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第九章 重排反应


OH
-N2
CH2 OH
OH CH3 Ag AgI
I
OH
CH3 or
OH CH3
O-H CH3
OH H
O
OH CH3
H C CH3 OH
C CH3 O
思考 题
1.用C3以下的有机物为原料合成(CH3)3CCH2OH
Me
2.作C3以下的有机物为原料合成 Me
O
O
3.以Me2C CMe2 O
合成 H3C C C(CH3)3
H
5.写出
HO N CH3
H2SO4 (
) 产物及反应历程。
HO N CH3
H2SO4
+
H2O N
CH3
-H2O
+N CH3
H2O
H+2O
N CH3
H+
HO
N CH3
O
N H CH3
(四)Baeyer—Villiger重排
酮类经过氧酸氧化发生重排生成酯,此谓Baeyer-Villiger 重排。常用的过氧酸为过硫酸,过氧乙酸、过氧苯甲酸、过氧
Me H
H2C=C-CHMe2
②由松节油合成樟脑:
HCl
HOAc-H2SO4
OAc H
NaOH
OH 氧化
O
H or 脱氢
反应历程
H
重排
H
H
重排
重排 HOAc
H OAc
H
OAc
OH
O
H
H NaOH
H [O]
脂 肪 族 或 脂 环 族 伯 胺 与 HN02 作 用 时 的 重 排 可 视 为 一 种 WagnerMeerwein重排,只不过作为反应中间体的正碳离子系经由离去基团一 N2+的离去而形成。在脂环胺的场合往往发生扩环或缩环作用,在合成上 用于制备三员环至八员环的脂环化合物。例如:
Me Me C CMe2
OH
Me C CMe3 OH
Me C CMe3 OH
Me2C CMe2 H O
H Me C CMe3 O
Me Me C CMe2
OH
Me C CMe3 OH
Me C CMe3 H Me C CMe3
OH
O
脂环族氨基醇和脂环族卤代醇则发 生扩环或缩环的反应
CH2NH2 HNO2
OAc
OAc
OAc
主要产物
② 扩环重排:
CH2NH2
HNO2
-N2
H
CH2 H
H2O H 重 排
H2O H
CH2 CH2OH
OH
3 缩环重排
NH2
HNO2 -N2
CH2
H
H H2O H 重 排
CH2 H2O
H
OH CH2OH
思考题
1.完成下列反应,请写出主要产物
OH
CHCH3 H2SO4
(
CH3
一船说来,使失去一OH的基团其难易循如下次序:p—甲氧苯基> 苯基>烷基>H。
例1. H3CO
OCH3
Ph C C Ph OH OH
H2SO 4 -H2O
H3CO
OCH3
C C Ph Ph O
例2.
H3C
CH3 C6H5 C C C6H5
H+
OH OH
CH3 C6H5 H3C C C C6H5
OH O+H2
第九章 重排反应
• 分子重排反应的概念:在有机化学反应中,
取代基从一个原子迁移到另一个原子上, 碳骼或者官能团的位置发生变化的一类反 应成为重排反应。
9.1 概 述
前述各章所涉及的各种有机化学反应中,大多数反应仅是底物分子 的某些部分(主要是官能团)发生变化,而分子的其余部分无变化地转移 到产物的分子中,因此反应前后分子的碳酪一般保持不变.但在有些有 机化学反应中,在试剂或介质等的影响下,或发生重键位置的移动或发 生官能团的转移,或发生扩环、缩环作用,或发生基本碳骼的改变等, 这些反应的过程谓分子重排(Molecular Rearrangement)。
O Mg/Et2O
OH
OH OH
H H
OH2OH
OH
O
-H2O
Me2C OH
CMe2 HNO2 Me2C
NH2
OH
CMe2 H N2
Me Me C CMe2
OH
Me C CMe3 OH
Me C CMe3 H Me C CMe3
OH
O
OH NH2
HNO2
CHO
Me2C OH
CMe2 Br
Ag AgBr
OH Me Me
OH
Me H+ Me
O
Me + Me
O
对于某种取代基不同的片呐醇R1R2C(OH)-C(OH)R3R4,在重 排反应中究竟那一个羟基发生迁移?这个有关基团迁移倾向的问题,虽 经多人研究,迄今犹未彻底阐明,因而仍然无法在每个场合都能正确地 预测发生迁移的是那个基团。而且事实上,当取代基团很近似时往往得 到一个混合物。尽管如此,并非没有一般的规律可循,取代基不同的片 呐醇的重排方向系主要决定于下列两个因素: (1)失去一0H的难易 与供电基团相连的碳原子上的一OH易于失去, 由于供电基团使一0H上氧原子的电子云密度增大,从而易于与H+的结 合形成质子化醇,而随后脱水形成的正碳离子也将由于正电荷得到较好 的分散而更趋稳定。
4.用C5以下的有机物为原料合成
O
(三)Beckmann重排
醛肟及酮肟在酸性催化剂(如H2SO4、HCl、P2O5 、 POCl3、 SO2Cl2、p-MeC6H4 SO2Cl、PPA等)作用下发生重排转变为酰 胺,此谓Beckmann重排。
Beckmann重排的特征在于它的立体化学特性,即在不对称酮 肟的重排为反式重排,它是通过羟基与处于反位上的基团发生交换 而进行的:
CH3 C6H5
H3C C
C
+
C6H5
OH
H3C C
C6H5
H+
C C6H5
O+ H CH3
H3C C O
C6H5 C C6H5 CH3
例3.
H
HC
C6H5 C C6H5
H+
OH OH
H HC
OH
H+ H C O
C6H5 C C6H5 +
C6H5 C C6H5 H
H HC
OH
HC O+ H
C6H5 C C6H5
(二)片呐醇重排
在无机酸催化下,连有羟基的碳原子上的烃基带着一对电子转移到 失去羟基的正碳离子上生成不对称酮,此谓片呐醇(Pinacol)重排:
R1
R3
CC
R2
R4
OH OH
例如
H3C
CH3 C

OH

CH3

H3C C

OH
CH3 C CH3 OH
CH3 C CH3 OH
H
-H2O
H+
H+
R1 R2 C C
在适当的条件下能发生分子重排的有机化合物为数甚多,因而颇 难科学地将分子重排加以分类.尽管如此,化学工作者曾提出多种分 类方法。如:按反应机理分类,按元素分类,按分子内重排与分子间 重排分类,按光学活性有无变化分类,按有机化合物的三大类型(脂肪 族化合物、芳香族化合物及杂环化合物)分类及按官能团分类等。
苯基>对-氯苯基>邻—甲氧苯基>间—氯苯基。
例如:
H3C
C6H5 C
C6H5 C CH3
H+
C6H5 C6H5
H3C C
C CH3
OH OH
OH O+H2
C6H5 C6H5
C6H5
H3C C
C +
CH3
OH
H3C C O
C CH3 C6H5
从上述片呐醇重排的种种实例可以看出,该类重徘在有机合成上的 价值在于可以合成一些经由其它方法难以得到的含季碳原子的化合 物。
NH2O H,HCl EtOH,Py Me CO2
Me OH C=N
PO Cl3,Py C6H6(重 排)
NHCOMe
OH
Me CO2
水解
氧化
还原 氧化
O
思考题
1.以苯乙酮为原料合成乙酰苯胺。 2.以苯酚为原料合成已内酰胺
3.以苯为原料合成甲酰苯胺
4.完成下列反应
OH
HN
H+
(
H
HO
)
HN
H+
(
)
Ph Me Me CH CHNH2
HNO2 HO Ac
Ph Me Me CH CHN2 -N2
Ph Me Me CH CH
Ph Me
Me
Me
重排 Me C CH2 + Me CH CHPh + Ph CH CHMe
HO Ac
Ph Me
Me
Me
Me C CH2 + Me CH CHPh + Ph CH CHMe
甲酸、过氧三氟乙酸等。其中过氧三氟乙酸为己知的反应性最
强的过氧酸,而过氧乙酸以及各种取代过氧苯甲酸亦曾被使用
并获得良好的结果。
O OCOR'
R C R + HO OCOR'
RC R
O
O
R'CO2
R C OR
O 研究不对称酮的氧化反应发现,烃基迁移的难易大致循下列次序:
叔烷基>仲烷基~环烷基>节基~苯基>伯烷基>环丙基>甲基。
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