第二十八章 重排反应.pdf

第二十八章重排反应第二十八章重排反应 一一 烃基由碳原子迁移到碳原子上烃基由碳原子迁移到碳原子上 二二 烃基由碳原子迁移到杂原子上烃基由碳原子迁移到杂原子上 三三 烃基由杂原子迁移到碳原子上烃基由杂原子迁移到碳原子上 一 烃基由碳原子迁移到碳原子上一 烃基由碳原子迁移到碳原子上 1 频哪醇重排频哪醇重排 Pinacolic Rearrangement CH3C CH3 OH C CH3 CH3 OH H H2O CH3C CH3 OH C CH3 CH3 OH2 CH3C CH3 OH C CH3 CH3 CH3C CH3 OH C CH3 CH3 H CH3C CH3 O C CH3 CH3 生成最稳定的碳正离子 生成最稳定的碳正离子 H Ph2C OH CH2 OH Ph2CCH2 OH H Ph2CHCH OH Ph2CHCH O 苯基优先迁移 苯基优先迁移 PhHC OH CHPh OH H PhHCCHPh OH Ph2CHCH O H Ph2CHCH OH 应考虑两个问题应考虑两个问题 1 决定哪个羟基离去 一般是能生成最稳定的碳 正离子的羟基离去 决定哪个羟基离去 一般是能生成最稳定的碳 正离子的羟基离去 2 哪一个基团迁移 哪一个基团迁移 C Ph H CPh O Ph C Ph OH CPhH OH Ph C Ph Ph CPhH O 在表面相似条件下重排 产物却不同 在表面相似条件下重排 产物却不同 注意 频哪醇重排机理还不是很清楚 注意 频哪醇重排机理还不是很清楚 40 H2SO4浓H2SO4 频哪醇重排所用的原料可以由醛或酮的双分子还原得到 频哪醇重排所用的原料可以由醛或酮的双分子还原得到 HO OHO H2SO4 H2O OH OH Ph Ph HO OH O Al Hg CH2Cl2 回流 OH OH Ph Ph O O Mg MgCl2 Ph Ph COPh Ph H 频哪醇重排可用于环的扩大 缩小和螺环化合物合成 频哪醇重排可用于环的扩大 缩小和螺环化合物合成 2 半频哪醇重排半频哪醇重排 O Me CH2 Ph IH Ag OC Me CH2Ph OC Me CH Ph NH2H Ph HNO2 OC Ph CH Ph N Me HN Me C O CH2Ph2 O HCN OH CN LiAlH4 OH CH2NH2 OH CH2NH2 HNO2 HCl 61 O 频哪醇重排立体选择性很强 频哪醇重排立体选择性很强 t Bu H OH H H NH2 t Bu OH H N2 H H HNO2 HCl t Bu CHO t Bu H NH2 H H OH t Bu H H N2 OH H t Bu H O N2的离去和烃基的迁移可能是协同进行的 的离去和烃基的迁移可能是协同进行的 3 Wolff重排 伍尔夫重排 重排 伍尔夫重排 反应机理 反应机理 CHR O NN H CR O NN PhCOCHN2 AgO H2O PhCH2CO2H N2 AgO NH4OH PhCOCHN2PhCH2CONH2 N2 OCCHR N2 HO CCH2R O H2O 4 二苯乙醇酸重排二苯乙醇酸重排 1928年年Ingold C K 提出重排机理 提出重排机理 1838年年Liebig J发现 发现 ArCC Ar OO OH ArCC OO OH Ar ArCCO OH O Ar ArCCAr OO ArCCONa OH O Ar NaOH ArCC Ar OO OH O O O OH COOH KOH H2O SeO2 O OOHO COOH KOH H2O H C C H O O H C H COOH OH KOH H2O H迁移 应用实例 应用实例 Cl HCl 莰烯莰烯 外外 2 氯莰烷氯莰烷 Cl HCl Cl 内内 2 氯莰烷氯莰烷 蒎烯蒎烯 1899年 年 Wagner发现 在萜类的反应中环系发生变化 例如 发现 在萜类的反应中环系发生变化 例如 5 Wagner Meewein重排 瓦格纳尔重排 瓦格纳尔 米尔外英 米尔外英 定义 醇或卤代烃在酸催化下进行亲核取代或消除反应 时 烯烃进行亲电加成时发生的重排 定义 醇或卤代烃在酸催化下进行亲核取代或消除反应 时 烯烃进行亲电加成时发生的重排 OH PCl3 萜类化合物中烃基的迁移叫做萜类化合物中烃基的迁移叫做Nametkin H S 重排 区别于 桥链的迁移 现在也包括在 重排 区别于 桥链的迁移 现在也包括在Wagner Meewein重排中 重排中 C CH3 CH3 CCH3CH3 OH H H C CH3 CH3 CCH3CH3 OH2 H H2O C CH3 CH3 CCH3CH3 H C CH3 CCH3CH3 H CH3 C CH3 CCH3CH3 CH3 C CH3 CH3 CCH3 CH2 H C CH3 C CH2 CH3 H CH3 61 31 3 典型的典型的Wagner Meewein重排 重排 3 3 二甲基二甲基 2 丁醇在酸催化 下脱水的反应机理 丁醇在酸催化 下脱水的反应机理 H H H CH3C CH3 CH3 CHCH3 Br SN1 CH3C CH3 CH3 CHCH3 CH3C CH3 CHCH3 CH3 Product CH3C CH3 CH3 CHPh SN1 CH3C CH3 CH3 CHPh Br Product CH3C CH3 CHPh CH3 CH3O ClCH2 CH R 3C R2CH CH3 H 迁移基团迁移顺序 迁移基团迁移顺序 NH2 HNO2 N NOH NH2HNO2 N N OH 48 47 Demyano重排 重排 CH2NH2HNO2 N2 CH2 H2O CH2OH OH NH2 HNO2 N2 H2O H OH CH2OH H Demyano重排也可以归入重排也可以归入Wagner Meewein重排中 重排中 H H OH H2SO4 H Wagner Meerwein重排在合成中的应用 重排在合成中的应用 Wagner Meerwein重排重排 H2SO4 半频哪醇重排重排半频哪醇重排重排 Ac2O 1 HO 345 6 7 10 2 12 O 3 4 5 6 7 10OH H 3 45 6 7 10 2 1 21 SO3HHO 345 6 7 10 2 1 OH SO3H 3 45 6 7 10 21 SO3HO 7 10 34 5 6 二 烃基由碳原子迁移到杂原子上二 烃基由碳原子迁移到杂原子上 1 Hofmann重排 重排 Lossen重排 重排 Curtius重排 重排 Schmidt重排重排 1882年年 霍夫曼霍夫曼 1872年年 罗 森罗 森 Br2 KOHOH Br H2O RNH2CNHRHO O O RCNH2 O RCNHBr C NRBr O RCNHOCOR O C NROCOR O HOCOR OH OCNR OCNR 异羟肟酸酯异羟肟酸酯 1894年年 克尔提斯克尔提斯 1923年 施密特 年 施密特 C NRN O N C NRN O N OCNR EtOH CNH R OH OHNN O RCOH N2 RNH3 H HN3 O HOCNHR O EtOCNHR CO2 1 Hofmann重排重排 CONH2 Br2 PTC NaOH CH2Cl2 25 min PTC Bu4N HSO4 NCO 87 NCO H H2O NH2 2 Lossen重排重排 ArC O Cl H2NOSO2OH Ar C O NHOSO2OHArNH3 ArC O OH NH2OH PPA ArC CH2 NHOHArNH3 3 Curtius 克尔提斯克尔提斯 重排重排 PhCH2CO2Et NH2NH2 CH3CH2OH PhCH2CONHNH2 NaNO2 HCl 0 EtOEt PhCH2CON3 EtOH PhCH2NHCO2Et HCl AcOH PhCH2NH3 Cl 80 N COOH PhO 2P O N3 Et3N t BuOH reflux 23 h N NH CO2Bu t 73 4 Schmidt 施密特施密特 重排重排 Ph CH2 2CO2H NaN3 H2SO4 Ph CH2 2NH2 70 90 Ph CH2 4CO2H NaN3 H2SO4 CHCl3 40 1 h HO3S CH2 4NH2 2 Beckmann重排重排 醛肟或酮肟在酸性试剂作用下重排生成取代酰胺的反应 醛肟或酮肟在酸性试剂作用下重排生成取代酰胺的反应 机理 机理 RCNR RCNR RCONHR H2O R C R N OH R C NHR O H R C R N OH H R C R N OH2 亲核重排 试剂 试剂 H2SO4 HCl PCl5 POCl3 SOCl2 TsCl 甲酸 聚磷 酸等 其作用是将 甲酸 聚磷 酸等 其作用是将OH转变成离去倾向大的基团 转变成离去倾向大的基团 环酮的环酮的Beckmann重排得到扩环产物 重排得到扩环产物 ON HO H2NOH H NH O R C R N OH R C R N OPCl4 PCl5 离去基团 用质子酸用质子酸 极性溶剂中 催化时存在异构化问题 极性溶剂中 催化时存在异构化问题 R和和 R 相差不大时相差不大时 会发生异构化 但会发生异构化 但R CH3 R Ph不会发生异构化不会发生异构化 N OH N O N O POCl3 吡啶吡啶 20 H2SO4 H2O HCl Et2O 98 43 5 2 57 95 R C R N OHR C R N OH H 例 例 3 Baeyer Villiger 拜尔 魏立格 重排 拜尔 魏立格 重排 1900年 年 Baeyer A和和Villiger V发现 发现 O HOOSO3H 过一硫酸 Caro酸 O O 烃基重排次序为烃基重排次序为 受构象 位阻 试剂影响 次序有可 能改变 受构象 位阻 试剂影响 次序有可 能改变 叔烷基 仲烷基 伯烷基 甲基 叔烷基 仲烷基 伯烷基 甲基 烯丙基 烯烃基 伯烷基 烯丙基 烯烃基 伯烷基 苯 烷基 苯 烷基 CPh O C3H CH2Cl2 COPh O CH3 CF3CO3H 例例2 CF3CO3H O AcOEtO O 例例1 反应机理 反应机理 R1 C R2 O R3C O O OH R2 R1 O O O R3 O H B H HB R2 C O O R1 RC R R OOH H RC R R OO H H H2O RC R OR H2O R R O O R H H H RC R O ROH 氢过氧化物在酸催化下的重排反应机理与氢过氧化物在酸催化下的重排反应机理与B V机理相似 机理相似 三 烃基由杂原子迁移到碳原子上三 烃基由杂原子迁移到碳原子上 1 Stevens 斯提文 重排斯提文 重排 PhCOCH2NCH3 CH3 CH2Ph OH PhCOCHNCH3 CH3 CH2Ph PhH2COCHNCH3 CH3 CH2Ph 分子内反应 其可能的机理 分子内反应 其可能的机理 两个自由基生成后同在溶剂 笼中 在逸出前即迅速结合 两个自由基生成后同在溶剂 笼中 在逸出前即迅速结合 PhCOCHNCH3 CH3 CH2Ph PhCOCHNCH3 CH3 CH2Ph Sommelet 萨姆勒特 萨姆勒特 Hauser 霍瑟 重排与霍瑟 重排与Stevens 斯 提文 重排相似 斯 提文 重排相似 其可能的机理为 其可能的机理为 CH2N CH3 3OH CH3 CH2N CH3 2NaNH2 NH3 NCH3 CH3 CH3 H2C NaNH2 NH3