第十五章 分子骨架的重排Skeletal-Rearrangement Reaction

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十五章 分子骨架的重排,Skeletal-Rearrangement Reaction,Skeletal-Rearrangement Reaction:,it refers those reactions in which the carbon skeleton or the position of functional group changed.,For example,重排反应的分类,1、按照分子内或分子间进行分为：,分子内重排,发生重排的原子或原 子团始终没有脱离原来的分子,分子间重排,迁移的原子或原子团在没有重排到新的位置前，就完全与原来的分子脱离,以上两种历程可以通过不同底物的交叉实验得以判别,2、按照所经历的活泼中间体或历程分类：,经过正离子重排,经过负离子重排,经过卡宾,Carbene,、,氮宾,Nitrene,重排,周环重排反应,Pericyclic,自由基重排,Radical,重排反应的分类,Nucleophilic,rearrangement,Electrophilic,rearrangement,Radical rearrangement, etc.,Nucleophilic,rearrangement,重排反应的分类,Electrophilic,rearrangement,Radical rearrangement,3、按元素分类：,从碳原子到另一碳原子（,C,C）,从碳原子到氮原子 （,C,N）,从氮原子到碳原子 （,N C）,从碳原子到氧原子 （,C,O）,从氧原子到碳原子 （,O,C）,其它杂原子与碳原子间重排,4、,其它分类方法（略）,重排反应的分类,第十五章 分子骨架的重排,Skeletal-Rearrangement Reaction,本课程按照活泼中间体或机理进行分类讲解，着重介绍以下几类型反应：,1、经过正离子重排,2、经过负离子重排,3、经过卡宾,Carbene,、,氮宾,Nitrene,重排,4、,s,-,迁移反应（属于周环重排）,1、经过正离子重排,实例分析：,1、经过正离子重排,实例分析：,1、经过正离子重排,实例分析：,1、经过正离子重排,实例分析：,1、经过正离子重排,实例分析：,Stable cation,Stable cation,1、经过正离子重排,瓦格奈尔,-,梅尔外英（,Wagner-,Meerwein,）,重排,1、经过正离子重排,瓦格奈尔,-,梅尔外英（,Wagner-,Meerwein,）,重排,在这些经过碳正离子的重排中，一般为反式迁移，基团迁移的活泼性顺序大致为：,1、经过正离子重排,瓦格奈尔,-,梅尔外英（,Wagner-,Meerwein,）,重排,1、经过正离子重排,瓦格奈尔,-,梅尔外英（,Wagner-,Meerwein,）,重排,1、经过正离子重排,片呐醇（,Pinacol,）,重排,分子内,CC,重排,1、经过正离子重排,片呐醇（,Pinacol,）,重排,分子内,CC,重排,反应经过了一个邻基参与的三元环状碳正离子，因此重排基团和离去的质子化羟基处于反式位置。,1、经过正离子重排,片呐醇（,Pinacol,）,重排,分子内,CC,重排,The stable,cation,formed,superior,Phenyl group,move first,1、经过正离子重排,片呐醇（,Pinacol,）,重排,分子内,CC,重排,不对称的取代乙二醇中，两个羟基中电子云密度大的那个首先质子化。,1、经过正离子重排,片呐醇（,Pinacol,）,重排,分子内,CC,重排,质子化以后，亲核性强的基团优先迁移，总体的迁移基团迁移活泼性顺序如下：,对甲氧基苯基,对甲基苯基,苯基,对溴苯基,烷基,氢,1、经过正离子重排,片呐醇（,Pinacol,）,重排,分子内,CC,重排,质子化以后，亲核性强的基团优先迁移，总体的迁移基团迁移活泼性顺序如下：,对甲氧基苯基,对甲基苯基,苯基,对溴苯基,烷基,氢,Phenyl with electron donor group move first,1、经过正离子重排,捷姆扬诺夫（,Demjanov,）,重排,分子内,C C,重排,1、经过正离子重排,捷姆扬诺夫（,Demjanov,）,重排,分子内,C C,重排,1、经过正离子重排,捷姆扬诺夫（,Demjanov,）,重排,分子内,C C,重排,1、经过正离子重排,捷姆扬诺夫（,Demjanov,）,重排,分子内,C C,重排,1、经过正离子重排,捷姆扬诺夫（,Demjanov,）,重排,分子内,C C,重排,1、经过正离子重排,蒂芬欧捷姆扬诺夫（,Tiffeneau,-,Demjanov,）,重排,分子内,C C,重排,1、经过正离子重排,蒂芬欧捷姆扬诺夫（,Tiffeneau,-,Demjanov,）,重排,分子内,C C,重排,通常经过三元环碳正离子历程，迁移基团从离去基团背后迁移。,1、经过正离子重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,分子内,CN,重排,1、经过正离子重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,分子内,CN,重排,1、经过正离子重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,分子内,CN,重排,The group opposite to,hydroxy,will shift,1、经过正离子重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,分子内,CN,重排,1、经过正离子重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,分子内,CN,重排,1、经过正离子重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,分子内,CN,重排,在不同催化剂作用下，产物形成的中间过程稍微有所不同，酸催化质子化脱水后重排 ，酰卤催化剂则是将羟基酯化后脱去酰氧基,1、经过正离子重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,分子内,CN,重排,1、经过正离子重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,分子内,CN,重排,The shift will keep the,stereostructure,of,chiral,center,1、经过正离子重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,分子内,CN,重排,思考题：下列化合物进行,Beckmann,重排的速率顺序为什么是,1、经过正离子重排,氢过氧化物（,Baeyer,-,Villiger,）,重排,分子内,CO,重排,1、经过正离子重排,氢过氧化物（,Baeyer,-,Villiger,）,重排,分子内,CO,重排,1、经过正离子重排,联苯胺重排,分子内重排,1、经过正离子重排,联苯胺重排,分子内重排,进行两个底物混合的反应，是证实分子间重排或分子内重排的重要依据,1、经过正离子重排小结,瓦格奈尔,-,梅尔外英（,Wagner-,Meerwein,）,重排,片呐醇（,Pinacol,）,重排,邻二醇，酸,捷姆扬诺夫（,Demjanov,）,重排,胺，亚硝酸,蒂芬欧捷姆扬诺夫（,Tiffeneau,-,Demjanov,）,重排,邻氨基醇，亚硝酸,1、经过正离子重排小结,贝克曼（,Beckmann,）,重排,羟肟，酸或,PCl,5,、,RCOCl,催化，,CN,重排,氢过氧化物重排,CO,重排,联苯胺重排,均为分子内重排,Electrophilic,rearrangement,is not so common as,nucleophilic,rearrangement,The transition state is:,2、经过负离子重排,2、经过负离子重排,法沃斯基（,Favorskii,）,重排,反应中究竟以,A,方式开环，还是以,B,方式开环，,则决定于碳负离子的稳定性。,2、经过负离子重排,法沃斯基（,Favorskii,）,重排,2、经过负离子重排,法沃斯基（,Favorskii,）,重排,-,卤代环酮重排得到环缩小的产物，可以用来合成环缩小的羧酸。,2、经过负离子重排,法沃斯基（,Favorskii,）,重排,2、经过负离子重排,法沃斯基（,Favorskii,）,重排,2、经过负离子重排,斯蒂文（,Stevens,）,重排,Structure maintaining,2、经过负离子重排,斯蒂文（,Stevens,）,重排,The,sulfonium,cation does the same,2、经过负离子重排,萨姆勒特,-,霍瑟（,Sommelet,-Hauser,）,重排,2、经过负离子重排,萨姆勒特,-,霍瑟（,Sommelet,-Hauser,）,重排,2、经过负离子重排,魏悌息（,Wittig,）,重排,2、经过负离子重排,魏悌息（,Wittig,）,重排,2、经过负离子重排,弗里斯（,Fries,）,重排分子间,2、经过负离子重排,弗里斯（,Fries,）,重排,2、经过负离子重排,乙醇酸（,Benzil,）,重排,2、经过负离子重排,乙醇酸（,Benzil,）,重排,If,NaOH,is replaced by,NaOMe,or t-,BuONa, -,hydroxycarboxyester,can be produced,2、经过负离子重排,乙醇酸（,Benzil,）,重排,-,Ethandione,with - hydrogen does proceed the condensation reaction instead,2、经过负离子重排小结,法沃斯基（,Favorskii,）,重排,斯蒂文（,Stevens,）,重排,萨姆勒特,-,霍瑟（,Sommelet,-Hauser,）,重排,魏悌息（,Wittig,）,重排,弗里斯（,Fries,）,重排,乙醇酸（,Benzil,）,重排,3、,经过卡宾和乃春的重排,经过,Nitrene,的重排,Hoffmann,重排：酰胺重排成胺,3、,经过卡宾和乃春的重排,经过,Nitrene,的重排,Hoffmann,重排：酰胺重排成胺,实例：,3、,经过卡宾和乃春的重排,经过,Nitrene,的重排,Hoffmann,重排：酰胺重排成胺,如果酰胺的,碳是手性碳，反应后手性碳的构型保持不变,3、,经过卡宾和乃春的重排,经过,Nitrene,的重排,Lossen,重排,Curtius,重排,Schimidt,重排,均为分子内,CN,重排,经过中间体,3、,经过卡宾和乃春的重排,经过,Carbene,的重排,Wolff,重排：,-,重氮酮在,Ag,2,O,存在下，或者光照射下，失去,N,2,，,重排得烯酮,合成增长,一个碳的羧酸,4、,-,迁移反应,库伯（,Cope）,重排 ：,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排,反应产物与反应物中的,键与,键发生了迁移，称为,-,迁移，上例为3，3-,-,迁移,4、,-,迁移反应,库伯（,Cope）,重排 ：,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排,当1,5-己二烯的3,3位上有取代基时，重排反应将导致从单取代双键转化为多取代双键,4、,-,迁移反应,库伯（,Cope）,重排 ：,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排,反应具有高度的立体选择性,4、,-,迁移反应,库伯（,Cope）,重排 ：,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排,例题与习题,4、,-,迁移反应,克莱森（,Claisen,）,重排 ：,烯丙基芳基醚或烯丙基乙烯基醚发生,3,3-,迁移生成醛或酮,4、,-,迁移反应,克莱森（,Claisen,）,重排 ：,烯丙基芳基醚或烯丙基乙烯基醚发生,3,3-,迁移生成醛或酮,习题15-18 请写出下列反应的中间过渡态，从而解释其立体构型的变化。,第十五章 分子骨架的重排,Skeletal-Rearrangement Reaction,1、经过正离子重排,2、经过负离子重排,3、经过卡宾,Carbene,、,氮宾,Nitrene,重排,4、,s,-,迁移反应（属于周环重排）,1、经过正离子重排小结,瓦格奈尔,-,梅尔外英（,Wagner-,Meerwein,）,重排,片呐醇（,Pinacol,）,重排,捷姆扬诺夫（,Demjanov,）,重排,蒂芬欧捷姆扬诺夫（,Tiffeneau,-,Demjanov,）,重排,贝克曼（,Beckmann,）,重排,氢过氧化物重排,联苯胺重排,均为分子内重排,2、经过负离子重排,法沃斯基（,Favorskii,）,重排,a,-,卤代酮重排成羧酸,斯蒂文（,Stevens,）,重排, 季铵阳离子重排成叔胺, 锍阳离子重排成硫醚,萨姆勒特,-,霍瑟（,Sommelet,-Hauser,）,重排, 苄基季铵阳离子重排成邻甲基苄胺,2、经过负离子重排,魏悌息（,Wittig,）,重排, 醚重排成醇,弗里斯（,Fries,）,重排, 羧酸酚基酯重排成邻、对酰基酚,乙醇酸（,Benzil,）,重排, 邻二酮重排成,a-,羟基酸,重排反应在合成中的应用,Aldehydes,and,Ketones,Pinacol rearangement,Tiffeneau,-,Demjanov,rearrangement,Claisen,rearrangement,重排反应在合成中的应用,Alkene,Cope rearrangement,Amide,Beckmann,rearrangement,Alcohol,Wittig,rearrangement,重排反应在合成中的应用,Amine,Hoffmann rearrangement，etc.,Lossen,重排,Curtius,重排,Schimidt,重排,重排反应在合成中的应用,Amine,叔胺,Stevens,重排,邻甲基苄胺,Sommelet,-Hauser,重排,硫醚,Stevens,重排,邻甲基苄硫醚,Sommelet,-Hauser,重排,Diazo,（,偶氮化合物） 联苯胺重排,重排反应在合成中的应用,Acid or ester,Benzilic,acid rearrangement,Favorskii,rearrangement,Wolff,rearrangement,重排反应在合成中的应用,重排反应由于在反应中碳骨架发生了改变，因此，合成中分析起始物与目标物的关系不够明显。需要对反应的变化特征相当熟练才能巧妙地运用。,有些重排反应在合成中是应当避免的，则需要考虑选取合适的起始物以达到预期的目标合成。,