第五章重排反应Rearrangementreaction课件.ppt

1、第五章第五章 重排反应（重排反应（Rearrangement Reaction）所谓重排反应，是指在同一分子内，某一原子或基团从一个所谓重排反应，是指在同一分子内，某一原子或基团从一个原子迁移至另一个原子而形成新分子的反应。原子迁移至另一个原子而形成新分子的反应。A BWA BW其中其中W表示迁移基团，表示迁移基团，A、B分别表示迁移的起点和终点原子，分别表示迁移的起点和终点原子，根据根据A、B之间的位置，可分为之间的位置，可分为1,2迁移及非迁移及非1,2迁移；非迁移；非1,2迁移迁移是指迁移起点和终点之间相隔一个或几个原子的重排，如是指迁移起点和终点之间相隔一个或几个原子的重排，如1,3；

2、1,4；1,5 迁移等重排反应。迁移等重排反应。按反应机理重排反应分为亲核重排、亲电重排及自由基重排。按反应机理重排反应分为亲核重排、亲电重排及自由基重排。（1）亲核重排）亲核重排 在该重排中，迁移基带着一对成键电子在该重排中，迁移基带着一对成键电子向缺电子的原子进行迁移。向缺电子的原子进行迁移。1CCH3CH3CH3CH2NH2HNO2/HN2+CCH3CH3CH3CH2+亲亲核核重重排排CCH3CH3CH3CH2+H2OH+CCH3CH3CH3CH2OH甲基带着一对成键电子向伯碳正离子迁移，生成新的仲碳甲基带着一对成键电子向伯碳正离子迁移，生成新的仲碳正离子，在此过程中，可以将迁移甲基看作

3、是亲核试剂。正离子，在此过程中，可以将迁移甲基看作是亲核试剂。（2）亲电重排）亲电重排 在该重排中，带着正电荷的迁移基团在该重排中，带着正电荷的迁移基团向富电子原子进行迁移。向富电子原子进行迁移。+PhCH2OCH3PhLiPh CH OCH3亲亲电电重重排排Ph CH OCH3LiPh CH OCH3H2OHH迁移甲基以迁移甲基以+CH3形式向碳负离子迁移，在此过程中，可以看形式向碳负离子迁移，在此过程中，可以看2作是亲电试剂。作是亲电试剂。（3）自由基重排）自由基重排 在该重排中，首先形成自由基，然后迁移在该重排中，首先形成自由基，然后迁移基团带着一个电子进行迁移，生成新的自由基。基团带着

4、一个电子进行迁移，生成新的自由基。A BWA BW.例如，例如，PhC(CH3)2CH2CHO在二叔丁基过氧化物引发下，经在二叔丁基过氧化物引发下，经脱酸后，反应产物中重排产物占脱酸后，反应产物中重排产物占50。CCH3CH3CH2PhCHO(t-BuO)2CCH3CH3CH2Ph.CCH3CH3PhCH3夺夺取取氢氢正正常常产产物物 50CCH3CH2PhCH3.rearrangement夺夺取取氢氢CCH3CH2PhCH3H重重排排产产物物503另外，还有一种重排反应不受催化剂的影响，其重排过程不另外，还有一种重排反应不受催化剂的影响，其重排过程不存在离子型或自由基型中间体，存在离子型或自

5、由基型中间体，WA原子间原子间键的断裂与键的断裂与WB原子间新原子间新键的形成为一协同过程，这种重排成为键的形成为一协同过程，这种重排成为迁移重排。迁移重排。第一节第一节 从碳原子到碳原子的重排从碳原子到碳原子的重排从碳原子到碳原子的重排主要包括：亲核从碳原子到碳原子的重排主要包括：亲核1,2-重排及亲电重排及亲电1,2-重排。前者主要包括重排。前者主要包括Pinacol（邻二叔醇或频哪醇）重排及邻二叔醇或频哪醇）重排及Wag-ner-Meerwein重排；后者可以包括重排；后者可以包括Wolff重排和重排和Arndt-Eistert反应；反应；benzil-benzilic acid（二苯基

6、乙二酮二苯基乙二酮-二苯基乙醇酸）重二苯基乙醇酸）重排虽属于亲核排虽属于亲核1,2-重排的范畴，但羰基只有部分正电荷，基团向重排的范畴，但羰基只有部分正电荷，基团向羰基迁移的情况与向正碳离子迁移有所不同。羰基迁移的情况与向正碳离子迁移有所不同。一、一、Wagner-Meerwein rearrangement在质子酸或在质子酸或Lewis酸催化下生成的碳正离子中，烷基、芳基酸催化下生成的碳正离子中，烷基、芳基4或氢从一个原子通过过渡态，迁移至相邻带正电荷碳原子的反或氢从一个原子通过过渡态，迁移至相邻带正电荷碳原子的反应称应称Wagner-Meerwein重排。重排。CCH3CH3CH3CH2B

7、rAlBr3AlBr4CCH3CH3CH3CH2+1,2-烷烷基基迁迁移移CCH3CH3CH3CH2+AlBr4H+CCH3CH3CH3CH2BrCCH3CH3CH3CH转变成更稳定的正离子是重排的一个动力，另外，转变成中转变成更稳定的正离子是重排的一个动力，另外，转变成中性化合物也是重排的一种动力，有时为促进重排，常在离去基或性化合物也是重排的一种动力，有时为促进重排，常在离去基或其其-位上引入活性基团。如庚醇（位上引入活性基团。如庚醇（heptanol）在三苯基膦的作用在三苯基膦的作用5下，经重排、水解得双环下，经重排、水解得双环2.2.1庚醇：庚醇：OHNHTsPh3P/DEADNHTs

8、OPPh3Ph3P=O+NHTsHArCO2OOArNHTs(80%)除此之外，碳正离子也可通过其他方式形成，如烯烃的卤加成，除此之外，碳正离子也可通过其他方式形成，如烯烃的卤加成，氨基的重氮化等形式。氨基的重氮化等形式。+BrBr250 C。BrBr+BrBr6苯苯基基迁迁移移+BrBrBrBrBrBr(100%)用该重排可制备有张力的脂环化合物，如可用甾体化合物用该重排可制备有张力的脂环化合物，如可用甾体化合物16-氨基氨基-D（环）环）-失碳甾体，经亚硝化、重排，同时使失碳甾体，经亚硝化、重排，同时使C、D环环扩环和缩环。扩环和缩环。NH2ABCDMeONaNO2/HOAcMeOCH3O

9、HHH7二、二、Pinacol rearrangement 频哪醇重排频哪醇重排在酸催化下，邻二叔醇失去一分子水，重排成醛或酮的反应在酸催化下，邻二叔醇失去一分子水，重排成醛或酮的反应称称Pinacol重排。重排。OCCRRR ROHOHH+CCRRRRR,R 可可以以为为烃烃基基、芳芳基基或或氢氢反应机理：反应机理：在在H+作用下失去作用下失去一分子水，生成一分子水，生成碳正离子，碳正离子，R作作1,2-迁移，最后失去质子，得到醛或酮。迁移，最后失去质子，得到醛或酮。CCRRR ROHOHH+CCRRRROHO HH+H2OCCRRRROH+R rearrangement8OCCRRRRCC

10、RRRROH+CCRRRROH+H+从重排产物可知，迁移基团是从重排产物可知，迁移基团是R不是不是R，则说明则说明R优先迁移。优先迁移。但产物往往是个混合物，从产物的比例便可以预测何种基团优先但产物往往是个混合物，从产物的比例便可以预测何种基团优先迁移，即基团的迁移能力。迁移，即基团的迁移能力。根据邻二叔醇类化合物的结构特点，可分为四取代、三取代、根据邻二叔醇类化合物的结构特点，可分为四取代、三取代、羟基位于脂环上的邻二叔醇重排及羟基位于脂环上的邻二叔醇重排及Semipinacol重排。重排。1.四取代邻二叔醇的重排四取代邻二叔醇的重排在四取代邻二叔醇结构中，若四个取代基相同，重排反应简在四取

11、代邻二叔醇结构中，若四个取代基相同，重排反应简单，得单一产物：单，得单一产物：.CCOHOHPhPhPhPhTsOH H2OCCOH+PhPhPhPhCCPhPhPhPhO重重排排H+(100%)9若产物不相同，则反应较复杂。在重排反应中何种基团迁移若产物不相同，则反应较复杂。在重排反应中何种基团迁移取决于迁移能力的大小及正碳离子的稳定性。重排反应中的迁取决于迁移能力的大小及正碳离子的稳定性。重排反应中的迁移基团主要包括烷基、芳基和氢。实验证明，三类基团中，通移基团主要包括烷基、芳基和氢。实验证明，三类基团中，通常是芳基的迁移能力大于烷基，氢的迁移能力不确定，有时比常是芳基的迁移能力大于烷基，

12、氢的迁移能力不确定，有时比芳基还要大，有时却比烷基要小；该结论只适用于对称的邻二芳基还要大，有时却比烷基要小；该结论只适用于对称的邻二叔醇重排，对不对称的邻二叔醇的重排不适用。叔醇重排，对不对称的邻二叔醇的重排不适用。（1）对称的邻二叔醇重排）对称的邻二叔醇重排对称的邻二叔醇化合物具有如下结构通式：对称的邻二叔醇化合物具有如下结构通式：CCRRR ROHOH在酸催化下脱去任何一个羟基，得到相同的碳正离子，生在酸催化下脱去任何一个羟基，得到相同的碳正离子，生成何种产物主要取决与成何种产物主要取决与R和和R的迁移能力；在对称的邻二叔醇的迁移能力；在对称的邻二叔醇10重排中，一般来讲，其迁移能力为：

13、芳基重排中，一般来讲，其迁移能力为：芳基烃基，如烃基，如CCOH OHPhPhCCPhPhOCH3CH3PPSE80 C。CCPhPhOCH3CH3+CH3CH3（主主）（次次）PPSE为多聚磷酸三甲基硅酯为多聚磷酸三甲基硅酯当当R和和R均为芳基时，芳环上取代基的性质（释电子或吸电子）均为芳基时，芳环上取代基的性质（释电子或吸电子）和位置可直接影响芳基的迁移能力；当芳环的对位和间位为斥电和位置可直接影响芳基的迁移能力；当芳环的对位和间位为斥电子基时，增加了环上电子云密度，增强了芳基的迁移能力，有利子基时，增加了环上电子云密度，增强了芳基的迁移能力，有利于亲核重排的进行；若芳环的邻位有取代基（释

14、电子基或吸电子于亲核重排的进行；若芳环的邻位有取代基（释电子基或吸电子基）存在时，由于位阻，均使芳基的迁移能力下降，甚至重排不基）存在时，由于位阻，均使芳基的迁移能力下降，甚至重排不会发生。在芳核的任何位置存在吸电子基，均使芳基的迁移能力会发生。在芳核的任何位置存在吸电子基，均使芳基的迁移能力下降，例如：下降，例如：11p-CH3OC6H4C6H4OCH3-pCCOH OHPhPhH+CCPhPhO(C6H4OCH3-p)2(94%)p-CH3OC6H4CC+C6H4OCH3-pPh2O(6%)以对称频哪醇作反应物，测出不同基团的相对迁移能力（以以对称频哪醇作反应物，测出不同基团的相对迁移能力

15、（以苯基迁移能力为苯基迁移能力为1计算）如下：计算）如下：X的的相相对对迁迁移移能能力力XP-OEtP-OMeP-CH3P-Phm-Mem-OMeHP-Clm-Cl迁移迁移能力能力50015.711.51.951.61.00.66012（2）不对称的邻二叔醇重排）不对称的邻二叔醇重排 不对称的邻二叔醇化合物具有结构通式（不对称的邻二叔醇化合物具有结构通式（A）、（）、（B）：）：CCRRRROHOHCCOHOHR4R1R2R3(A)(B)重排方向主要取决于羟基失去后，所生成碳正离子的稳定性。重排方向主要取决于羟基失去后，所生成碳正离子的稳定性。通常与基团迁移能力的大小无关。碳正离子的稳定性顺序

16、为：通常与基团迁移能力的大小无关。碳正离子的稳定性顺序为：叔碳叔碳 仲碳仲碳 伯碳。伯碳。如下列化合物的重排，只得到较稳定的甲基迁移产物，而得如下列化合物的重排，只得到较稳定的甲基迁移产物，而得不到苯基迁移产物。不到苯基迁移产物。13H+CCOH OHPhPhCH3CH3H2OCCOHPhPhCH3CH3+CCPhPhCH3CH3OH+CCOHPhPhCH3CH3+在该反应中，并非甲基的迁移能力比苯基大，而是与两个苯基在该反应中，并非甲基的迁移能力比苯基大，而是与两个苯基共轭的碳正离子较与两个甲基共轭的碳正离子稳定，致使两个羟共轭的碳正离子较与两个甲基共轭的碳正离子稳定，致使两个羟基脱去的机会

17、不均等，因而只有甲基迁移。基脱去的机会不均等，因而只有甲基迁移。再如下列化合物的重排，以得到苯基迁移产物为主。再如下列化合物的重排，以得到苯基迁移产物为主。(p-CH3OC6H4 )2CCOH OHPhPhH2SO4(p-CH3OC6H4 )2CCPhPhO+p-CH3OC6H4 CCPhPhOC6H4OCH3-p(72*%)(28*%)14但是，如果改用别的试剂，也可使迁移能力发生逆转，得到但是，如果改用别的试剂，也可使迁移能力发生逆转，得到不同的产物，如将下列化合物用含痕量硫酸的醋酸或无水不同的产物，如将下列化合物用含痕量硫酸的醋酸或无水Zn2Cl的醋酸处理，主要得到苯基迁移的产物。的醋酸

18、处理，主要得到苯基迁移的产物。(85%)CCOH OHPhPhCH3CH3CCPhPhCH3CH3OAc2O/ZnCl2或或含含痕痕量量H2SO4的的HOAc当邻二叔醇上四个烃基不同时，往往重排得一混合物，无制备当邻二叔醇上四个烃基不同时，往往重排得一混合物，无制备价值。如果通式（价值。如果通式（B）中中R3,R4相同，相同，R1或或R2其中之一为苯硫甲其中之一为苯硫甲基时，由于硫原子的邻位参与作用，得到高选择性的重排产物。基时，由于硫原子的邻位参与作用，得到高选择性的重排产物。CH3CCOH OHBuBuCH2SPhCF3SO3SiMe3CH3CCBuBuCH2SPhO152.三取代邻二叔醇

19、重排三取代邻二叔醇重排在三取代邻二叔醇结构中，其中一个羟基为叔羟基，另一个在三取代邻二叔醇结构中，其中一个羟基为叔羟基，另一个为仲羟基，重排反应随反应条件的不同而得到不同产物；如在为仲羟基，重排反应随反应条件的不同而得到不同产物；如在酸性条件下重排时，叔羟基先质子化后离去，仲碳上所连的氢酸性条件下重排时，叔羟基先质子化后离去，仲碳上所连的氢原子或基团发生迁移。如下列化合物在酸催化下重排，得氢迁原子或基团发生迁移。如下列化合物在酸催化下重排，得氢迁移产物醛或酮。移产物醛或酮。PhPhCH3CCOHHHCl(g)25 ,3h。CPhPhCH3CCHO(90%)OHOHOCH3(CH2)4OCH2C

20、CH2OHCH3TsOH/C6H6OCH3(CH2)4OCH2CHCHOCH3(80%)如欲使仲羟基消除，叔碳上所连的基团迁移，可对邻二叔醇选如欲使仲羟基消除，叔碳上所连的基团迁移，可对邻二叔醇选16择磺酰化，仲羟基优先生成磺酸酯。该单磺酸酯在碱催化下择磺酰化，仲羟基优先生成磺酸酯。该单磺酸酯在碱催化下磺酸酯基离去，同时叔碳上基团发生迁移得酮。磺酸酯基离去，同时叔碳上基团发生迁移得酮。OHC CHOHRRRRSO2ClC CHOHRRROSO2RBC CHORRROSO2RR C CHR2O3.羟基位于脂环上的邻二叔醇重排羟基位于脂环上的邻二叔醇重排羟基位于脂环上的邻二叔醇化合物在酸或羟基位于

21、脂环上的邻二叔醇化合物在酸或Lewis酸的催化下酸的催化下发生重排，生成三类酮：发生重排，生成三类酮：扩环脂肪酮扩环脂肪酮 螺环酮螺环酮 与骨架结构与骨架结构相对应的酮。相对应的酮。下列化合物中的一个羟基直接和脂环相连，重排后得到扩环下列化合物中的一个羟基直接和脂环相连，重排后得到扩环脂肪酮。脂肪酮。17COHOHPhPhH2SO4/Et2Or.t.,3hPhPhO(99%)具有下列结构的邻二叔醇重排时，生成螺环类化合物。具有下列结构的邻二叔醇重排时，生成螺环类化合物。OHOH0.2mol/L SnCl4/HC(OMe)320 ,5min。CO(90%)甲基顺式甲基顺式-1,2-环己二醇重排时

22、，氢发生迁移，得甲基环己酮。环己二醇重排时，氢发生迁移，得甲基环己酮。OHOHCH30.4mol/L SnCl4/CH2Cl2(PhO)2CHOEt ,0 r.t.。COCH318该重排在甾类药物研究中有所应用。如下列化合物在酸催化该重排在甾类药物研究中有所应用。如下列化合物在酸催化下发生氢迁移重排，得雌酚酮类。下发生氢迁移重排，得雌酚酮类。HOOHOHOH+HOOO在脂环系统中，若两个羟基均处于同一脂环上，且呈顺式，在脂环系统中，若两个羟基均处于同一脂环上，且呈顺式，此时，离去基团（此时，离去基团（OH2）与迁移基团互成反式，经重排得相与迁移基团互成反式，经重排得相应的酮；若两个羟基呈反式，

23、发生应的酮；若两个羟基呈反式，发生键迁移，得缩环产物。键迁移，得缩环产物。CH3CH3OHOHH+CH3CH3OH2OH+H+CH3CH3Ocis-二二醇醇19CH3CH3OHOHtrans-二二醇醇H+CH3CH3OHOH2+CH3OH+CH3H+CH3CCH3O从从7,8-二苯基二苯基-7,8-苊二醇顺、反异构体重排中苊二醇顺、反异构体重排中可以看出：顺式反应物中迁移苯基和离去基可以看出：顺式反应物中迁移苯基和离去基（OH2）互成反式，其反应速度比反式反应物大互成反式，其反应速度比反式反应物大6 倍。倍。PhPhOHOHPhPhOHHOH+H+PhPhOH2OHPhPhHOOH2+PhPh

24、O快快慢慢204.Semipinacol rearrangement从邻二叔醇重排反应机理看，生成酮的重排过程中先消除一从邻二叔醇重排反应机理看，生成酮的重排过程中先消除一个羟基，生成了个羟基，生成了位碳正离子的中间体，在发生重排反应。因此，位碳正离子的中间体，在发生重排反应。因此，凡能生成相同中间体的其他类型反应物凡能生成相同中间体的其他类型反应物,均可进行类似的均可进行类似的Pinacol重排，得到酮类化合物。这类重排称重排，得到酮类化合物。这类重排称Semipinacol重排。重排。OHCCRRRRLLOHCCRRRR+CCRRRRO(L=NH2,X,SPh,OH 或或环环氧氧基基等等)

25、如如-卤代醇在银盐作用下脱卤可进行卤代醇在银盐作用下脱卤可进行Semipinacol重排。重排。OHClCCHPhPhBrAgNO2/EtOHr.t.ClCCHPhPhOorythro(赤赤)threo(苏苏)78%65%21脂环脂环-胺基醇经重氮化、失去氮气后进行扩环胺基醇经重氮化、失去氮气后进行扩环,发生发生semipinacol重排。该反应又称重排。该反应又称Tiffeneau-Demyanov扩环。扩环。HOCH2NH2HNO2O(61%)-羟基硫醚类在羟基硫醚类在Cl-作为电解质的溶液进行电解氧化，发生作为电解质的溶液进行电解氧化，发生Semipinacol重排，得相应的重排或扩环产

26、品。重排，得相应的重排或扩环产品。OHPhCCHSPhPhPhCH2Cl2/10%MeOH/R4NCl电电解解氧氧化化CCHPhPhPhO(83%)HOPhSPhCH2Cl2/10%MeOH/R4NCl电电解解氧氧化化OPh(78%)22反应机理：反应机理：Cl2eCl+H+OPh+HOPhSPhCl+HOPhSPhCl+PhSClHOPh磺酸酯与羟基或甲氧基相比，是一个很好的离去基团，重排磺酸酯与羟基或甲氧基相比，是一个很好的离去基团，重排(82%)OHOMeOMeMe2SO2Cl/Et3N/THF25 ,24hC。(85%)OMs10eq.NaI/DMFO产物较纯，适用于对酸敏感化合物的重

27、排。产物较纯，适用于对酸敏感化合物的重排。具有环氧结构的化合物在开环时，也能发生具有环氧结构的化合物在开环时，也能发生Semipinacol重排。如下化合物重排时，发生苯基迁移，得高收率的产物。重排。如下化合物重排时，发生苯基迁移，得高收率的产物。23OPhCH3HOHOHPhOCH3(99%)(syn:anti=85:15)当脂环羟基邻位上具有双键时，在酸或碱催化下，在羟基当脂环羟基邻位上具有双键时，在酸或碱催化下，在羟基位位生成碳正离子，同样能发生生成碳正离子，同样能发生Semipinacol重排生成螺环酮。重排生成螺环酮。CH3+OOHCH3HOOOOCH3CH3CH3CH3+(30 :

28、1)OMeOMeOTMsTMSOTfDTBMP(过过量量)/CH2Cl223。COMeTMSO+OOMe(95%)24三、二苯基乙二酮三、二苯基乙二酮-二苯基乙醇酸型重排二苯基乙醇酸型重排-二酮用强碱处理发生重排，生成二酮用强碱处理发生重排，生成-羟基乙酸盐，例如：羟基乙酸盐，例如：CCOOKOH/EtOHCOHCOO二二苯苯基基乙乙二二酮酮 二二苯苯基基乙乙醇醇酸酸盐盐由于二苯基乙二酮重排成二苯基乙醇酸盐最为著名，故此反应由于二苯基乙二酮重排成二苯基乙醇酸盐最为著名，故此反应称二苯基乙二酮称二苯基乙二酮-二苯基乙醇酸（二苯基乙醇酸（benzil-benzilic acid）型重排。型重排。C

29、COOArArOHCCOOArArOHCCOArOHOArCCOArOHOAr慢慢25生成稳定的羧酸盐是反应的动力，反应速度与生成稳定的羧酸盐是反应的动力，反应速度与-二酮及碱浓度二酮及碱浓度成正比。成正比。该重排反应是制备二芳基乙醇酸的常用方法，所用原料该重排反应是制备二芳基乙醇酸的常用方法，所用原料-芳二芳二酮是由芳醛经安息香缩合，并进一步氧化制备。酮是由芳醛经安息香缩合，并进一步氧化制备。CCOOArArCCOOArArHOH 若用醇盐（若用醇盐（ROM）取代苛性碱，其重排产物为相应的酯。如取代苛性碱，其重排产物为相应的酯。如在干燥苯中将二苯基乙二酮用在干燥苯中将二苯基乙二酮用Me3CO

30、K/Me3COH处理，得到处理，得到93的二苯基乙醇酸叔丁酯。的二苯基乙醇酸叔丁酯。CCOOArArMe3COK/Me3COHCArArOHCOOCMe3在该反应中所用醇盐应满足两个条件：在该反应中所用醇盐应满足两个条件：26 羟基羟基-位不宜有氢原子，以避免该醇盐提供氢负离子将芳基位不宜有氢原子，以避免该醇盐提供氢负离子将芳基乙二酮还原成乙二酮还原成-羟基酮类。羟基酮类。CCOOArAr+R2CH OR2C=OCCOOArArH+不能使用酚盐（不能使用酚盐（ArOMArOM），），因为其碱性不足以使因为其碱性不足以使-芳二酮发芳二酮发生重排。生重排。取代或不取代对称芳基乙二酮类的重排，取决于

31、中间体的形取代或不取代对称芳基乙二酮类的重排，取决于中间体的形成。当成。当Z为吸电子基时，以生成中间体（为吸电子基时，以生成中间体（a）为主，此时，以取代为主，此时，以取代苯基迁移为主，如苯基迁移为主，如Z为为m-Cl时，间氯苯基的迁移为时，间氯苯基的迁移为81；当；当Z为为释电子基时，以形成中间体（释电子基时，以形成中间体（b）占优势。此时以苯基迁移为主。占优势。此时以苯基迁移为主。CCOOCCOOZZOHOH(a)(b)27如对甲氧基苯基的迁移率仅为如对甲氧基苯基的迁移率仅为31（即苯基迁移率为（即苯基迁移率为69），），因此，不对称芳基乙二酮的重排产物为一混合物，故合成上常因此，不对称芳

32、基乙二酮的重排产物为一混合物，故合成上常用对称芳基乙二酮进行该类重排用对称芳基乙二酮进行该类重排。CCOOOCH3H3COKOH/C2H5OH-H2OCOCH3OCH3OHCOOH(92%)脂环族中环己二酮类通过该类重排，发生缩环生成脂环族中环己二酮类通过该类重排，发生缩环生成1-羟基羟基-1-环戊烷甲酸类。环戊烷甲酸类。(92%)OSeO2OOKOH(79%)HOHOOC28甾体化学中利用该重排反应，使结构中某个环缩小。如先在甾体化学中利用该重排反应，使结构中某个环缩小。如先在甾体化合物结构中引入甾体化合物结构中引入-二酮结构，碱性条件下重排，即得相应二酮结构，碱性条件下重排，即得相应缩环产

33、物。缩环产物。OC8H17OKOH/C3H7OH H2OC8H17OHHOOC(92%100%)OOOHOOOHOHOOOHHOOC29不对称不对称-二酮进行该类重排时，也可得到单一产物。如下列二酮进行该类重排时，也可得到单一产物。如下列化合物在碱性条件下，酰胺基发生亲核化合物在碱性条件下，酰胺基发生亲核1,2-迁移，得重排产物。迁移，得重排产物。用同位素标记法可证实，在该重排反应中只有酰胺基发生迁移，用同位素标记法可证实，在该重排反应中只有酰胺基发生迁移，为一级反应，反应速度取决于苛性碱的浓度。为一级反应，反应速度取决于苛性碱的浓度。CH2 C C CNH2OOOHOHROHCH2 C C

34、CO2H OOHR CNH2O(R=H,Me,MeO)四、四、Favorski重排重排-卤代酮在碱（卤代酮在碱（NaOH，RONa，HNRR）催化下脱去卤素催化下脱去卤素原子，重排为羧酸或其衍生物的反应称原子，重排为羧酸或其衍生物的反应称Favorski重排。重排。30根据所用的碱的不同，可分别得到相应的羧酸、酯或酰胺。根据所用的碱的不同，可分别得到相应的羧酸、酯或酰胺。PhCH2 C CH2ClRONaPhCHCH2 C ORPhCH2CH2 C OROOH+OOClROCOOH单从反应前后结构变化的表象看，好像是羰基所连烷基作单从反应前后结构变化的表象看，好像是羰基所连烷基作1,3-迁移，

35、取代了卤原子所致，但与下列实验不符。迁移，取代了卤原子所致，但与下列实验不符。OClRO*1234561,2-C标标记记 氯氯化化环环己己酮酮COROCORO+*AB1 :131如果如果C-6向向C-2迁移，应只有迁移，应只有A一种产物，但实验却得一种产物，但实验却得A、B两种产物，且数量相等。这一结果提示：在中间体结构中羰基两种产物，且数量相等。这一结果提示：在中间体结构中羰基双侧的两个双侧的两个碳具有相同开环地位，即中间体的结构应为环丙酮。碳具有相同开环地位，即中间体的结构应为环丙酮。OCl126COROCORO*ROOCl*O*S 2N1,6-开开环环1,2-开开环环ROROAB32五、

36、五、Wolff重排和重排和Arndt-Eistert反应反应-重氮酮经加热、光解或在某些金属等催化剂作用下脱去一重氮酮经加热、光解或在某些金属等催化剂作用下脱去一分子氮气后重排成烯酮的反应称分子氮气后重排成烯酮的反应称Wolff重排。其烯酮进一步反应重排。其烯酮进一步反应生成羧酸、酯、酰胺或酮。生成羧酸、酯、酰胺或酮。RCCRON=N+RCCRO.C=C=ORRH2OCRRCRRHCOOHHCOORROHRNH2HCONHRh,O2CO2CRRCRRO脂环烃的脂环烃的-重氮酮经光分解、重排得到重氮酮经光分解、重排得到缩环产物。缩环产物。33MeMeN2OMeOhr.t.,h,4hMeMeCOO

37、Me(84%)OMeON2hN2COH2OCOOH重排生成的脂环烯酮在氧气的存在下经光照，释放出重排生成的脂环烯酮在氧气的存在下经光照，释放出CO2，生成环酮。生成环酮。(42%)ON2h,CH2Cl240min,78 ,。CN2COh,O2/CH2Cl240min,78 ,78 10 ,20min。CO34抗抗HIV病毒药物病毒药物Oxetanocin可通过该重排而制得中间体，经可通过该重排而制得中间体，经还原、脱保护而制得产品。还原、脱保护而制得产品。NNNNON2OTBSOh(280nm),MeOH36%NNNNOTBSOCO2MeNH2NH2NaBH4,EtOH74%脱脱保保护护NNN

38、NOHONH2OHWolff重排除光解外，也可用某些金属催化剂进行热重排。如重排除光解外，也可用某些金属催化剂进行热重排。如在銠催化下通过该重排，可顺利地合成吲哚酮。在銠催化下通过该重排，可顺利地合成吲哚酮。35NH3COOCH3N2ORh2(OAc)4/CH3CNNH3COCH3O(87%)由于由于-重氮酮不易制备，使该重排反应受到一定限制。重氮酮不易制备，使该重排反应受到一定限制。Amdt-Eistert等用酰氯与重氮甲烷反应得等用酰氯与重氮甲烷反应得-重氮酮，再经重氮酮，再经Wolff重排，生重排，生成比原酰氯多一个碳原子的羧酸，该反应称成比原酰氯多一个碳原子的羧酸，该反应称Amdt-E

39、istert反应。反应。COOHSOCl2COClCH2N2COCHN2(85%92%)Ag2O/H2O(80%85%)CH2COOH36第二节第二节 从碳原子到杂原子的重排从碳原子到杂原子的重排该重排反应是迁移基带着一对电子从碳原子迁移到杂原子，该重排反应是迁移基带着一对电子从碳原子迁移到杂原子，如氮、氧、硫等原子上，其中以迁移到氮原子上者较为重要，如氮、氧、硫等原子上，其中以迁移到氮原子上者较为重要，在迁移的同时，氮原子上消除离去基团，形成新的在迁移的同时，氮原子上消除离去基团，形成新的CN键。键。一、一、Beckmann重排重排醛肟或酮肟在酸性催化剂作用下重排成取代酰胺的反应称醛肟或酮肟

40、在酸性催化剂作用下重排成取代酰胺的反应称Beckmann重排。重排。CRR1NOHHANHRCRO关于重排反应机理研究得较多，比较公认的反应机理如下：关于重排反应机理研究得较多，比较公认的反应机理如下：首先在，酸催化下，肟羟基变成易离去的基团，然后羟基反位的首先在，酸催化下，肟羟基变成易离去的基团，然后羟基反位的基团进行迁移，与此同时，离去基团离去，生成碳正离子，并立基团进行迁移，与此同时，离去基团离去，生成碳正离子，并立37即与反应基团，然后羟基反应介质中的亲核试剂（如即与反应基团，然后羟基反应介质中的亲核试剂（如H2O）作作用，生成亚胺，最后经异构化而得取代酰胺。用，生成亚胺，最后经异构化

41、而得取代酰胺。CRR1NOHHArearrangementCRNR1+H2OH+CRNR1OHNHRCRO为了有效地进行为了有效地进行Beckmann重排，选择适当的反应条件，对重排，选择适当的反应条件，对反应速度、收率及酰胺异构体的比例都有很大影响。对此，结合反应速度、收率及酰胺异构体的比例都有很大影响。对此，结合上述反应机理作如下分析。上述反应机理作如下分析。1.催化剂催化剂酮肟重排常用的催化剂有以下几类：矿物酸（酮肟重排常用的催化剂有以下几类：矿物酸（H2SO4,HCl,多聚磷酸）、有机酸（三氟磺酸）、多聚磷酸）、有机酸（三氟磺酸）、Lewis酸（酸（BX3,AlX3,TiCl438Zn

42、Cl2,Re2O7）、）、氯化剂或酰氯（氯化剂或酰氯（POCl3,PCl5,SOCl2,MeSO2Cl,等）。它们的作用是使肟羟基转变成活性离去基团，以利于氮等）。它们的作用是使肟羟基转变成活性离去基团，以利于氮-氧键的断裂。氧键的断裂。2.溶剂溶剂重排反应中的溶剂，在反应过程中既起到反应介质的作用，也重排反应中的溶剂，在反应过程中既起到反应介质的作用，也起催化剂的作用，其催化作用与溶剂的质子亲和力呈正相关系。起催化剂的作用，其催化作用与溶剂的质子亲和力呈正相关系。在极性质子性溶剂中，若用质子酸催化，常使不对称肟发生异构在极性质子性溶剂中，若用质子酸催化，常使不对称肟发生异构化，重排后得到酰胺

43、的混合物。化，重排后得到酰胺的混合物。3.酮肟的结构酮肟的结构从反应历程可知，与氮上的羟基处于反位的烃基迁移占优势。从反应历程可知，与氮上的羟基处于反位的烃基迁移占优势。因此，在不发生异构化的重排条件下，从酮肟的结构就能预测其因此，在不发生异构化的重排条件下，从酮肟的结构就能预测其重排主要产物。重排主要产物。39如芳酯酮肟重排时主要得到芳基迁移的芳胺酰化产物。如芳酯酮肟重排时主要得到芳基迁移的芳胺酰化产物。NOPhMeNBSCH3 C NH PhO但芳醛肟在不同的反应条件下可得到氢迁移重排产物的芳酰但芳醛肟在不同的反应条件下可得到氢迁移重排产物的芳酰胺或苯腈。胺或苯腈。PhCH=NOHZnCl

44、2(1:1)MW,20min,140。CAlI3/MeCNph C NH2PhCNO二、二、Hofmann rearrangement氮上无取代基的酰胺用卤素（溴或氯）及碱处理，脱羧生成氮上无取代基的酰胺用卤素（溴或氯）及碱处理，脱羧生成伯胺的反应称伯胺的反应称Hofmann重排；由于产物比反应物少一个碳原子，重排；由于产物比反应物少一个碳原子，40故此类反应又称故此类反应又称Hofmann降解反应。降解反应。RCONH2NaOBrR N=C=ORNH2+H2O重排反应机理：重排反应机理：RCONH2Br2RCONHBrOHR C N BrO.R N=C=O/OHH2ORNH2+CO32-CH

45、3OHRNHCO2CH3NaOH/H2ORNH2 Na2CO3 CH3OH+当酰胺的结构类似物异羟肟酸（当酰胺的结构类似物异羟肟酸（RCONHOH）或其衍生或其衍生物与碱共热，经过类似物与碱共热，经过类似Hofmann重排的反应，生成少一个碳原重排的反应，生成少一个碳原子伯胺的反应，称子伯胺的反应，称Lossen重排。重排。41R C NHOHOOHR C N OHO.R N=C=O+OHH2ORNH2三、三、Curtius rearrangement酰基叠氮化合物加热分解生成异氰酸酯的反应称酰基叠氮化合物加热分解生成异氰酸酯的反应称Curtius重排。重排。OR C N3,N2R N=C=O

46、反应若在非质子溶剂（如苯及氯仿）中进行，可得到较高的收反应若在非质子溶剂（如苯及氯仿）中进行，可得到较高的收率的异氰酸酯；若在溶剂水、醇或胺中进行，其产物分别是胺、率的异氰酸酯；若在溶剂水、醇或胺中进行，其产物分别是胺、氨基甲酸酯和取代脲。氨基甲酸酯和取代脲。ORNH2R C N3R N=C=OH2OROHRNH2RNHCOORRNHCONHR42该重排机理与该重排机理与Hofmann重排很相似。重排很相似。CNN NR.ON2O=C=N R酰基叠氮化合物的分解温度通常在酰基叠氮化合物的分解温度通常在100左右，该重排反应几左右，该重排反应几乎适用于所有类型的羧酸（包括脂肪、脂环、芳香、杂环及

47、不饱乎适用于所有类型的羧酸（包括脂肪、脂环、芳香、杂环及不饱和酸）及含有多官能团羧酸所形成的酰基叠氮化合物，其主要制和酸）及含有多官能团羧酸所形成的酰基叠氮化合物，其主要制备方法及其备方法及其Curtius重排可见下列例子。重排可见下列例子。1.酰氯与叠氮化钠反应及其重排酰氯与叠氮化钠反应及其重排R C OR C OClORNaN3NaN3R C N3 O43例如：例如：N3 NNCO2CH3COClNaN3/CH3COCH3/H2O0。CNNCO2CH3COC6H6NNCO2CH3NH2(86%)2.酯与叠氮化钠或二苯基磷酰叠氮反应及其重排酯与叠氮化钠或二苯基磷酰叠氮反应及其重排OHNCO2

48、EtNaN3or DPPA/Et3NOHNCON3OHNN=C=O(90%)3.混酸酐与叠氮化钠反应及其重排混酸酐与叠氮化钠反应及其重排在三乙胺存在下，羧酸与氯甲酸酯先生成混酸酐，再与叠氮在三乙胺存在下，羧酸与氯甲酸酯先生成混酸酐，再与叠氮化钠反应。化钠反应。R C ON3OH+C OClOEtEt3NR C O C OEtOONaN3R C O44NaN3NRCO2HClCOOEt/Et3NNRCOO C OEtONRCON3NRN=C=OHCl,H2ONRNH24.酰肼与亚硝酸反应及其重排酰肼与亚硝酸反应及其重排R C ONHNH2HONONHNHNONHN=N OHR C OR C OR

49、 C OH2ON345NOMeCO2EtNH2H2N NH2/H2ONOMeCONHNH2NH2NaNO2/HCl稀稀NOMeCON3NH2(80%)(93.8%)沸沸腾腾 EtOHNOMeNHCO2EtNH2(85%)Curtius重排和重排和Hofmann重排均为由羧酸制取胺的方法，具有重排均为由羧酸制取胺的方法，具有相似的作用机制，同时，各自具有自己的适用范围。因为酰肼易相似的作用机制，同时，各自具有自己的适用范围。因为酰肼易从酯氨解制备，故由羧酸酯制备胺用从酯氨解制备，故由羧酸酯制备胺用Curtius重排更方便重排更方便；而由；而由羧酸制备胺可选择羧酸制备胺可选择Hofmann重排（因

50、为该重排可以集多步反应于重排（因为该重排可以集多步反应于同一操作中）；不饱和酸、含活泼氢取代的芳酸及酰化氨基酸选同一操作中）；不饱和酸、含活泼氢取代的芳酸及酰化氨基酸选Curtius重排为宜；氨基酸和酮酸选重排为宜；氨基酸和酮酸选Hofmann重排为佳。重排为佳。46四、四、Schmidt反应反应在酸催化下，酸和酮（或醛）与叠氮酸反应生成伯胺、酰胺在酸催化下，酸和酮（或醛）与叠氮酸反应生成伯胺、酰胺（或腈）的反应，称（或腈）的反应，称Schmidt反应。反应。R C OOH+HN3H2SO4RNH2CO2+N2R C ORRCONHR+HN3H2SO4+N2反应机理如下：反应机理如下：OCRY