氯和重氮甲烷作用生成重氮酮; 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 重氮酮经Wolff重排变为烯酮, 3.重氮酮经Wolff重排变为烯酮,再转变 为羧酸或衍生物。 为羧酸或衍生物。
R1 C C R2 OH OH
羟基离去后碳正离子的稳定性:叔碳 仲碳 仲碳>伯碳 羟基离去后碳正离子的稳定性:叔碳>仲碳 伯碳
P CH3OC6H5 Ph P CH3OC6H5 C C Ph OH OH P CH3OC6H5 P CH3OC6H5 C Ph + P CH3OC6H5 C O C Ph O Ph C Ph C6H5OCH3 P H2SO4
重排反应
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CH3CH2CH2 NH2 HNO2
CH3 CH CH3
CH3CH2CH2 OH +
OH
42 %
52 %
当脂肪族伯胺——2,2-二甲基丙胺与亚硝基作用 时,几乎得到了100% 的重排产物。
重排反应发生时,可能首先生成了不稳定的碳正离子 并发生重排,称为捷米扬诺夫(Gemiyangnouf)重排。
22 32
RCH COOR' 酯 RCH CONH2 酰胺 RCH CONHR' N-取代酰胺
5
3 25 6
利用沃尔夫重排可以使羧酸升级。例如:
3
CH
5
C H C COOH SOCl CH2N2 Ag O
CH
5
( or hU )
CH O C CH C C H
CH
6
CH O C CH C C H H O
HO
2
OH COOH
2.5 拜尔-维利格重排 这个重排反应又叫做拜尔-维利格(Beayer-Villiger)
氧化反应,原因在于这是用过氧酸氧化酮,酮分子中 插入氧原子转变为酯的反应。
O R"COO H
R C R'
O R C O R' + R"COOH
5 2
3
2
O O RCO H (CH )
CO
不同基团的迁移能力不同,下列顺序由易到难:
O R C NH Br + Br-
2 2
2 2
O R C NH Br+ OH-
R
O C
.N...
氮烯中间体
有机化学中的重排反应
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有机化学中的重排反应重排反应是有机化学中常见的一类反应,并且在有机合成、药物合成和天然产物合成等领域中应用广泛。
重排反应是指由于分子内部的原子或基团的重新排列,导致化合物结构发生变化的反应。
本文将介绍几种有机化学中常见的重排反应及其应用。
一、烷基重排反应烷基重排反应是指有机化合物中烷基的重新排列反应。
最常见的烷基重排反应是烷基氢转位反应。
该反应可以通过催化剂的作用,将烷基的氢原子迁移到相邻碳原子上,从而形成新的骨架结构。
烷基重排反应在有机合成中具有重要的地位,可用于合成具有特定结构的有机化合物,如烷基甲基化合物和烷基化合物等。
二、羟基重排反应羟基重排反应是指有机化合物中羟基的重排反应。
最典型的羟基重排反应是震荡重排反应和羟基迁移反应。
震荡重排反应是指在酸催化下,醇分子内部羟基的氢原子通过替代反应发生迁移,形成醚化合物或碳碳双键等。
羟基迁移反应是指在酸催化下,醇分子中的羟基通过迁移反应,形成酯、醚或醛等产物。
羟基重排反应在有机合成中也具有广泛的应用,可用于制备具有特定功能团的有机化合物。
三、碳原子重排反应碳原子重排反应是指有机化合物中碳原子的重新排列反应。
最常见的碳原子重排反应是氧杂环分子中的羟基或氧原子的转位反应。
该反应通过酸或碱作用,将羟基或氧原子从一个位置迁移到另一个位置,从而形成新的环境。
碳原子重排反应在天然产物的合成和药物合成中具有重要作用,可用于合成具有特定生物活性的化合物。
四、杂环重排反应杂环重排反应是指含有杂环结构的有机化合物中原子或基团的重新排列反应。
最常见的杂环重排反应是氮杂环中的原子或基团转位反应。
该反应可以通过温度和催化剂的作用,将氮杂环中的原子或基团重新排列,从而形成新的杂环结构或环外结构。
杂环重排反应在有机合成中也具有广泛应用,可用于制备具有特定杂环结构的化合物。
综上所述,有机化学中的重排反应是一类重要的反应类型。
烷基重排反应、羟基重排反应、碳原子重排反应和杂环重排反应是其中常见的几种类型。
第十章重排反应全文编辑修改
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Wolff重排反应应用
二、Arndt-Eistert反应
活化的羧酸(酰氯或酸酐)与重氮甲烷反应得到的α-重氮酮 ,在金属催化剂(氧化银等)和亲核试剂(如水)作用下, 经过Wolff重排反应生成多一个碳原子的羧酸的反应称作 Arndt-Eistert反应。
三、Curtius重排反应
酰基叠氮化合物加热分解生成异氰酸酯的反应称为Curtius重 排反应
AcOH
O2N
O2N
O O
OO HO
mCPBA HO
OO O
HO H
CH2Cl2
HO
O
H
O
O T FA /H 2O 2
O O
HO H
CH2Cl2
HO H
O CO2H
第三节 自由基重排和碳烯、氮烯重排
促进反应发生的动力是新形成的自由基具有更高的稳定性, 能量更低。
另一类可发生重排反应质体为卡宾(碳烯)和乃春(氮烯) ,在重排反应中有着广泛的应用。
1. 失去质子的部位连有吸电子基团或生成的碳负离子可以通 过离域得以稳定;
2. 重排基团一般为苄基、烯丙基或吸电子取代的烷基; 3. 若重排基团存在手性中心,该基团在重排前后的构型保持
不变。
Stevens重排反应的规律
三、Wittig重排反应
醚类化合物(除了烯丙基醚,因为烯丙基醚主要发生[2,3]重排,属于协同重排类型)在强碱性条件下转变为碳负离子 后,醚键另一侧的烷基极易发生[1,2]-迁移到碳负离子上, 发生重排而形成醇,此即 Wittig重排反应。
反应在非质子溶剂下进行,得到较高收率的异氰酸酯;若在 水、醇或胺中进行,则得到胺、取代脲或氨基甲酸酯。
Curtius重排反应的应用
重排反应
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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。
重排反应
![重排反应](https://img.taocdn.com/s3/m/5268cffd04a1b0717fd5dd8d.png)
催化剂
Ar~
CH3
C NH Ar O
脂环酮肟进行Backmann重排反应,则发生扩环,生成 脂环酮肟进行Backmann重排反应,则发生扩环,生成 内酰胺类化合物。如环己酮肟的重排,产物为七元环的己内 酰胺,它是合成尼龙-6 酰胺,它是合成尼龙-6的原料。
O
NH2OH HCl
HO
N
H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O N
(2)催化剂
二、Hofmann重排 Hofmann重排
酰胺用卤素(溴或氯)及碱处理, 酰胺用卤素(溴或氯)及碱处理,失去 酰胺中的羰基, 酰胺中的羰基,生成伯胺的反应称为 Hofmann重排 Hofmann重排。由于产物比反应物少一个碳 重排。 原子,故此类反应又称Hofmann降解反应 降解反应。 原子,故此类反应又称Hofmann降解反应。
(1)四取代连乙二醇(或称邻 二叔醇)的重排
取代基不相同时,在重排反应中何种基团 迁移首先取决于正碳离子的稳定性,再取决 于基团迁移能力的大小。 重排反应中的迁移基团: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
生成相同的碳正离子,顾生成何种产物 主要取决于R1和R2的迁移能力; 主要取决于R1和R2的迁移能力; 芳基> 芳基>烃基,
产物(4 产物(4)环庚酮是降压药胍乙定合成的原料。
O
1)CH3NO2/EtONa 2)Raney Ni/H2
HO
CH2NH2
NaNO2/AcOH 5
HO
CH2
O (4)
二、二苯基乙二酮-二苯乙醇酸型重排 二苯基乙二酮-
二苯基乙二酮(苯偶酰)类化合物用碱处理时,重排成 二苯基乙二酮(苯偶酰)类化合物用碱处理时, 二苯基- 羟基酸(二苯乙醇酸) 二苯基-α-羟基酸(二苯乙醇酸)型化合物的反应称为二 苯基乙二酮-二苯基乙醇酸型重排。 苯基乙二酮-二苯基乙醇酸型重排。 如下反应: 如下反应:
第五章--重排反应
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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
重排反应名词解释
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重排反应名词解释
重排反应(Re排列)是化学中的一种现象,指的是在化学反应中,反应物分子通过原子之间的相互作用重新排列,以形成不同的分子结构和化学键。
这种重新排列可以产生不同的化学产物,并且在不同的条件下,重排反应可以具有不同的选择性。
在重排反应中,反应物分子中的原子通过特定的相互作用重新排列。
这些相互作用可以是电子云之间的相互作用,也可以是离子之间的相互作用,或者是分子之间的相互作用。
在重排反应中,不同原子之间的相互作用可以导致分子结构的改变,从而生成不同的化学产物。
重排反应在化学合成、化学分析和天然产物提取等领域中都有广泛的应用。
例如,在有机合成中,重排反应可以用来合成新的有机化合物。
在化学分析中,重排反应可以用来分离和分析不同的有机化合物。
在天然产物提取中,重排反应可以用来提取特定的天然产物,并进行分离和纯化。
除了化学合成和天然产物提取外,重排反应还可以在其他领域中的应用。
例如,在医学领域中,重排反应可以用来合成新的药物分子,从而提高药物的疗效和安全性。
在能源领域中,重排反应可以用来合成新的燃料分子,从而提高燃料的效率和经济性。
重排反应是一个复杂而重要的化学反应过程,不仅具有重要的应用价值,而且对推动化学技术的发展和创新具有重要的作用。
有机化学中的重排反应
![有机化学中的重排反应](https://img.taocdn.com/s3/m/6d5fc27e11661ed9ad51f01dc281e53a580251e8.png)
有机化学中的重排反应重排反应是有机化学中一类重要的反应类型,它指的是在分子内,原子的连接方式发生改变,形成不同的同分异构体或结构异构体的化学反应。
重排反应在有机化学领域具有广泛的应用和重要的理论意义。
本文将介绍几种常见的有机化学重排反应及其机理和应用。
一、Wagner-Meerwein重排反应Wagner-Meerwein重排反应是一类重要的碳正离子重排反应,它指的是烷基或芳基正离子的骨架发生重新排列的反应。
该反应的机理是通过重排步骤使得碳正离子的位置发生变化。
例如,烷基正离子在重排反应中可以通过氢的迁移、碳骨架的迁移或者亲电自由基的捕获等方式形成不同位置的同分异构体。
Wagner-Meerwein重排反应在合成有机化合物中有着广泛的应用,可以用于构建碳骨架、生成复杂的天然产物分子以及合成药物等领域。
二、Claisen重排反应Claisen重排反应是一类重要的氧化重排反应,它经常用于合成酮或醛类化合物。
该反应是通过氧的迁移和碳骨架的重排来转化一个氧杂环底物或氧杂环中间体到另一个化合物。
Claisen重排反应在有机合成中得到了广泛的应用。
通过选择合适的底物和条件,可以有效地实现各种氧杂环化合物的合成和转化。
三、Hofmann重排反应Hofmann重排反应是一种氮杂杂环化合物的重排反应,它可以将一些含有氮杂杂环的底物转化为相应的醇、酮或醛化合物。
该反应的机理是通过化学键的断裂和重组来完成的。
Hofmann重排反应在有机合成中具有重要的应用,可以实现对氮杂杂环底物的立体和功能改变。
同时,该反应也是许多天然产物的合成关键步骤之一。
四、Beckmann重排反应Beckmann重排反应是一种重要的氮杂环重排反应,它将氮杂杂环化合物转化为酸中的相应醛或酮类化合物。
该反应的机理是通过氮杂杂环中氧原子的迁移和化学键的重组来实现的。
Beckmann重排反应在有机合成中得到了广泛的应用,可以用于合成酮和醛类化合物,为药物和天然产物的合成提供了重要的方法。
重排反应_精品文档
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重排反应7重排反应重排反应指同一分子内,其中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-Eitert重排等。
7。
1、1Wagner-Meerwein重排在质子酸或Lewi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。
用质子酸处些环外烯烃可致重排。
7。
1、2Pinacol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,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。
重排反应
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72%
N C O N NH2
d.双酰胺衍生物可得多种结构的重排产物
H2C CONH2 H2C CONH2 H N
NaOBr / OH H2O
H2C N C O H2C O NBr
Ph Ph C OH
Ph
CH3 C CH3 OH
CH3 O
CH3 C CH3
(3) 羟基位于脂环上,重排环扩大或缩小
OH OH C Ph Ph
H2SO4/Et2O r.t.2h Ph Ph
99%
O
H3C H3C
OH H
H3C H3C
OH2
OH H3C H3C OH H
OH CH3 CH3C O
RCH2NH2 + 2 OX NO2 RCN + 2 X + H2O NO2
O2N
CONH2
O 2N
NH2
(3)酰胺结构对反应的影响
a.适于Hofmann降解反应的酰胺范围:包括脂肪、脂 环、芳脂、芳香及或杂环等的单酰胺,用以制备各类 伯胺;其中低于8个C原子的脂肪酰胺重排为伯胺收率 均高; b.脂肪酰胺基α-位有-NH2、-OH、卤素、α,β-不饱和 键时,重排和水解生成不稳定的胺或烯胺,会进一步 水解,生成醛;
CH3
unstable state
(4)Beckmann重排的应用
a.将酮转变为酰胺 b.确定酮的结构 c.扩环成内酰胺化合物
H3CO
O
LiAlH4
H3CO
O CH3 N H
85%
CH3 N OH
Et2O, refl. 24 h
重排反应
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H
+
O R C R
+
HOR
断O-O,重排,夺羟,夺H+,断C-O
8、联苯胺重排
定义
氢化偶氮苯在酸性条件下重排成p,p´-二氨基联苯
例1
HCl 95% EtOH
NH NH
H2N
NH2 + NH2 ~30%
NH2
~70%
例2 CH3 H3C NH NH CH3
H+
H3C
NH H2N (o-半胺)
分子内N→C重排
γ-葑烯 γ-fendiene
4、捷姆扬诺夫(Demjanov) 重排
—分子内C→ C重排
(1)反应举例
CH3CH2CH2NH2
HNO2
CH3CH2CH2OH + CH3CHCH3 OH
主产物
(CH3)2CH CH2NH2
HNO2
(H3C)2HC CH2 OH + (25%)
(H3C)3C OH (75%)
C6H5 > (CH3)3C >(CH3)2CH >C2H5 >CH3
对甲氧基苯基 > 对甲基苯基 > 苯基 > 对溴 苯基 > 烷基 > 氢
分析
C H 6 5 C6H5 C6H5 C1 OH C2 OH CH3
• 形成C+离子稳定性C1>C2 • C2上取代基迁移苯基>甲基
O (C6H5)3C C CH3
• 经过正离子重排
• 经过负离子重排
• 经过卡宾Carbene 、氮宾Nitrene重排
• 周环重排反应——Pericyclic • 自由基重排——Radical
《有机化学重排反应》课件
![《有机化学重排反应》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/02c5250bf6ec4afe04a1b0717fd5360cba1a8d18.png)
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详细描述
重排反应通常涉及分子内部的重排,包括电子、质子和原子的重新排列,这种 重排可以发生在分子内或分子间,并伴随着键的断裂和形成。重排反应通常伴 随着键能的变化,需要一定的活化能来启动反应。
重排反应的重要性
总结词
重排反应在有机化学中具有重要的意义,它涉及到许多有机化合物的合成、转化和降解过程。
详细描述
重排反应的动力学与热力学
动力学研究
分析重排反应的动力学特征,如反应 速率常数、活化能等,以及如何影响 反应进程。
热力学研究
探讨重排反应的热力学性质,如反应 熵变、焓变等,以及与反应条件的关 系。
重排反应的历程与过渡态
历程研究
揭示重排反应的具体步骤和中间体,以及各 步骤之间的相互转化。
过渡态研究
分析重排反应过程中的过渡态结构,以及如 何影响反应活化能和产物形成。
贝克重排反应是一种有机化学反应,涉及环丙烷环系的重排过程。在反应中,环丙烷环系通过加热或 其他能量源的激发,发生重排,生成新的化合物。
沃尔夫-凯惜纳重排反应
总结词
涉及芳香族化合物的重排反应
详细描述
沃尔夫-凯惜纳重排反应是一种有机化学反应,涉及芳香族化 合物的重排过程。在反应中,芳香族化合物通过加热或其他 能量源的激发,发生重排,生成新的化合物。
计算化学的应用
利用计算化学方法预测和优化 重排反应的途径和产物,提高
反应效率。
06
参考文献
参考文献
《有机化学重排反应》第二版,作者
01
XXX,出版社:XXX。
《有机化学重排反应》第三版,作者
02
XXX,出版社:XXX。
"有机化学重排反应研究进展",作者
重排反应
![重排反应](https://img.taocdn.com/s3/m/99beb721a5e9856a5612608d.png)
OH OH
(一)机理
R R C R C R H R R C C R O H R R C O C R R R
OH OH R R C H O C R R H
(二) 基团的迁移能力
1.对称的连二乙醇
R2
R2 C R1
R1 C
芳基>烃基
OH OH
供电子取代芳基>吸电子取代芳基
CH3 CH3 Ph C C Ph OH OH
OH
OH CH3 CH3C O
(三) Semipinacol重排
R R R C C R OH Y R R C C R Y为 O R Y
R R R C C R OH
NH2 X OSO2R
HO
OSO2Ar t BuOK
O H
H3C
H CH3
CH3
H H3C CH3
CH3
Tiffeneau环扩大反应
迁移基团迁移顺序
OCH3 Cl
>
>
> R3C- > R2CH-
> RCH3- > CH3- > H-
OH
异冰片
H
-H
CH2 CH2
莰烯
二、Pinacol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。
R1 R2 C
R3 C R4
H
R1 R2 C R3 C O R4
Ar' Ar C C Ar' O O Ar C C OH OHO + 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
O OH O ref. COOH OH
第六章 重排反应
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=
NH2
=
(Z)次
CH3CH2 H t-Bu C C= N CH3 OH H
+
:
N-甲基苯甲酰胺
O
CH3C—NH C
Bu-t H CH2CH3
=
用途: 1、由酮制备酰胺、羧酸和胺
2、由重排后的产物确定酮肟的构型
—COOH +H3O+
OH CH3 C=N
H+
O
=
C—NHCH3
羧酸
CH3NH2
酰胺
胺
—COOH
+H3O
+
O
OH
H+
=
C—NHCH3
CH3
C=N
CH3NH2
根据水解得到的产物可推知酰胺的结构,根据酰胺的结构 和基团反式迁移的规律,可进一步推知原来肟的构型为Z型。
贝克曼(Beckmann)重排
3、工业化:尼龙-6的合成
+
O + H2N
OH
H
OH N
H
+
N
+ OH2
CH3 H3C C CH2 NH2 CH3
CH3 H3C CH3
NaNO 2 H+
CH3 H3C CH3
C CH2 N2
+
- N2
C CH2
+
CH3 H3C
CH3
+
C CH2 CH3
-H2O
H3C
C CH2 CH3 OH
1.1 重排到缺电子的碳原子上
4. 二苯基乙二酮—二苯基羟基乙酸的重排
PhCOCOPh 1)OH 2)H3O+
重排反应
![重排反应](https://img.taocdn.com/s3/m/999574f2d1f34693daef3ed1.png)
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)。
第七章-重排反应PPT课件
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1、史帝文斯重排(Stevens)
——季铵盐在碱作用下,烃基从氮迁移到邻近 的负碳离子上得到胺。
例如:
CH3 NCH+ C2PHh2CBHr- CH2 CH3
C4H9OK
CH2Ph
+-
CH3 N CH CH CH2
CH3
CH2ph
CH3 N CH CH CH2
CH3
.
形成叔胺 型化合物
22
C H 2R CH3 N+ R'
X
两处的碳负离子谁易形成?
容易
但后者除了进行分子内取代外,另有变化
.
30
✓分子内取代:
O
-OR
R
CH3
O
-
O
R
R
CH3
这个结构 不予成立
以原先与卤素 相连处断开
问题二 如果该结构式成立的话,就有二个分离 可能,但事实上只有一种。
O C OR R CH CH CH3
ROH
.
O C OR R CH CH2 CH3
1
重排反应的分类:
➢(1)以重排范围分类
分子内重排:(以此为主) 分子间重排:(是以后发展的方向)
➢(2)以重排发生的距离分类
1,2-重排:邻位重排(*) 1,3-重排:间位重排 各种位置之间的重排
重排反应的特点:
➢(1)剧烈性:与上述所说的不稳定性有关, 瞬间性
.
2
➢(2)复杂性:不可测性
许多重排的产物复杂; 许多重排的机理尚不十分明了,尚无定论
CH2N2 重氮甲烷
RO O C CH R
可用于生成 酯、酸、酰胺
+-
ROH, H2O, NH3
高等有机化学 重排反应
![高等有机化学 重排反应](https://img.taocdn.com/s3/m/ed6107375e0e7cd184254b35eefdc8d376ee14c1.png)
H2O
CH3
CH3 CO
+
-H2O
CH3
C3H O C O2H -+ H
C3H
CH3 CO CH3
OH+ 3CCOH3C
基团迁移能力顺序 Ph > CH3 3C > (CH3)2CH > H > CH3CH2 > CH3
26
(2) Baeyer-Villiger重排(拜耶尔-维利格 重 排):醛酮被过氧化物氧化为酯,
从碳原子到氮原子 (C
N)
从氮原子到碳原子 (N C)
从碳原子到氧原子 (C O)
从氧原子到碳原子 (O C)
其它杂原子与碳原子间重排
6
4. 按迁移的相对位置分类
1,2 迁移重排 [1,3]迁移重排 [1,5]迁移重排 [1,7]迁移重排 [3,3]迁移重排 [3,5]迁移重排
16
②芳基比烷基易迁移
Ph
Ph H2SO 4 Ph
Ph- H 2O Ph
H3C OH OH CH 3
H3C OH 2OH CH 3
H3C
Ph OH CH 3
Ph Ph
CH 3 - H+
H3C
OH
Ph Ph
CH 3
H3C
O
17
③迁移反应的立体化学-反式迁移 快 慢
18
④氨基醇和卤代醇也可以发生类似重排, 氨基可以经过重氮化反应生成碳正离子。
C H 2N H 2
HNO2 N2
CH2
C H 2O H
H 2O H
CH2
NH2
HNO2 N2
H
OH
H 2O H
H
13
重排反应的名词解释
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重排反应的名词解释重排反应是一种有机化学反应,指的是分子内的原子重新排列,形成新的化学键并生成不同的化合物。
在重排反应中,化合物的原子组成不变,但它们的排列方式发生了改变。
这种反应是有机合成中常见且重要的转化方式,可以用于合成有机化合物、药物和天然产物等。
1. 反应机制与类型重排反应根据反应机制可分为三类:分子内重排、脱分子重排和轮环化重排。
1.1 分子内重排分子内重排是指一个分子内的原子的重新排列。
这种反应通常涉及通过变换原子间的化学键来使原子重新排列。
分子内重排的一个常见例子是分子内的氢转移反应。
氢转移反应发生时,氢原子从一个原子转移到另一个原子上,从而导致新的键形成。
1.2 脱分子重排脱分子重排是指分子中的一个部分在反应中离开,并重新排列以形成新的分子。
这类重排反应中,通常会形成苯环化合物。
例如,酚可以发生脱分子重排反应,形成苯环。
1.3 轮环化重排轮环化重排是指分子中的一个链状部分与另一个部分反应,形成轮状结构。
这种反应通常涉及弯曲的链段旋转或部分染料结构的重新组装。
轮环化反应在天然产物生物合成中起着重要作用,也在制药领域广泛应用。
2. 应用领域重排反应在有机合成中有广泛应用,可用于构建复杂的有机分子骨架。
它们被广泛用于药物合成、天然产物合成、材料科学和有机化学等领域。
2.1 药物合成重排反应在药物合成中发挥着关键作用。
许多药物的核心结构通过重排反应合成,这些核心结构是药物发挥生物活性的关键。
例如,β-内酰胺抗生素类药物的合成往往涉及重排反应。
2.2 天然产物合成许多天然产物的合成依赖于重排反应。
天然产物是从生物体中提取的有机化合物,具有广泛的生物活性。
重排反应在天然产物合成中常被用于构建复杂的环状结构。
2.3 材料科学重排反应在材料科学中的应用也非常重要。
通过重排反应,可以合成出具有特殊性质的高分子材料。
例如,聚合物的重排反应可以改变其分子结构,从而改变其物理和化学性质。
3. 反应条件和催化剂重排反应的反应条件和催化剂取决于具体的反应类型和底物。
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本反应实际上是将乙烯基烯内基醚的制备 和重排结合在一起进行。醚是通过下列加成、 消除反应合成。
制得的醚不需分离直接加热进行重排。
β-氨基醇经亚硝酸处理进行半频哪醇重排。
β-卤代醇也能进行类似的重排。
环氧化合物用酸性试剂,也能重排成醛及酮。
反应物是α,β -环氧酮,重排生成β-二酮。
5.烯丙基重排
烯丙基化合物在SN1反应条件下,生成较为稳定的 烯丙基正离子,正离子的电荷并不固定在一个碳上, 而是在烯丙基的三个碳上离域,离域的情况可用两个 共振结构来表示。两个共振结构式分别在C-1和C-3上 带正电荷,与亲核试剂作用,生成两个互为异构体的 取代物。
烯丙基的亲电重排是在碱催化下发生,碱夺 取了反应物的氢形成了烯丙基负离子,负电荷 也在烯丙基的三个碳上离域,负离子与质子作 用或是恢复成反应物或是生成重排产物。
亲电的烯丙基重排大多以H+作离子基而形 成负离子,也有以金属离子作离去基。
6. Beckmann 重排
酮污在酸性催化剂作用下重排成取代酰 胺的反应称Beckmann重排,在反应条件下 生成的酰胺常被水解成相应的胺。
(2) 非1,2迁移
2.按反应机理分类 (1)亲核重排 亲核重排中迁移基带着它的一对成键电子 向缺电的原子进行迁移。
(2) 亲电重排 亲电重排中迁移基带着正电荷向富电原子 进行迁移。
(3) 自由基重排 自由基重排的过程中,迁移基带着它的一个成 键电子进行迁移,迁移终点是自由基中心。
(4) 周环反应 按周环反应机理进行的重排过程中,既 没有正离子或负离子又没有自由基生成,反 应是协同进行的,有一环状过渡态。
11. Baeyer-Villiger重排
酮在酸催化下与过酸作用,在分子中插入氧生 成酯的反应称Baeyer-Villiger氧化,在反应过程 中包含了一个基团从碳原子向氧原子的迁移。
Baeyer-Villiger氧化的反应机理是:
12. Favorskii重排
卤代酮在碱催化下重排成酸或酯的反应 称Favorskii重排。
脂芳酮污的重排中,由于芳基优先迁移, 所以产物主要是芳胺的酰化物。
7. Hofmann重排
氮上无取代基的酰胺经溴及碱处理,脱 羰生成伯胺的反应称Hofmann重排,产物比 反应物少一个碳原子,又称Hofmann降解反 应。
8. Curtius重排
酰基叠氮热分解生成异氰酸酯的反应称 Curtius重排。
3-甲基-1,5-己二烯重排的温度为300℃。如3 位有不饱和基存在,不饱和基在产物中将参与 共轭,反应变得容易,反应温度可下降至较低 的温度。
如果1,5-二烯的3位上有0H基存在,所进行 的Cope重排称氧-Cope重排。生成的烯醇互变异 构成醛或酮。
Cope重排的副反应是[1,3]迁移,甚 至[1,3]迁移产物成了产物中主要组分。
3.按迁移起点和终点的元素种类进行分类 可分为C→C、C→N、C→O、N→C 、O→C、 O→P等。C→C是指迁移起点和终点都是C,而 C→N是指迁移起点是C,终点是N。 例如,4,4-二甲基环己二烯酮重排成3,4-二甲 基酚是C→C。
反应机理是:
Beckmann重排是C →N 的典型例子。
反应机理是:
16. Claisen重排
烯醇或酚的烯丙基醚加热,通过[3,3]迁 移,重排成不饱和醛、酮或邻烯丙基酚的 反应称Claisen重排。
(1)芳香族 )芳香族Claisen重排 重排 芳基烯丙基醚重排主要生成邻烯丙基酚, 同时还有少量的对位产物生成。例如:
如果两个邻位都有取代基存在,重排生成 的是对位产物。
羰基两侧中卤素的异侧必须要有氢存在,如 异侧没有氢,反应将类Favorskii重排进行。
13. Stevens重排
吸电子基X通常指酰基、酯基、芳基、乙烯基和 炔基。 常用的碱是、及,可根据氢的酸性大小选用。 迁移基团主要是烯丙基、苄基、二苯甲基、3苯基丙炔基及苯甲酰甲基。 叶立德中负碳离子直接和乙烯基相连时,由于 负电荷离域,重排产物将不止一种。
本重排是立体专一性的反应,如果迁移基 具有手性,重排后构型保持不变。
硫化合物也能进行Stevens重排。
14. Witting重排
醚经强碱处理,通过1,2重排生成醇的 反应称Witting重排。
15. Cope重排
1,5-二烯加热,通过[3,3]迁移,发生异构 化的反应称Cope重排。
链状或环状的1,5-二烯都能发生反应。当两 个乙烯基连在脂环的相邻位置上,重排产物将 扩环,产物比反应物的环扩大四个碳原子。
3. Wagner -Meerwein 重排
烷基、芳基或氢从一个碳原子向另一个碳 原子迁移的反应称为Wagner-Meerwein 重排。
氢迁移:
烷基迁移:
芳基迁移:
(1) 卤代烷中碳卤键的异裂
Lewis酸如Ag+及氯化汞(II)能加速电离。
在超酸中碳氟键也会异裂。
(2) 醇中碳氧链的异裂
4. 频哪醇重排
频哪醇重排是简单的亲核重排,反应机理是:
邻二元醇在酸催化下会重排成醛或酮。
2, 3-二甲基-2,3-丁二醇在酸催化下重排成 甲基叔丁基酮。
2-甲基-1,1-二苯基-1,2-丙二醇在冷浓硫 酸作用下主要是甲基迁移,在含痕迹量硫酸的 醋酸作用下主要是苯基迁移。
重排产物为醛、酮混合物时,温和反应条件 有利于醛的形成,若反应条件较强烈,如用浓 H2S04作催化剂时,则有利于酮的形成。
碱是烷氧负离子,产物是酯;所用的碱是 0H或NH3,产物是酸或酰胺。
卤代环酮在重排过程中会缩环,可用于合 成具有张力的环。
在含羟基的溶剂中,这个反应的机理是:
环状半缩酮不对称,哪一边开环。在立体位阻不 大的情况下,取决于两种开环产物的相有两种 产物生成。
迁移是个分子内过程,迁移基团构型保留。
9. Schmidt重排
酸、醛和酮在酸催化下和叠氮酸反应分别生 成胺、晴和酰胺的反应为Schmidt反应。
10. Lossen重排
Hofmann重排、Curtius重排、Schmidt重排 和Lossen重排是密切相关的一组反应,彼此 有许多共同点,反应历程可用一个通式来表 示:
邻二元醇上一个羟基直接和脂环相连,通 过重排,往往可以得到扩环的脂肪酮。
下列结构的邻二元醇重排时,会生成螺环 化合物。
分子中两个羟基如果一个为仲羟基另一个为叔羟 基时,仲羟基先生成磺酸酯,迁移的是叔碳上所连的 基团;而在酸性条件下二元醇重排时是叔羟基先质子 化而消去,迁移的是仲碳上所连的基团。
(3)醇羟基转化成容易离去的基团, 然后离去基离去。
(4) 脂肪族伯胺经亚硝酸处理,重氮化失氮。
(5) 烯的质子化
分子内SN1反应
分子内SN2反应
原菠烷正离子的非经典结构是一个三中心 二电子的桥式结构。它的共振结构式是:
形成桥式结构的动力是降低体系的张力。
原菠烷正离子可连续地进行1,2烷基迁移 和6,2氢迁移,其它wagner-Meerrwein重排也 有的能连续进行多次重排。
Claisen重排是合成烯丙基酚的重要方法, 产率通常都很高。
产物中烯丙基可进一步转化,或是重排成 丙烯基(芳核与双键共轭),或是还原成丙基, 也可以氧化成醛基,将C1aisen重排和氧化结 合是合成取代苯乙醛的一种方法。
(2)脂肪族 )脂肪族Claisen重排 重排 脂肪族Claisen重排和芳香族Claisen重排很 相似,是典型的[3,3]迁移。
第六章 重排反应
一、概述
键的破裂 键的形成 键的破裂和形成同时进行 基团在分子内迁移 电子的转移 反应类型与电子转移
基团的迁 移 碳架变化 环的扩大 及缩小 双键位移 电子云重 新排布
在碳链中插入碳原子:
二、重排反应的分类
有机化学中互变异构是常见的,如乙酯丙酮 的酮式与烯醇式互变:
1.按迁移基团迁移的距离分类 (1)1,2迁移 1,2迁移是指迁移基团从一个原子向相 邻的原子迁移。