《药物合成反应重排》PPT课件.ppt

第五章 重排反应,定义：受试剂或介质的影响，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称为重排反应。,重排反应类型 (按终点原子电荷分) 缺电子重排 富电子重排 自由基重排,重排反应的应用 形成C-C、C-N、C-O键 定向引入官能团 形成环状化合物,第五章 重排反应 从碳原子到碳原子的重排 从碳原子到杂原子的重排 从杂原子到碳原子的重排 -键迁移重排,第五章 重排反应 从碳原子到碳原子的重排 从碳原子到杂原子的重排 从杂原子到碳原子的重排 -键迁移重排,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 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称为Wagner-Meerwein重排。,莰烯,异冰片,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。,Pinacol重排 机理 基团的迁移能力 Semipinacol重排 立体化学,(一)机理,(二) 基团的迁移能力 1.对称的连二乙醇 芳基烃基 供电子取代芳基吸电子取代芳基,主产物,次产物,94%,6%,2.不对称的连二乙醇 重排的方向决定于羟基失去的难易,羟基离去后碳正离子的稳定性：叔碳仲碳伯碳,72%,28%,羟基位于脂环环扩大或缩小,99%,Trans-二醇,(三) Semipinacol重排,碱性介质 仲醇选择性,环庚酮,环己酮,Tiffeneau环扩大反应 1-氨基甲基环烷醇用亚硝酸处理，经重排形成多一个碳的环烷酮的反应，称为Tiffeneau环扩大反应。,(四)碳正离子1,2-迁移的立体化学 迁移基团 相同位相，同面迁移保留构型为主,终点碳原子 迁移基团在离去基团离子之前发生迁移 构型反转 迁移基团与离去基团邻位交叉且碳正离 子寿命很短 构型保留。,三、苯偶酰-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)的反应称为苯偶酰-二苯乙醇酸型重排反应。,迁移能力：吸电子基取代的芳环 供电子基取代的芳环,79%,甾体缩环,92100%,97%,四、Favorski卤化酮重排 -卤代酮在亲核碱(NaOH,RONa等)存在的条件下，发生重排得到羧酸盐、酯或酰胺的反应称为Favorski卤化酮重排反应。,Favorski卤化酮重排应用 制备碳上多烃基取代羧酸衍生物 合成有张力的脂环烃羧酸衍生物 大环类化合物的缩环,91%,83%,64%,五、Wolff重排 重氮酮在银、银盐或铜存在条件下，或用光照射或热分解都消除氮分子而重排为烯酮，生成的烯酮进一步与羟基或胺类化合物作用得到酯类、酰胺或羧酸的反应称为Wolff重排反应。,75%,49%,Arndt-Eistert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物或转变成同系列酸的衍生物，(如酯或酰胺)的反应。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： 1.酰氯的形成； 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，再转变为羧酸或衍生物。,8492%,84%,第二节 从碳原子 到杂原子的重排,Beckmann重排 Hofmann酰胺重排为胺类 Curtius重排 Schmidt羰基化合物的降解反应 Baeyer-Villiger氧化重排,一、Beckmann重排 酮肟类化合物在酸性催化剂的作用下，重排成取代酰胺的反应称为Beckmann重排。,机理,反式迁移,Beckmann重排的应用 将酮转变为酰胺 确定酮的结构 扩环成内酰胺化合物 制备仲胺,95%,二、Hofmann酰胺重排为胺类 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酰胺重排为胺类反应或称为Hofmann降解反应。,机理,供电性R速度快于吸电性R 重排后R保留原来手性,Hofmann降解反应适用范围 本重排的酰胺包括脂肪、脂环、芳脂、芳香及或杂环等的单酰胺，用以制备各类伯胺。,6571%,芳环邻位有-NH2,-OH等亲核试剂时，可成新环,72%,三、Curtius重排 酰基叠氮化合物在惰性溶液中加热分解为异氰酸酯的反应称为Curtius重排反应。,机理,烃 基迁移与脱氮同时发生 重排不影响迁移基的光学活性,Curtius重排的应用 引入氨基 -COOH-NH2,7681%,四、Schmidt羰基化合物的降解反应 包括三类反应： (一)羧酸和叠氮酸在硫酸或Lewis酸的催化下，得到比原来羧酸少一个碳原子伯胺。,机理与Curtuis重排类似,(二)醛类和叠氮酸在硫酸的催化作用下生成腈类和胺类的甲酰基衍生物。,(三)酮类和叠氮酸在硫酸的催化作用下生成酰胺。,6080%,Hofmann降解 Curtius重排,操作简便 收率较高,Schimidt重排,74%,赖氨酸的制备,五、Baeyer-Villiger氧化重排 酮类用过氧酸(如过氧乙酸、过氧三氟醋酸等)氧化，在烃基与羰基之间插入氧原子而成酯的反应称为Baeyer-Villiger反应。,机理,迁移基团的构型保持不变 迁移基的迁移能力： 叔烷基环己基、仲烷基、苄基、苯基伯烷基甲基,81%,80%,供电子环有利,95%,常用的过氧酸有：,CH3CO3H等 后发现廉价、方便的H2O2/HOAc,9095%,8590%,第三节 从杂原子 到碳原子的重排,从杂原子到碳原子的重排 Steven重排 Sommelet-Hauser重排 Wittig重排,机理,一、Stevens重排 季铵盐分子中连于氮原子的碳原子上具有吸电子的基团取代时，在强碱性条件下，可重排生成叔胺的反应称为Stevens重排反应。,A为： 常用的碱为 NaOH,RONa,NaNH2,CH3SO-CH2Na+等,机理,为分子内重排 迁移基构型保持,Stevens重排的应用 由季铵盐制得烃基叔胺 制备芳烃 制备缩环或螺环化合物,(100%),85%,80%,二.Sommelet-Hauser苯甲基季铵盐重排 苯甲基季铵盐经氨基钠或钾处理后，重排生成邻甲基苯甲基叔胺的反应称为Sommelet-Hauser苯甲基季铵盐重排反应。,机理,9095%,Sommelet-Hauser与Stevens重排 共同点： 季铵盐负碳季铵内翁盐重排,:B,Sommelet-Hauser重排的用途 制备邻甲芳基化合物,79%,76%,三、Wittig醚重排 醚类化合物和烷基锂或氨基钠作用重排生成醇的反应，称为Wittig醚重排反应。,机理,烃基构型可发生改变,基团的迁移能力： CH2=CH-CH2,C6H5CH2- CH3-,CH3CH2-,p-NO2C6H4Ph-,第四节 -键迁移重排,请课后自学,定义： 协同反应中，一个原子或基团从起点原子上的-键越过共轭的电子系统，迁移到分子内的一个新位置上，形成新的 键称为-迁移重排。, 迁移重排的命名 迁移重排可用数字i,j予以分类， i,j分别代表迁移起点原子和终点原子的编号，称作i,j 键迁移重排。,3,3迁移重排 Claisen重排 Cope重排 Fischer吲哚合成,3,3 键迁移重排特点： 类椅式过渡态 同面-同面迁移,内消旋 3,4-二甲基-1,5-己二烯 Z,E-2,6-辛二烯,船式过渡态Z,Z或E,E,一、Claisen重排 烯醇或酚的烯丙基醚当加热到足够高的温度时发生重排而形成C-烯丙基衍生物的反应称Claisen重排。,Claisen重排 脂肪族Claisen重排 芳香族Claisen重排 硫代Claisen重排 氨基Claisen重排,Claisen重排的应用 合成天然有机化合物 醚类芳环上引入烯丙基 合成-不饱和醛类化合物,反式角鲨烯、前腺腺素、生物碱(P311313),二、Cope重排 1,5-