(人名反应)重排反应

重排反应Arndt-Eister反应阿恩特-埃斯特尔反应酰氯与重氮甲烷反应，然后在氧化银催化下与水共热得到酸。RCClO+CH2N2RCCHN2OAg2OH2ORCH2CO2H反应机理：重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮（1），（1）在氧化银催化下与水共热，得到酰基卡宾（2），（2）发生重排得烯酮（3），（3）与水反应生成酸，若与醇或氨（胺）反应，则得酯或酰胺。ON2COCOOHO光H2O应用实例：Schmidt反应（施密特反应）羧酸、醛或酮分别与等摩尔的叠氮酸(HN3)在强酸(硫酸、聚磷酸、三氯乙酸等)存在下发生分子内重排分别得到胺、腈及酰胺：其中以羧酸和叠氮酸作用直接得到胺的反应最为重要。羧酸可以是直链脂肪族的一元或二元羧酸、脂环酸、芳香酸等。反应机理：当R为手性碳原子时，重排后手性碳原子的构型不变：Hofmann重排（降解）（霍夫曼重排）酰胺用溴(或氯)在碱性条件下处理转变为少一个碳原子的伯胺:Lossen反应（洛森反应）异羟肟酸或其酰基化物在单独加热或在碱、脱水剂(如五氧化二磷、乙酸酐、亚硫酰氯等)存在下加热发生重排生成异氰酸酯，再经水解、脱羧得伯胺：反应机理在重排步骤中，R的迁移和离去基团的离去是协同进行的。当R是手性碳原子时，重排后其构型保持不变：Lossen反应的两种改进方法1.芳香酸和羟胺在聚磷酸(PPA)存在下加热至150-170℃，生成芳香伯胺：2.芳香酸和硝基甲烷在聚磷酸(PPA)存在下加热得芳香伯胺:应用实例：Beckmann重排(贝克曼重排)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：Baeyer----Villiger反应贝耶尔-维利格反应酮类化合物用过酸如过氧乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸或三氟过氧乙酸等氧化，可在羰基旁边插入一个氧原子生成相应的酯，其中三氟过氧乙酸是最好的氧化剂。这类氧化剂的特点是反应速率快，反应温度一般在10~40℃之间，产率高。反应机理:过酸先与羰基进行亲核加成，然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上，同时发生O-O键异裂。因此，这是一个重排反应具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应，重排产物手性碳原子的枸型保持不变，说明反应属于分子内重排：不对称的酮氧化时，在重排步骤中，两个基团均可迁移，但是还是有一定的选择性，按迁移能力其顺序为：醛氧化的机理与此相似，但迁移的是氢负离子，得到羧酸。应用实例：Bamberger,E.重排（班伯格重排）苯基羟胺（N-羟基苯胺）和稀硫酸一起加热发生重排成对-氨基苯酚：NHOHH2SO4,H2O98%NH2OH在H2SO4-C2H5OH(或CH3OH)中重排生成对-乙氧基（或甲氧基）苯胺：其他芳基羟胺，它的环上的o-p位上未被取代者会起类似的重排。例如，对-氯苯基羟胺重排成2-氨基-5-氯苯酚：NHOHH2SO4,H2ONH2ClOHClNHOHH2SO4,C2H5OHNH2OC2H5反应机理：Claisen重排（克莱森重排）烯丙基芳基醚在高温(200°C)下可以重排，生成烯丙基酚。当烯丙基芳基醚的两个邻位未被取代基占满时，重排主要得到邻位产物，两个邻位均被取代基占据时，重排得到对位产物。对位、邻位均被占满时不发生此类重排反应。反应机理：Claisen重排是个协同反应，中间经过一个环状过渡态，所以芳环上取代基的电子效应对重排无影响。从烯丙基芳基醚重排为邻烯丙基酚经过一次[3,3]s迁移和一次由酮式到烯醇式的互变异构；两个邻位都被取代基占据的烯丙基芳基酚重排时先经过一次[3,3]s迁移到邻位(Claisen重排)，由于邻位已被取代基占据，无法发生互变异构，接着又发生一次[3,3]s迁移(Cope重排)到对位，然后经互变异构得到对位烯丙基酚。取代的烯丙基芳基醚重排时，无论原来的烯丙基双键是Z-构型还是E-构型，重排后的新双键的构型都是E-型，这是因为重排反应所经过的六员环状过渡态具有稳定椅式构象的缘故。应用实例：Claisen重排具有普遍性，在醚类化合物中，如果存在烯丙氧基与碳碳相连的结构，就有可能发生Claisen重排。Cope重排（科普重排）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]s-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：12335℃13△123123123OHOHCH3CH3OHOHCH3CH3OOCH3CH3190℃△123应用实例:Fries重排（傅瑞斯重排）酚酯在路易斯酸存在下加热,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)。反应机理：应用实例:Fischer,O-Hepp,E重排（菲舍尔，赫普重排）N-亚硝基芳胺用盐酸或氢溴酸或其乙醇溶液处理时氨基氮上的亚硝基转移到芳核上去形成p-亚硝基芳胺(对位重排):NNHNORNORH+通常发生对位重排，但在奈系化合物中如N-亚硝基-N-甲基-2-奈胺则发生邻位重排成1-亚硝基化合物：NNOCH3HClNHCH3NO反应机理：在HCl存在下，N-亚硝基化合物首先解离成仲胺及NOCl然后进行亚硝基化：NH3CNOH+N+H3CNOHCl-NH3CHNClON+H3CHClNO可逆反应NH3CHNO+HCl应用实例:NH3CNO+NH3CCH3HCl-C2H5OHNH3CH+NH3CCH3NOMartius,C.A.重排(马狄斯重排）N-烷基苯胺类的卤氢酸在长时间加热（200~300）则烷基易起重排（转移到芳核上的邻或对位上）而生成收率极高的C-烷基苯胺的卤酸盐类。本反应在理论和实际上均属重要：NRH·HCl△NH2·HClR重排反应机理：米契尔（Michael）认为N-烷基苯胺-盐酸盐在加热时离解成卤代烷类及苯胺，然后在氨基的对位起烷基化（分子间重排）。△N+CH3Cl-HHNHHH3CClN+HHHH3CCl-解离NH2+CH3Cl烷基化NH2CH3·HClOH-NH2CH3Orton,K.J.P重排（奥顿重排）将乙酰苯胺的冷却饱和水溶液用HOCl处理时得N-氯代乙酰苯胺，后者在干燥状态及避光的条件下可以长期放置。N-氯代乙酰苯胺的水溶液在低温时暗处放置时也是稳定的，如果将溶液暴露于光线下则慢慢地转变为p-氯代乙酰苯胺和o-氯代乙酰苯胺，两种异构体的产率比为60-80%；40-20%。如果将N-氯代物和盐酸一起加热，则几乎定量地转变成p-氯代物及少量o-氯代物的混合物。HNCOCH3HOCl氯代NCOCH3ClHCl,△重排HNCOCH3Cl+HNCOCH3Cl又如将N-溴代-2，6-二甲基-乙酰苯胺溶于醋酸、氯苯等溶液中也会发生重排成p-位及m-位溴代异构体：HNCOCH3HOCl氯代NCOCH3ClN+COCH3ClCl-+HCl快H慢HNCOCH3+ClCl快HNCOCH3Cl+HCl反应机理：Pinacol重排(频纳醇重排)当频纳醇类在稀H2SO4存在下加热脱水时发生特殊的分子内部的重排反应生成频纳酮。如用盐酸、草酸、I2/CH3COOH、CH3COOH等脱水-转位剂以代替H2SO4可得相同的结局：RCCRROHROHRCCRORRH+反应机理：反应的关键是生成碳正离子:RCCRROHROHH+RCCRROHRRCCROHRRRCCRORR-H+PhCCCH3PhOHOHCH3PhCCCH3PhOHCH3PhCCCH3PhCH3OPhCCCH3PhOHOAcPhCCPhOCH3PhCH3H2SO4冷却Ac2O/ZnCl2OHPhPhOPhPh应用实例二苯基乙二酮-二苯乙醇酸型重排ArCCArOOArCCOKOHOArKOH△反应机理：ArCCArOOOHArCCArOOOHArCCOOOHArArCCOOHOArCCOCH3OCH3OOOCH32OHCCOOHKOH/n-BuOH/H2O回流94%CH2COOHCCCH2COOHOO(HOOCCH2)2OHCCOOHKOH/H2O柠檬酸应用实例：Favorskii重排（法沃尔斯基重排）a-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a-卤代酮，则导致环缩小。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。RH2CCHCRXO'EtONa(EtO-)RHCCHCRXO'-XRHCHCRCO'EtONaRHCHCRC'OOEtabRHCHCRCOOEt'RH2CHCRCOOEt'a)HRHCHCR'EtOOCRHCH2CR'COOEtb)H反应机理：C所连接的取代基越少越稳定Sommelet-Hauser反应（萨姆勒特-霍瑟反应）苯甲基季铵盐用氨基钠(或氨基钾)处理时得到苯甲基三级胺：苯甲基硫叶立德重排生成(2-甲基苯基)-二甲硫醚：一般认为反应先是发生[2,3]s迁移，然后互变异构得到重排产物：Stevens重排（斯蒂文斯重排）季铵盐分子中与氮原子相连的碳原子上具有吸电子的取代基Y时，在强碱作用下，得到一个重排的三级胺：Y=RCO,ROOC,Ph等，最常见的迁移基团为烯丙基、二苯甲基、3-苯基丙炔基、苯甲酰甲基等。硫叶立德也能发生这样的反应：反应机理：反应的第一步是碱夺取酸性的a-氢原子形成内鎓盐，然后重排得三级胺。硫叶立德的反应是通过溶剂化的紧密自由基对进行的，重排时，与硫原子相连的苯甲基转移到硫的a-碳原子上。由于自由基对的结合非常快，因此，当苯甲基的碳原子是个手性碳原子时，重排后其构型保持不变。Tiffeneau-Demjanov重排（蒂芬欧-捷姆扬诺夫重排）1-氨甲基环烷醇与亚硝酸反应，得到扩大一个碳原子的环酮，产率比Demjanov重排反应（伯胺与亚硝酸反应，经过重氮盐中间体，或放出氮气生成碳正离子，然后发生碳正离子重排，得到扩环产物醇；或重氮基被羟基取代，形成取代产物醇。）要好。本反应适合于制备5-9个碳原子的环酮，尤其是5-7个碳原子的环酮。Wagner-Meerwein重排(瓦格纳－梅尔外因重排)当醇羟基的b-碳原子是个仲碳原子(二级碳原子)或叔碳原子(三级碳原子)时，在酸催化脱水反应中，常常会发生重排反应，得到重排产物：1形成C+形式2迁移基团迁移顺序ClR3C-R2CH-RCH3-CH3-H-＞＞＞＞＞＞OCH3＞H3CHCCH3BrH3CCH2CH2BrH3CCH2CH2H3CCHCH3AgNO3BrOCH2OHOCH2OOH反应实例：