重排反应医学知识讲座专家讲座.pptx

第五章重排反应Rearrangement Reaction重排反应医学知识讲座第1页A:A:重排起点原子重排起点原子,B:,B:重排终点原子重排终点原子,W:,W:重排基团重排基团在同一分子内，一个基团从一个原子在同一分子内，一个基团从一个原子迁移至另一个原子而形成一个新分子迁移至另一个原子而形成一个新分子反应称为重排反应反应称为重排反应重排反应医学知识讲座第2页离子型机理离子型机理 亲核重排亲核重排 亲电重排亲电重排自由基重排自由基重排-键迁移重排键迁移重排 周环机理重排周环机理重排按反应历程分类重排反应医学知识讲座第3页依据起点原子与终点原子相对位置分类依据起点原子与终点原子相对位置分类1,2-迁移1,3-迁移1,4-迁移1,5-迁移3,3-迁移-迁移，实例少重排反应医学知识讲座第4页从碳原子到碳原子重排从碳原子到碳原子重排从碳原子到杂原子重排从碳原子到杂原子重排从杂原子到碳原子重排从杂原子到碳原子重排-键迁移重排键迁移重排按起点原子和终点原子种类分类重排反应医学知识讲座第5页 重排反应机理复杂多样，规律性不强，重排反应机理复杂多样，规律性不强，在此就不罗列讲解了，后续课程会结合在此就不罗列讲解了，后续课程会结合详细重排反应进行讲解，此部分内容仅详细重排反应进行讲解，此部分内容仅供参考供参考第一节第一节 重排反应机理重排反应机理重排反应医学知识讲座第6页一、一、Wagner-MeerweinWagner-Meerwein重排重排第二节第二节 从碳原子到碳原子重排从碳原子到碳原子重排重排反应医学知识讲座第7页(假如R4=H)(假如R2 含一个-氢)R=烷基、芳基或氢1.反应通式重排反应医学知识讲座第8页(假如R4=H)(假如R2 含一个-氢)R=烷基、芳基或氢1.反应通式L重排反应医学知识讲座第9页2 2、反应机理、反应机理重排反应医学知识讲座第10页重排反应医学知识讲座第11页3.3.影响原因影响原因(1)(1)碳正离子稳定性碳正离子稳定性正常反应中间体碳正离子已是最稳定了，不重排重排反应医学知识讲座第12页由仲碳正离子重排成叔碳正离子，更稳定由仲碳正离子重排成苄位碳正离子，更稳定重排反应医学知识讲座第13页重排生成更稳定碳正离子是Wagner-Meerwein重排驱动力重排反应医学知识讲座第14页由卤代烃获取碳正离子(2)(2)碳正离子形成碳正离子形成卤代烃溶于强极性溶剂，或加入Lewis酸，如银离子夺取卤素，形成碳正离子重排反应医学知识讲座第15页 醇与酸作用形成碳正离子醇与酸作用形成碳正离子重排反应医学知识讲座第16页烯烃经质子加成后形成碳正离子烯烃经质子加成后形成碳正离子胺与亚硝酸作用形成碳正离子胺与亚硝酸作用形成碳正离子重排反应医学知识讲座第17页4.4.应用特点应用特点(1)(1)卤代烃卤代烃Wagner-MeerweinWagner-Meerwein重排重排重排反应医学知识讲座第18页(2)醇类化合物醇类化合物Wagner-Meerwein重排重排重排反应医学知识讲座第19页(3)烯烃化合物烯烃化合物Wagner-Meerwein重排重排重排反应医学知识讲座第20页(4)胺化合物胺化合物Wagner-Meerwein重排重排重排反应医学知识讲座第21页重排反应医学知识讲座第22页连二醇类化合物用酸处理时重排生成醛或连二醇类化合物用酸处理时重排生成醛或酮反应，称为酮反应，称为PinacolPinacol重排反应。重排反应。二、二、PinacolPinacol重排重排1.反应通式R=烷基、芳基或氢重排反应医学知识讲座第23页2.2.反应机理反应机理重排反应医学知识讲座第24页重排方向重排方向哪个碳上羟基更轻易离去成为正碳离子？羟基离去后形成碳正离子越稳定羟基离去后形成碳正离子越稳定越有利于重排越有利于重排3.3.影响原因影响原因(1)(1)碳正离子稳定性碳正离子稳定性重排反应医学知识讲座第25页重排反应医学知识讲座第26页重排反应医学知识讲座第27页重排反应医学知识讲座第28页(2)立体化学原因影响迁移基与离去基互成反应式才能迁移重排反应医学知识讲座第29页(3)反应条件影响重排反应医学知识讲座第30页(4)(4)迁移基团迁移能力迁移基团迁移能力芳基芳基 氢氢 乙烯基乙烯基 叔丁基叔丁基 环丙基环丙基 仲烷基仲烷基 伯烷基伯烷基使正电荷稳定（好供电性）取使正电荷稳定（好供电性）取代基迁移倾向大代基迁移倾向大重排反应医学知识讲座第31页重排反应医学知识讲座第32页(94%)(6%)重排反应医学知识讲座第33页4.4.应用特点应用特点(1)Pinacol重排制备Pinacolone重排反应医学知识讲座第34页(2)Semipinacol重排制备酮类化合物重排制备酮类化合物X=Cl、Br、I、SR、OTs、OMs重排反应医学知识讲座第35页-氨基醇类氨基醇类重排反应医学知识讲座第36页重排反应医学知识讲座第37页-卤代醇类卤代醇类重排反应医学知识讲座第38页制备环状酮制备环状酮重排反应医学知识讲座第39页重排反应医学知识讲座第40页三、二苯基乙二酮三、二苯基乙二酮 二苯乙醇酸型重排二苯乙醇酸型重排 二苯基乙二酮二苯基乙二酮(苯偶酰苯偶酰)类化合物用碱处理，生类化合物用碱处理，生成二苯基成二苯基-羟基酸羟基酸(二苯乙醇酸二苯乙醇酸)反应称为苯偶酰反应称为苯偶酰-二苯乙醇酸型重排反应。二苯乙醇酸型重排反应。1.1.反应通式反应通式重排反应医学知识讲座第41页2.2.反应机理反应机理重排反应医学知识讲座第42页4.4.应用特点应用特点(1)(1)制备二芳基乙醇酸制备二芳基乙醇酸重排反应医学知识讲座第43页重排反应医学知识讲座第44页(2)(2)制备环状酮制备环状酮缩小一个碳重排反应医学知识讲座第45页1.1.反应通式反应通式四、四、FavorskiiFavorskii重排重排-卤代酮在亲核碱卤代酮在亲核碱(NaOH,RONa(NaOH,RONa等等)存在条件存在条件下，发生重排得到羧酸盐、酯或酰胺反应称下，发生重排得到羧酸盐、酯或酰胺反应称为为FavorskiFavorski重排重排重排反应医学知识讲座第46页2.2.反应机理反应机理重排反应医学知识讲座第47页重排产物羧羰基保留在哪个重排产物羧羰基保留在哪个碳上？碳上？PK稳定性3.3.影响原因影响原因(1)(1)反应物反应物-卤代酮影响卤代酮影响重排反应医学知识讲座第48页中间体环丙酮开环后形成负碳离子中间体环丙酮开环后形成负碳离子稳定性较高，导向重排产物稳定性较高，导向重排产物共轭结构有利于碳负离子稳定重排反应医学知识讲座第49页取代基少碳负离子较稳定重排反应医学知识讲座第50页重排反应医学知识讲座第51页重排产物重排产物碱NaOH,KOHNaOR,KORNaNH2,KNH2HNR2(2)催化剂影响重排反应医学知识讲座第52页重排反应医学知识讲座第53页4.应用特点(1)由-卤代酮制备羧酸衍生物重排反应医学知识讲座第54页(2)由,-二卤代酮制备,-不饱和羧酸衍生物重排反应医学知识讲座第55页重排反应医学知识讲座第56页重排反应医学知识讲座第57页(3)由-卤代环酮制备少一个碳原子环状羧酸衍生物重排反应医学知识讲座第58页重排反应医学知识讲座第59页重排反应医学知识讲座第60页五、五、WolffWolff重排和重排和Arndt-EistertArndt-Eistert合成合成在光、热或金属化合物催化下，在光、热或金属化合物催化下，-重氮酮重氮酮重排生成烯酮反应称为重排生成烯酮反应称为WolffWolff重排。重排。Wolff重排重排1.反应通式重排反应医学知识讲座第61页Arndt-Eistert合成合成重排反应医学知识讲座第62页2.反应机理重排反应医学知识讲座第63页3.影响原因重排反应医学知识讲座第64页4.应用特点(1)由羧酸制备多一个碳原子酸或其衍生物重排反应医学知识讲座第65页(2)由-重氮酮制备缩环产物重排反应医学知识讲座第66页重排反应医学知识讲座第67页重排反应医学知识讲座第68页第三节第三节 从碳原子到杂原子重排从碳原子到杂原子重排一、一、Beckmann重排重排肟类化合物在酸性催化剂作用下，烃基向氮原子迁移，生成取代酰胺反应，称为Beckmann重排1.反应通式重排反应医学知识讲座第69页2.反应机理重排反应医学知识讲座第70页(1)催化剂影响3.影响原因质子酸(H+)，使肟生成羊离子（羊盐），以促进羟基消除惯用质子酸：H2SO4,HCl,H3PO4，多聚磷酸重排反应医学知识讲座第71页非质子酸，将肟羟基转化为易于脱离基团(离去性强基团)惯用非质子酸：POCl3,PCl5,SOCl2,MeSO2Cl,PhSO2Cl重排反应医学知识讲座第72页(2)溶剂影响(3)酮肟结构影响重排反应医学知识讲座第73页4.应用特点(1)脂环酮肟生成扩环内酰胺重排反应医学知识讲座第74页(2)立体专一性Beckmann重排中，与离去羟基处于反位基团发生迁移，具立体专一性重排反应医学知识讲座第75页(3)制备苯并噁唑或苯并咪唑衍生物重排反应医学知识讲座第76页重排反应医学知识讲座第77页二、二、HofmannHofmann重排重排未取代未取代酰胺与次溴酸钠酰胺与次溴酸钠(或溴与氢氧化钠或溴与氢氧化钠)作用，得到少一个碳原子伯胺反应称为作用，得到少一个碳原子伯胺反应称为Hofmann重排重排1.1.反应通式反应通式重排反应医学知识讲座第78页2.2.反应机理反应机理重排反应医学知识讲座第79页3.3.影响原因影响原因(1)(1)反应条件影响反应条件影响假如R为脂肪取代基，碳原子数小于8重排反应医学知识讲座第80页所用碱用醇钠代替氢氧化钠，重排后异氰酸酯与醇作用得到氨基甲酸酯重排反应医学知识讲座第81页Pb(OAc)4（LTA)，高价碘试剂（苯基二乙酰基碘）等也可促使Hofmann重排发生。重排反应医学知识讲座第82页(2)(2)反应物酰胺结构影响反应物酰胺结构影响重排反应医学知识讲座第83页4.4.应用特点应用特点(1)由酰胺制备少一个碳原子伯胺重排反应医学知识讲座第84页(2)由酰胺制备少一个碳原子氨基甲酸酯重排反应医学知识讲座第85页重排反应医学知识讲座第86页三、三、Curtius重排重排酰基叠氮化合物加热分解为异氰酸酯反应酰基叠氮化合物加热分解为异氰酸酯反应称为称为Curtius重排重排1.1.反应通式反应通式重排反应医学知识讲座第87页2.2.反应机理反应机理重排反应医学知识讲座第88页3.3.影响原因：反应物酰基叠氮化合物制备影响原因：反应物酰基叠氮化合物制备(1)(1)酰卤与叠氮化钠反应酰卤与叠氮化钠反应(2)(2)混合酸酐与叠氮化钠反应混合酸酐与叠氮化钠反应重排反应医学知识讲座第89页(3)(3)酰基肼与亚硝酸反应酰基肼与亚硝酸反应(4)(4)羧酸与二苯基磷酰叠氮羧酸与二苯基磷酰叠氮(DPPA)(DPPA)反应反应重排反应医学知识讲座第90页4.4.应用特点应用特点重排反应医学知识讲座第91页(1)(1)制备伯胺制备伯胺重排反应医学知识讲座第92页(2)(2)制备氨基甲酸酯制备氨基甲酸酯重排反应医学知识讲座第93页重排反应医学知识讲座第94页四、四、Schmidt反应反应(1)(1)反应通式反应通式重排反应医学知识讲座第95页2.2.反应机理反应机理(1)(1)羧酸与叠氮酸反应机理羧酸与叠氮酸反应机理重排反应医学知识讲座第96页4.4.应用特点应用特点(1)(1)由羧酸制备伯胺由羧酸制备伯胺(2)(2)由酮制备酰胺由酮制备酰胺重排反应医学知识讲座第97页重排反应医学知识讲座第98页Hofmann降解降解操作简便操作简便收率较高收率较高Schimidt反应反应Curtius重排重排反应医学知识讲座第99页酮类与过氧酸酮类与过氧酸反应反应，重排转化为酯，重排转化为酯，称为称为Baeyer-Villiger反应反应五、五、Baeyer-Villiger氧化氧化/重排重排1.1.反应通式反应通式重排反应医学知识讲座第100页2.2.反应机理反应机理重排反应医学知识讲座第101页3.3.影响原因影响原因(1)(1)过氧酸过氧酸过氧乙酸三氟过氧乙酸过氧苯甲酸间氯过氧苯甲酸后发觉廉价、方便H2O2/HOAc重排反应医学知识讲座第102页(2)(2)酮结构酮结构烃基迁移能力次序：叔烷基 环己基、仲烷基，苄基、苯基 伯烷基 甲基芳环上有给电子基时，迁移能力增强；有吸电子基时，迁移能力降低重排反应医学知识讲座第103页重排反应医学知识讲座第104页4.4.应用特点应用特点(1)(1)酮转化为酯酮转化为酯重排反应医学知识讲座第105页(2)醛转化为酸或甲酸酯重排反应医学知识讲座第106页重排反应医学知识讲座第107页第四节第四节 从杂原子到碳原子重排从杂原子到碳原子重排一、一、Stevens重排重排季铵盐分子中连于氮原子碳原子上含有吸电季铵盐分子中连于氮原子碳原子上含有吸电子基团取代时，在强碱性条件下，可重排生子基团取代时，在强碱性条件下，可重排生成叔胺反应称为成叔胺反应称为Stevens重排反应。重排反应。1.1.反应通式反应通式 重排反应医学知识讲座第108页2.2.反应机理反应机理3.3.影响原因影响原因(1)碱强弱氮原子-碳上连有吸电子、芳基等能够稳定碳负离子取代基时，可用较弱碱；-碳上连有给电子取代基时，要用较强碱重排反应医学知识讲座第109页3.3.影响原因影响原因(1)季铵盐结构季铵四个取代基中，哪一个取代上-碳形成碳负离子（即终点原子）？碳负离子稳定性大碳负离子稳定性大-碳优先碳优先重排反应医学知识讲座第110页季铵盐四个取代基，哪一个迁移呢？基团形成碳正离子越稳定，迁移能力越强重排反应医学知识讲座第111页4.4.应用特点应用特点(1)(1)由季铵盐制备叔胺由季铵盐制备叔胺二、Sommelet-Hauser重排（不讲）重排反应医学知识讲座第112页三三、Wittig醚重排醚重排醚类化合物和烷基锂或氨基钠作用重排生醚类化合物和烷基锂或氨基钠作用重排生成醇反应，称为成醇反应，称为Wittig醚重排反应醚重排反应1.反应通式重排反应医学知识讲座第113页2.2.反应机理反应机理重排反应医学知识讲座第114页第五节第五节 -键迁移重排键迁移重排协同反应中，一个原子或基团从起点协同反应中，一个原子或基团从起点原子上原子上-键越过共轭键越过共轭 电子系统，迁移电子系统，迁移到分子内一个新位置上，形成新到分子内一个新位置上，形成新 键键称为称为-迁移重排迁移重排重排反应医学知识讲座第115页一、一、Claisen重排重排烯丙基芳基醚加热重排成邻烯丙基芳基醚加热重排成邻烯烯丙基酚类反应称丙基酚类反应称Claisen重排重排1.1.反应通式反应通式重排反应医学知识讲座第116页2.2.反应机理反应机理重排反应医学知识讲座第117页重排反应医学知识讲座第118页4.4.应用特点应用特点(1)(1)在芳环上引入烯丙基在芳环上引入烯丙基(2)(2)脂肪族脂肪族ClaisenClaisen重排重排重排反应医学知识讲座第119页重排反应医学知识讲座第120页二、二、Cope重排重排1,5-二烯类化合物受热时发生二烯类化合物受热时发生3,3 键键迁移重排，得到另一双迁移重排，得到另一双烯丙基衍生物反应称烯丙基衍生物反应称Cope重排重排1.1.反应通式反应通式重排反应医学知识讲座第121页2.2.反应机理反应机理重排反应医学知识讲座第122页3.3.影响原因影响原因可逆反应，反应最终可能得到两种1,5二烯混合物，二者百分比由热力学稳定性控制，热力学稳定性大占优重排反应医学知识讲座第123页氧-Cope重排重排反应医学知识讲座第124页4.4.应用特点应用特点(1)(1)制备不饱和醛或酮制备不饱和醛或酮(2)(2)制备七元和八元环二烯化合物制备七元和八元环二烯化合物重排反应医学知识讲座第125页重排反应医学知识讲座第126页重排反应医学知识讲座第127页