第五章 重排反应

1、Chapter 5,Rearrangement Reaction,第五章 重排反应,重排反应 1. 碳原子到碳原子重排 （1） Wagner-Meerwein重排 （2） Pinacol重排 （3）二苯乙醇酸重排 （4） Favorski重排 （5） Wolff重排及Aendt-Eistert反应,重排反应 2. 碳原子到杂原子重排 （1）Beckmann重排 （2）Hoffman重排 （3）Curtius重排 （4）Schmidt重排 （5）Bayer-Villiger反应,重排反应 3. 杂原子到碳原子重排 （1）Stevens重排 （2）Sommelet-Hauser重排 （3）Witt

2、ig重排 4. s键迁移重排 （1）Claisen重排 （2）Cope重排 （3）Fischer吲哚合成,分子重排反应 分子重排反应就是化学键的断裂和形成发生在同一分子中，引起组成分子的原子的配置方式发生改变，从而形成组成相同、结构不同的新分子的反应。 重排反应中键的断裂和形成的方式有异裂、均裂和环状过渡态三种。,Radical rearrangement,Usually, the rearrangement was classified by the electron property of the moving group,Nucleophilic rearrangement,Electr

3、ophilic rearrangement,第一节 重排反应机理,2020/9/20,1. Nucleophilic rearrangement,2020/9/20,2. Electrophilic rearrangement,2020/9/20,3. Radical rearrangement,1. 反应通式,第一节 碳原子到碳原子重排,一、Wagner-Meerwein重排,2. 反应机理,3. 影响因素 （1）碳正离子形成方式：卤代烃与Lewis酸作用、醇与酸作用、烯烃质子化、胺与亚硝酸作用。 （2）the stereochemistry of the migrating group i

4、s retained, which is in accordance of the Woodward-Hofmann rules.,4.应用特点 （1）醇类的Wagner-Meerwein重排,2020/9/20,Addition of a nucleophile,Loss of a proton,2020/9/20,（2）卤代烃的Wagner-Meerwein重排,Stable cation,2020/9/20,Stable cation,Migratory order of the migration groups,（3）胺类化合物的Wagner-Meerwein重排,2020/9/20,

5、2020/9/20,二、Pinacol Rearrangement,1. 反应通式,X = Cl, Br, I, SR, OTs, OMs, N2+,2. 反应机理,（1）碳正离子的稳定性 the product is usually formed via the most stable carbocation intermediate when the glycol substrate is unsymmetrical;,3. 影响因素,（2）立体化学因素,（3）迁移能力及推广的重排,HPh321,-二酮在浓碱作用下发生重排，生成安息香酸的重排反应称为二苯乙醇酸重排。,三、二苯乙醇酸重排,1

6、. 反应通式,2. 反应机理,3. 影响因素,（1）用苛性碱得到羟基酸，用醇盐则生成酯；,（2）环状二酮生成环状羟基酸,四、Favorski重排,1. 反应通式,2. 反应机理,催化剂的影响,3. 影响因素,由卤代酮制备羧酸衍生物,4. 应用特点,五、 Wolff重排及Arndt-Eistert反应,Wolff rearrangement,1. 反应通式,2. 反应机理,(1) the reaction can be initiated thermally, photolytically, or by transition metal catalysis; (2) freshly prepar

7、ed silver(I)oxide or silver(I)benzoate are best suited for the reaction; (3) if the migrating group has a stereocenter, the stereochemistry remains unchanged (net retention of configuration) after the migration;,3. 影响因素,Examples,Arndt-Eistert synthesis,1. 反应通式,2. 反应机理,羧酸同系化C+1,3. 应用特点,酮肟在酸性催化剂的作用下重排

8、成酰胺的反应称为贝克曼重排。,H+,R-C-NHR,O,=,第三节 碳原子到杂原子重排,一、Beckmann重排,1. 反应通式,重排,互变异构,2. 反应机理,（1）催化剂影响 H2SO4, HCl/Ac2O/AcOH, etc. PPA、POCl3、PCl5、SOCl2、MsCl、TsCl等。,3. 影响因素,（2）溶剂的影响 用极性小或非极性的非质子溶剂，PCl5催化可防止异构化,当溶剂中含有亲核性化合物、分子内含有亲核性官能团、溶剂本身为亲核性化合物，碳正离子与其结合而得不到酰胺 也可用此制备苯并咪唑衍生物,立体专一性,4. 应用特点,二、Hofmann重排,1. 反应通式,2. 反应

9、机理,3. 应用特点,（1）制备C-1伯胺,(2) 因亲核剂不同而产物各异,（3） Curtius Rearrangement,Example,（4） Schmidt Rearrangement,（5） Lossen Rearrangement,Example,酮类化合物被过酸氧化，与羰基直接相连的碳链断裂，插入一个氧形成酯的反应称为拜耳-魏立格（Baeyer-Villiger)氧化重排。,+ CH3COOOH,CH3COOC2H5,40oC,+ CH3COOH,常用的过酸有： （1）一般过酸 + 无机强酸（H2SO4） （2）强酸的过酸 ：CF3COOOH （3）一般酸 + 一定浓度的过氧化

10、氢（产生的过酸立即反应）,（5）拜耳-魏立格氧化重排,反应机理,H+,O-O键断裂,-RCOO- , -H+,R重排,R3C- R2CH- ,RCH2- CH3-,3. 从杂原子到碳原子的重排,Stevens重排,R1 = EWG = Ar, heteroaryl, COR, COOR, CN; Y= CH2, CHR, NH;,base: NaH, KH, RLi, ArLi, RONa, ROK,R4 = CH3, alkyl, allyl, benzyl,CH2COAr,Example,Sommelet-Hauser重排,Wittig重排,Example,4. s-键迁移重排,Clais

11、en重排,（1）Claisen Rearrange,环状过渡态,烯丙基苯基醚,邻烯丙基苯酚,对烯丙基苯酚,互变异构,互变异构,环状过渡态,3,3迁移,3,3迁移,Example,（2）Amino-Claisen Rearrangement,This reaction occurs best when nitrogen is converted to the ammonium salt.,(3) Thio-Claisen Rearrangement,This reaction is often run with a reagent that will convert sulfur to oxyg

12、en following the reaction. An advantage of the thio-Claisen rearrangement is that the precursor can be deprotonated and alkylated.,(4) The Carroll Reaction,Johnson-Claisen重排,Mechanism,Example,Eschenmoser-Claisen重排,Ireland-Claisen重排,The most useful of all Claisen rearrangements. The enolate may be trapped with TMSCl or the enolate may be used direct