20个重要有机反应机理

1、合成中常用的反应以及机理Baeyer-Villiger反应反应机理过酸先与染基进行亲核加成,然后酮染基上的一个姓基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与染基碳原子直接相连的氧原子上，同时发生O-O键异裂。因此，这是一个重排反应+ 0HIIROCR10 H "-C-CxHs+ c6ho3h具有光学活性的3-苯基丁酮和过酸反应，重排产物手性碳原子的枸型保持不变，说明反应属于分子内重排:CMC 0 3H不对称的酮氧化时，在重排步骤中，两个基团均可迁移，但是还是有一定 的选择性，按迁移能力其顺序为：R3C- > RaCH-,Q- > *CHl > ©H > R

2、CHa- > CHj-醛氧化的机理与此相似，但迁移的是氢负离子，得到竣酸。? RCO 3HR-C-H R8 祖泽时(4)ch-ch-coch3CH3gH, *ch=ch-ococh3酮类化合物用过酸如过氧乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸或三氟过氧乙酸等氧化，可在跋基旁边插入一个氧原子生成相应的酯， 其中三氟过氧乙酸是最好的氧化剂。这类氧化剂的特点是反应速率快，反应温度一般在1040c之 间，产率高。0CH3CO3H90%40CH5CO3H cm1O心用一8出5 + C6H582HS2%Beckmann 重排历在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺 酰氯、亚硫酰氯等作

3、用下发生重排，生成相应的取代酰胺，如环己酮历在硫酸作 用下重排生成己内酰胺：H2s。4OH环己酮胎己内酰胺”一 W 一 4V ” 一 聊 W* * * ” ” 吩 * 一 一 ” 一 内反应机理在酸作用下，历首先发生质子化，然后脱去一分子水，同时与羟基处于 反位的基团迁移到缺电子的氮原子上，所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。+H ( + HK O/ O CHN12 / HH2T + OFC RrN=CSi产C-0IIR1NHC-R迁移基团如果是手性碳原子，则在迁移前后其构型不变，例如:t Bu” CH3CIINOHH3SO4CH3cH2O西。at-BuJcNHCCH3反应实例C典、“西0fCP

4、C15八 E JI ET(2)1 C5H5NH -C-CH3X0HCannizzaro 反应凡a位碳原子上无活泼氢的醛类和浓 NaOHE KOHK或醇溶液作用时， 不发生醇醛缩合或树脂化作用而起歧化反应生成与醛相当的酸 （成盐）及醇的混 合物。此反应的特征是醛自身同时发生氧化及还原作用， 一分子被氧化成酸的盐, 另一分子被还原成醇：NaOHHCHO CHQH + bHCO脂肪醛中，只有甲醛和与跋基相连的是一个叔碳原子的醛类，才会发生 此反应，其他醛类与强碱液，作用发生醇醛缩合或进一步变成树脂状物质。HCHO + C 6H5CHO - HCO/ + C 曲CHQH具有a-活泼氢原子的醛和甲醛首先

5、发生羟醛缩合反应，得到无a-活泼氢原子的0-羟基醛，然后再与甲醛进行交叉 Cannizzaro反应，如乙醛和甲醛 反应得到季戊四醇：3HCH0 + CH qCH。OH-HCHO立CCH。ohCCCHaOH)4 + HCO /与，一林修利好川好我学戋花x”玄神,驰也百锌百反应机理醛首先和氢氧根负离子进行亲核加成得到负离子，然后碳上的氢带着 对电子以氢负离子的形式转移到另一分子的跋基不能碳原子上。两期一 + JH夕比0H，也头修利触乔 拜静拜百, 若 /¥*揖*»彻%4*融反应实例0IIC-CHONaOH0HCHCO2NaClaisen酯缩合反应含有a -氢的酯在醇钠等碱性缩合

6、剂作用下发生缩合作用， 失去一分子醇得 到B-酮酸酯。如2分子乙酸乙酯在金属钠和少量乙醇作用下发生缩合得到乙酰 乙酸乙酯。2 CH 38 炉2H$ CH3COCH75%二元竣酸酯的分子内酯缩合见Dieckmann缩合反应。 匕 一 一 尹一!铐安寿'辟 一 百 尹匕餐 一 尹拜片 百 /小"一反应机理乙酸乙酯的a-氢酸性很弱（pK-24.5）,而乙醇钠又是一个相对较弱的碱（乙醇的pK15.9）,因此，乙酸乙酯与乙醇钠作用所形成的负离子在平衡体系 是很少的。但由于最后产物乙酰乙酸乙酯是一个比较强的酸，能与乙醇钠作用形 成稳定的负离子，从而使平衡朝产物方向移动。所以，尽管反应体系

7、中的乙酸乙 酯负离子浓度很低，但一形成后，就不断地反应，结果反应还是可以顺利完成。CH3CO2C2H5 + C H5O-jCH3CO 3C3H5 4- C 3H$DHOIICH3一。一。冉00£祖$+ C 祖 QCH2CO3C2Hj0CH?C-CHCOjCHsC科。0吗-WCHCCg% + c jHjOH件o IIICHwC-CHnCOQiH,常用的碱性缩合剂除乙醇钠外，还有叔丁醇钾、叔丁醇钠、氨化钾、氢化 钠、三苯甲基钠、二异丙氨基锂（LDA）和Grignard试剂等。如果酯的a-碳上只有一个氢原子，由于酸性太弱，用乙醇钠难于形成 负离子，需要用较强的碱才能把酯变为负离子。如异丁酸

8、乙酯在三苯甲基钠作用 下，可以进行缩合，而在乙醇钠作用下则不能发生反应：-y 工2飞；C%两种不同的酯也能发生酯缩合，理论上可得到四种不同的产物，称为混 合酯缩合，在制备上没有太大意义。如果其中一个酯分子中既无a-氢原子，而且烷氧跋基又比较活泼时，则仅生成一种缩合产物。如苯甲酸酯、甲酸酯、草酸 酯、碳酸酯等。与其它含 a-氢原子的酯反应时，都只生成一种缩合产物。NaHCMC。(也 + CH AHj CHjCuHjC-CHCOjCHj 光HCO 炉祖$ + CH3CO3C祖$ " * QH8H18?C祖$+0c6hch2co3ch3 +(cc> Q汨。/祖QN：q为cHdco长祖

9、5 1乃弋.CO3C3HjqHsCH-CO?6H530 85%实际上这个反应不限于酯类自身的缩合，酯与含活泼亚甲基的化合物都可以发生这样的缩合反应，这个反应可以用下列通式表示：?Ig | RC。2c 小 $R-COC3H5 十一CHR - RCCR*CNCORClaisen -Schmidt 反应一个无e氢原子的醛与一个带有e氢原子的脂肪族醛或酮在稀氢氧化钠水溶液或醇溶液存在下发生缩合反应，并失水得到& &不饱和醛或酮：反应机理反应实例CH3COCH3NaOH水溶液Ach=ch-c-ch3 + h2o10% NaOHCH3coe6H5 .水醇溶液o II CH=CH-C-C6H

10、5 + h2o+CHOCH3COCH3N蕾OH水溶液.0 ii ch=ch-c-ch3+ h20Claisen 重排烯丙基芳基醴在高温（200° C）下可以重排，生成烯丙基酚。14och2-ch=ch2200CH 1*。出 一 CH=CHz 7 3d当烯丙基芳基醴的两个邻位未被取代基占满时，重排主要得到邻位产物，两个邻位均被取代基占据时，重排得到对位产物。对位、邻位均被占满时不发生 此类重排反应och2-ch=ch2交叉反应实验证明：Claisen重排是分子内的重排。采用g-碳14C标记 的烯丙基醴进行重排，重排后 g-碳原子与苯环相连，碳碳双键发生位移。两个 邻位都被取代的芳基烯丙

11、基酚，重排后则仍是 a-碳原子与苯环相连。反应机理Claisen 重排是个协同反应，中间经过一个环状过渡态，所以芳环上取代 基的电子效应对重排无影响。从烯丙基芳基醴重排为邻烯丙基酚经过一次3,3s 迁移和一次由酮式 到烯醇式的互变异构；两个邻位都被取代基占据的烯丙基芳基酚重排时先经过一 次3,3s 迁移到邻位（Claisen重排），由于邻位已被取代基占据，无法发生互 变异构，接着又发生一次3,3s 迁移（Cope重排）到对位，然后经互变异构得到 对位烯丙基酚。环状过渡态对慌丙基酚取代的烯丙基芳基醴重排时，无论原来的烯丙基双键是Z-构型还是E-构型，重排后的新双键的构型都是 E-型（反式），这是

12、因为重排反应所经过的 六员环状过渡态具有稳定椅式构象的缘故。怀状近渡态反应实例Claisen重排具有普遍性，在醴类化合物中，如果存在烯内氧基与碳碳相 连的结构，就有可能发生Claisen重排。Ach2=ch-o-ch2-ch=ch2* ch2=ch-ch2-ch2-ch=o?-。比一E=。出 nh4clC国-C 二 CH-CQEt0 ch2-ch=ch2II ICH3-C-CH-CO3EtFavorskii 重排a-卤代酮在氢氧化钠水溶液中加热重排生成含相同碳原子数的竣酸；如为 环状a-卤代酮，则导致环缩小。如用醇钠的醇溶液，则得竣酸酯:此法可用于合成张力较大的四元环反应机理反应实例(1)Na

13、OHCO2H0IIKHCO3(2) CH3-CH-C-CH2Br CH3-CH=CH-CO2HBrFries 重排酚酯在Lewis酸存在下加热，可发生酰基重排反应，生成邻羟基和对羟基芳 酮的混合物。重排可以在硝基苯、硝基甲烷等溶剂中进行，也可以不用溶剂直接 加热进行。A1C1 <0HO=C-R令口、对位产物的比例取决于酚酯的结构、反应条件和催化剂等。例如，用多聚磷酸催化时主要生成对位重排产物， 而用四氯化钛催化时则主要生成邻位 重排产物。反应温度对邻、对位产物比例的影响比较大，一般来讲，较低温度（如 室温）下重排有利于形成对位异构产物（动力学控制），较高温度下重排有利于形 成邻位异构产物

14、（热力学控制）。OHA1C.CHm 25 P coch395%80 85%反应机理O-COCH; - )r -H _ CH3C O-Alcia-* . * " * . . ' W> |反应实例00IIII0-C(CHM-0Alcl3 (1)1*1ch3ch3O-COCH31cb 一 kArA 150。广 1o 0A1C13"AlCVJQ-jCOCH (、'q+ CH3C-O+0,_FT BscQhohOH 00 OHJ.VVch3ch379% o-coch3J-0 大 068%Hofmann 重排（降解）酰胺用澳（或氯）在碱性条件下处理转变为少一个碳原

15、子的伯胺0IIBr2H20RCNH? RN=C=O RNH?NaOHW X，升 . - * .1 * * * N * . ” * .百反应机理0O0|II0H 小 | 介rCNHz + Br2 R-C-NHBr R-C-NBr-BrHaoOHR-N=COHoIIRNHCOH-co3A rnh2 “ W1 W-反应实例(1) (CH3)3CCH2CONH2NaOBr *- (CH3)3CCH2NH2 94%(2)NHNaOClNaOHHCO2HNH3含活泼亚甲基的化合物与醛或酮在弱碱性催化剂有机碱）存在卜缩合得到a,b-不饱和化合物。Z/碱/c=o + ch2 - C=c/ / 、Z*Z , Z

16、 = -CHO , -COR , -COOR，-CN , -NO”1一a E X升反应机理Z/Z血- -CH二,zZ/ZO- zCo + TCH 'J C一CH> “1z一比o.xc=</ z用 w ” 一 w* ” 升反应实例（氨、伯胺、仲胺、叱噬等ZZ12 , -SOR ,-SO2OROHZBH1/士 CCH|77Knoevenagel 反应+ CH2(CO2H)2CH2(CN)2CH=C(CO2H)2PhCH2NH3 0 CH=C(CN)2(3)(4)CH3cH2、c=och3zOH>H0Ac ch3cH2、/CNNCCH2coOEt-C=CC6H6 ,ch/

17、XCOOEt+ CH即2# "VcH=CHN03Gabriel 合成法邻苯二甲酰亚胺与氢氧化钾的乙醇溶液作用转变为邻苯二甲酰亚胺盐，此 盐和卤代烷反应生成N-烷基邻苯二甲酰亚胺，然后在酸性或碱性条件下水解得 到一级胺和邻苯二甲酸，这是制备纯净的一级胺的一种方法。,CO 2H+ rnh2H 或NaOHHO 5 EtOHCO3H有些情况下水解很困难，可以用肌解来代替:HaNNHz 比0 EtOH反应机理邻苯二甲酰亚胺盐和卤代烷的反应是亲核取代反应，取代反应产物的水解过程与酰胺的水解相似。(1)0，时 加 X 兴 一 尹 於肿 一 # 寿 # * 财 骷 奈 好 * 田 百CH3cH2cH

18、2母DMFH+ 或 N2HH2O . EtOHCO祖 rV|+ CH3cH2cHNlco汨Q)+ ClCH2CO2EtDMFH* 或 NaOHH2O , EtOHCO2Hench2co 汨C。2H85%Mannich 反应含有a-活泼氢的醛、酮与甲醛及胺（伯胺、仲胺或氨）反应，结果一个a-活泼氢被胺甲基取代，此反应又称为胺甲基化反应，所得产物称为Mannich碱。0 II R'CCH2R + HCHO + HN(CH3)240H1三一 -C -CH -CH2N(CH3)2RMannich 碱反应机理H3C=O + HN(CH3)2OH+IH+H2C-N CH3 2 -H2C=N(CH3

19、)3r,_Lh?R 工RTcH-CH3N(CH3)2+田one -RrCH-CH2N(CH3)2R焰 A 内 X 一 ” 升 * M " ” " 一 W1 M * * f 反应实例ohcoHCHO + HN(CH3)2 * HC1 - C6H5-C-CH2 CH2N(CH3)Oppenauer 氧化仲醇在叔丁醇铝或异丙醇铝和丙酮作用下，氧化成为相应的酮，而丙酮则还原为异丙醇。这个反应相当于 Meerwein-Ponndof反应的逆向反应。R>HOH + CH3L3 卡曲)33 RR 、C=O +/R0HICH3cHe 氏反应机理CHOH + A1OC(CH3)33 &

20、gt;- CHOAlOC(CH3)3h + (CH3)3COHRJch39 R、剃OC(CH»比CH3CCH3 +/CHOA1OC(CH3)止.： IR/ R RCH、Oycf A1OC(CH3)士CH3Z H,、OH(CH3)式 OHI 一 r CH3CHCH3 十 A1OC(CH3)3oIIc/ R R容，对 船兴 .一 尹 一 一 阴. w ¥ 一 ，一一热 一 一 ，寿毋时反应实例OHch3A1OC(CH3)330II(1) CH<HCH=CHCH=CCH=CH2 ' km 昼丙酮一本ch3cch=chchcch=cCH3cH2皿CH=CH濠&

21、.即汹丙酮一苯oIICH3cH2cH2cH=CHCCH3Pinacol-Pinacolone Rearrangement 重排当片呐醇类在稀KSO存在下加热脱水时发生特殊的分子内部的重排反 应生成片呐酮。如用盐酸、草酸、12/CH3COOHCHCOO降脱水-转位剂以代替HSO 可得相同的结局：脱水 R黑之 国）。-一。一%+HQ（重排）&/|）0*一¥一出.f 共群 加静爸济神我尹静法 希并好竹好.M «餐反应机理反应的关键是生成碳正离子。，2米根重排） »H建W #? ftp* 反应实例3,* （CH3）aC-0（。玛”金之孚, （CH/O-广网 品 J

22、h （3%）0（四甲基乙二尊）（片呐丽）Reformatsky 反应b-羟基酸醛或酮与a-卤代酸酯和锌在惰性溶剂中反应，经水解后得到 酯。?ZnR-C-R1 + XCH2c0四OZnXR-C-CH2CO2EtR，H30+OHR-C-CHCOEtR泽时事一，共一科一 好 事碑 弊静餐淤林 一 舁好事势反应机理首先是a-卤代酸酯和锌反应生成中间体有机锌试剂, 醛酮的染基进行加成，再水解：然后有机锌试剂与0ZnOZnXoCH3=C-OEt - Br£iCH2-C-OEt0iiRCROZnXR-C-CH2CO2EtIT+ OHH" a R-C-CH2CO2EtRr反应实例+ BtC

23、H2c+ ZnOZnBrH3O十OHCH2cO?EtCH2co 四0IlEbOCH3CH-C-OEt + Zn -*BrOZnXH3OCH-CHCO2Et CH-CHCO2EtOHch3ch3Reimer-Tiemann 反应酚与氯仿在碱性溶液中加热生成邻位及对位羟基苯甲酸。含有羟基的唾咻、叱咯、西等杂环化合物也能进行此反应。CHO水物酸对羟基苯甲醛20-35%S-12%常用的碱溶液是氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠水溶液，产物一般以邻位为主，少量为对位产物。如果两个邻位都被占据则进入对位。 不能在水中起反应的 化合物可叱噬中进行，此时只得邻位产物。反应机理首先氯仿在碱溶液中形成二氯卡宾，它是一个缺电子的亲电试剂，与 酚的负离子（n）发生亲电取代形成中间体（田），（m）从溶剂或反应体系中获得一个质子，同时跋基的a-氢离开形成（IV）或（V） , （V）经水解得到 醛。反应实例香丝素邻香丝素酚羟基的邻位或对位有取代基时, 二烯酮产生。例如：常有副产物2,2-或4,4-二取代的环己CHOSandmeyer 反应重氮盐用氯化亚铜或澳化亚铜处理，得到氯代或澳代芳姓:Ar-N? XCu2X2 A