有机人名反应及其机理

1本文整理出常见的有机人名反应80多个，共计约100页，大部分内容在竞赛考察范围之内。全国初赛有机难度虽然有所降低，但有能力冲刺决赛的选手对于有机反应必须熟练掌握，熟记反应实例与机理。熟记有机人名反应不仅是化学竞赛的要求，也是考研的重要内容，更是对化学先驱们的尊重与缅怀。索引：Arbuzov反应Arndt-Eister反应Baeyer-Villiger氧化Beckmann重排Birch还原Bischler-Napieralski合成法Bouveault-Blanc还原Bucherer反应Cannizzaro反应Chichibabin反应Claisen酯缩合反应Claisen-Schmidt反应Clemmensen还原Combes合成法Cope重排Cope消除反应Curtius反应Dakin反应Darzens反应Demjanov重排Dieckmann缩合反应Elbs反应Eschweiler-Clarke反应Favorskii反应Favorskii重排Friedel－Crafts烷基化反应Friedel－Crafts酰基化反应Fries重排Gabriel合成法Gattermann反应Gattermann-Koch反应Gomberg-Bachmann反应Hantzsch合成法Haworth反应Hell-Volhard-Zelinski反应Hinsberg反应Hofmann烷基化2Hofmann消除反应Hofmann重排(降解)Houben-Hoesch反应Hunsdiecker反应Kiliani氰化增碳法Knoevenagel反应Knorr反应Koble反应Koble-Schmitt反应Leuckart反应Lossen反应Mannich反应Meerwein-Ponndorf反应Meerwein-Ponndorf反应Michael加成反应NorrishI和II型裂解反应Oppenauer氧化Paal-Knorr反应Pictet-Spengler合成法Pschorr反应Reformatsky反应Reimer-Tiemann反应Reppe合成法Robinson缩环反应Rosenmund还原Ruff递降反应Sandmeyer反应Schiemann反应Schmidt反应Skraup合成法Sommelet-Hauser反应Stephen还原Stevens重排Strecker氨基酸合成法Tiffeneau-Demjanov重排Ullmann反应Vilsmeier反应Wagner-Meerwein重排Wacker反应Williamson合成法Wittig反应Wittig-Horner反应Wohl递降反应Wolff-Kishner-黄鸣龙反应3Yurév反应Zeisel甲氧基测定法4Arbuzov反应亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与卤代烷作用，生成烷基膦酸二烷基酯和一个新的卤代烷：卤代烷反应时，其活性次序为：R'IR'BrR'Cl。除了卤代烷外，烯丙型或炔丙型卤化物、卤代醚、或卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。当亚磷酸三烷基酯中三个烷基各不相同时，总是先脱除含碳原子数最少的基团。本反应是由醇制备卤代烷的很好方法，因为亚磷酸三烷基酯可以由醇与三氯化磷反应制得：如果反应所用的卤代烷R'X的烷基和亚磷酸三烷基酯(RO)3P的烷基相同（即R'=R），则Arbuzov反应如下：这是制备烷基膦酸酯的常用方法。除了亚磷酸三烷基酯外，亚膦酸酯RP(OR')2和次亚膦酸酯R2POR'也能发生该类反应，例如：反应机理5一般认为是按SN2进行的分子内重排反应：反应实例Arndt-Eister反应反应机理6反应实例Baeyer-Villiger氧化反应机理7反应实例8Beckmann重排肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排，生成相应的取代酰胺，如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺：反应机理在酸作用下，肟首先发生质子化，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。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：反应实例9Birch还原反应机理10反应实例11Bischler-Napieralski合成法反应机理反应实例12Bouveault-Blanc还原反应机理13反应实例Bucherer反应反应机理14反应实例Cannizzaro反应反应机理15反应实例Chichibabin反应反应机理反应实例吡啶类化合物不易进行硝化，用硝基还原法制备氨基吡啶甚为困难。本反应是在杂环上引入氨基的简便有效的方法，广泛适用于各种氮杂芳环，如苯并咪唑、异喹啉、吖啶和菲啶类化合物均能发生本反应。16Claisen酯缩合反应二元羧酸酯的分子内酯缩合见Dieckmann缩合反应反应机理反应实例17Claisen-Schmidt反应一个无氢原子的醛与一个带有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18反应实例Clemmensen还原醛类或酮类分子中的羰基被锌汞齐和浓盐酸还原为亚甲基：此法只适用于对酸稳定的化合物。对酸不稳定而对碱稳定的化合物可用Wolff-Kishner-黄鸣龙反应还原。反应机理本反应的反应机理较复杂，目前尚不很清楚反应实例19Combes合成法在氨基的间位有强的邻、对位定位基团存在时，关环反应容易发生；但当强邻、对位定位基团存在于氨基的对位时，则不易发生关环反应。反应实例20Cope重排1,5-二烯类化合物受热时发生类似于O-烯丙基重排为C-烯丙基的重排反应(Claisen重排)反应称为Cope重排。这个反应30多年来引起人们的广泛注意。1,5-二烯在150—200℃单独加热短时间就容易发生重排，并且产率非常好。Cope重排属于周环反应，它和其它周环反应的特点一样，具有高度的立体选择性。例如：内消旋－3,4-二甲基-1,5-己二烯重排后，得到的产物几乎全部是(Z,E)-2,6辛二烯：反应机理Cope重排是[3,3]-迁移反应，反应过程是经过一个环状过渡态进行的协同反应：在立体化学上，表现为经过椅式环状过渡态：21反应实例Cope消除反应22反应机理反应实例Curtius反应酰基叠氮化物在惰性溶剂中加热分解生成异氰酸酯:异氰酸酯水解则得到胺：反应机理23反应实例Dakin反应反应机理24反应实例Darzens反应25反应机理反应实例Demjanov重排环烷基甲胺或环烷基胺与亚硝酸反应，生成环扩大与环缩小的产物。如环丁基甲胺或环丁胺与亚硝酸反应，除得到相应的醇外，还有其它包括重排的反应产物：26这是一个重排反应，在合成上意义不大，但可以了解环发生的一些重排反应。反应机理反应实例1氨甲基环烷醇也能发生类似的重排反应，详见Tiffeneau-Demjanov重排Dieckmann缩合反应反应机理27反应实例Elbs反应羰基的邻位有甲基或亚甲基的二芳基酮，加热时发生环化脱氢作用，生成蒽的衍生物：由于这个反应通常是在回流温度或高达400－450°C的温度范围内进行，不用催化剂和溶剂，直到反应物没有水放出为止，在这样的高温条件下，一部分原料和产物发生碳化，部分原料酮被释放出的水所裂解，烃基发生消除或降解以及分子重排等副反应，致使产率不高。反应机理本反应的机理尚不清楚反应实例28Eschweiler-Clarke反应在过量甲酸存在下，一级胺或二级胺与甲醛反应，得到甲基化后的三级胺甲醛在这里作为一个甲基化试剂。反应机理反应实例29Favorskii反应炔烃与羰基化合物在强碱性催化剂如无水氢氧化钾或氨基钠存在下于乙醚中发生加成反应，得到炔醇液氨、乙二醇醚类、四氢呋喃、二甲亚砜、二甲苯等均能作为反应的溶剂。反应机理反应实例Favorskii重排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羧酸；如为环状卤代酮，则导致环缩小。30如用醇钠的醇溶液，则得羧酸酯此法可用于合成张力较大的四员环。反应机理反应实例31Friedel－Crafts烷基化反应芳烃与卤代烃、醇类或烯类化合物在Lewis催化剂(如AlCl3，FeCl3,H2SO4,H3PO4,BF3,HF等)存在下，发生芳环的烷基化反应。卤代烃反应的活泼性顺序为：RFRClRBrRI;当烃基超过3个碳原子时，反应过程中易发生重排。反应机理首先是卤代烃、醇或烯烃与催化剂如三氯化铝作用形成碳正离子：所形成的碳正离子可能发生重排，得到较稳定的碳正离子：碳正离子作为亲电试剂进攻芳环形成中间体络合物，然后失去一个质子得到发生亲电取代产物：32反应实例Friedel－Crafts酰基化反应芳烃与酰基化试剂如酰卤、酸酐、羧酸、烯酮等在Lewis酸(通常用无水三氯化铝)催化下发生酰基化反应，得到芳香酮：这是制备芳香酮类最重要的方法之一，在酰基化中不发生烃基的重排。反应机理33反应实例Fries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。邻、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(热力学控制)。34反应机理反应实例35Gabriel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。有些情况下水解很困难，可以用肼解来代替：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。反应实例36Gattermann反应重氮盐用新制的铜粉代替亚铜盐(见Sandmeyer反应)作催化剂，与浓盐酸或氢溴酸发生置换反应得到氯代或溴代芳烃：本法优点是操作比较简单，反应可在较低温度下进行，缺点是其产率一般较Sandmeyer反应低。反应机理见Sandmeyer反应37反应实例Gattermann-Koch反应芳香烃与等分子的一氧化碳及氯化氢气体在加压和催化剂(三氯化铝及氯化亚铜)存在下反应，生成芳香醛：反应机理38反应实例Gomberg-Bachmann反应芳香重氮盐在碱性条件下与其它芳香族化合物偶联生成联苯或联苯衍生物：反应机理反应实例39Hantzsch合成法两分子羰基酸酯和一分子醛及一分子氨发生缩合反应，得到二氢吡啶衍生物，再用氧化剂氧化得到吡啶衍生物。这是一个很普遍的反应，用于合成吡啶同系物。反应机理反应过程可能是一分子羰基酸酯和醛反应，另一分子羰基酸酯和氨反应生成氨基烯酸酯，所生成的这两个化合物再发生Micheal加成反应，然后失水关环生成二氢吡啶衍生物，它很溶液脱氢而芳构化，例如用亚硝酸或铁氰化钾氧化得到吡啶衍生物：40反应实例Haworth反应萘和丁二酸酐发生Friedel-Crafts酰化反应然后按标准的方法还原、关环、还原、脱氢得到多环芳香族化合物。41反应机理见Friedel-Crafts酰化反应反应实例4243Hell-Volhard-Zelinski反应羧酸在催化量的三卤化磷或红磷作用下，能与卤素发生卤代反应生成卤代酸：本反应也可以用酰卤作催化剂。反应机理反应实例44Hinsberg反应伯胺、仲胺分别与对甲苯磺酰氯作用生成相应的对甲苯磺酰胺沉淀，其中伯胺生成的沉淀能溶于碱(如氢氧化钠)溶液，仲胺生成的沉淀则不溶，叔胺与对甲苯磺酰氯不反应。此反应可用于伯仲叔胺的分离与鉴定。Hofmann烷基化卤代烷与氨或胺发生烷基化反应，生成脂肪族胺类：由于生成的伯胺亲核性通常比氨强，能继续与卤代烃反应，因此本反应不可避免地产生仲胺、叔胺和季铵盐，最后得到的往往是多种产物的混合物