《药物合成 重排反应.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《药物合成 重排反应.ppt（116页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第五章 重排反应,Chapter 5: Rearrangement Reaction,概述,定义：受试剂或介质的影响，同一有机分子内的一个基团或原子从一个原子迁移到另一个原子上,使分子构架发生改变而形成一个新的分子的反应称为重排反应。 A:重排起点原子,B:重排终点原子,W:重排基团,概述,重排反应类型(按终点原子电荷分) 缺电子重排 富电子重排 自由基重排 离子型机理（亲核重排,亲电重排） 周环机理重排（-键迁移重排）,概述,重排反应的应用 形成C-C、C-N、C-O键 定向引入官能团 形成环状化合物,第一节 从碳原子到碳原子的重排,Wagner-Meerwein重排Pinacol重排苯偶酰
2、-二苯乙醇酸型重排Favorski重排Wolff重排,Wagner-Meerwein重排：终点碳原子上羟基、卤原子或重氮基等，在质子酸或Lewis酸催化下离去形成碳正离子，其邻近的基团作1,2-迁移至该碳原子，同时形成更稳定的起点碳正离子，后经亲核取代或质子消除而生成新化合物的反应. 醇或卤代烃在酸催化下进行亲核取代或消除反应时；烯烃进行亲电加成时发生的重排.,第一节 从碳原子到碳原子的重排 一、 Wangner-Meerwein重排,第一节 从碳原子到碳原子的重排 一、 Wangner-Meerwein重排 1 形成C+ 形式,第一节 从碳原子到碳原子的重排 一、 Wangner-Meerw
3、ein重排 2 迁移基团迁移顺序,第一节 从碳原子到碳原子的重排 一、 Wangner-Meerwein重排 2 迁移基团迁移顺序-苯的迁移速度为甲基的3000倍,第一节 从碳原子到碳原子的重排 一、 Wangner-Meerwein重排 反应实例：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 一、 Wangner-Meerwein重排 反应实例：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 一、 Wangner-Meerwein重排 反应实例：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 一、 Wangner-Meerwein重排 反应实例：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） Pinacol重排
4、：邻二醇类化合物在酸催化下，失去一分子水重排生成醛或酮的反应（邻二醇或邻二官能团合成酮的方法）。,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） Pinacol重排-碳正离子1,2-迁移的立体化学,迁移基团 相同位相，同面迁移保留构型为主 终点碳原子 迁移基团在离去基团离子之前发生迁移构型反转 迁移基团与离去基团邻位交叉，且碳正离子寿命很短构型保留。,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 1 四取代乙二醇：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 1 四取代乙二醇： （b）对称的邻乙二醇,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二
5、 频纳醇重排（Pinacol） 1 四取代乙二醇： （b）对称的邻乙二醇,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 1 四取代乙二醇： （C）不对称的邻乙二醇,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 1 四取代乙二醇： （C）不对称的邻乙二醇,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 1 四取代乙二醇： （C）不对称的邻乙二醇,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 1 四取代乙二醇：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 1 四取代乙二醇： (e) 羟基位于脂环环扩
6、大或缩小,99%,Trans-二醇,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 1 四取代乙二醇： (e) 羟基位于脂环环扩大或缩小,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 2 Semipinacol重排：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 2 Semipinacol重排： Tiffeneau环扩大反应：1-氨基甲基环烷醇用亚硝酸处理，经重排形成多一个碳的环烷酮的反应，称为Tiffeneau环扩大反应。,第一节 从碳原子到碳原子的重排 二 频纳醇重排（Pinacol） 2 Semipinacol重排：,碱性介质 仲
7、醇选择性,第一节 从碳原子到碳原子的重排 三 二苯基乙二酮 二苯乙醇酸型重排 【二苯基乙二酮(苯偶酰)类】用碱处理，生成【二苯基-羟基酸(二苯乙醇酸)】的反应称为苯偶酰-二苯乙醇酸型重排反应。,第一节 从碳原子到碳原子的重排 三 二苯基乙二酮 二苯乙醇酸型重排 特点：,迁移能力：吸电子基取代的芳环供电子基取代的芳环,第一节 从碳原子到碳原子的重排 三 二苯基乙二酮 二苯乙醇酸型重排 应用实例：,79%,第一节 从碳原子到碳原子的重排 三 二苯基乙二酮 二苯乙醇酸型重排 应用实例：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 三 二苯基乙二酮 二苯乙醇酸型重排 应用实例：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 四
8、 Favorski （法沃尔斯基）重排 定义： -卤代酮在亲核碱(NaOH,RONa等)条件下，发生重排，-基团迁移到卤素位置，得到羧酸盐、酯或酰胺的反应称为Favorski卤化酮重排反应。,第一节 从碳原子到碳原子的重排 四 Favorski （法沃尔斯基）重排 机理：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 四 Favorski （法沃尔斯基）重排 Favorski卤化酮重排应用,制备碳上多烃基取代羧酸衍生物 合成有张力的脂环烃羧酸衍生物 大环类化合物的缩环,第一节 从碳原子到碳原子的重排 四 Favorski （法沃尔斯基）重排 应用实例：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 四 Favorski
9、（法沃尔斯基）重排 应用实例：,64%,91%,83%,第一节 从碳原子到碳原子的重排 四 Favorski （法沃尔斯基）重排 应用实例：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 四 Favorski （法沃尔斯基）重排 应用实例：,第一节 从碳原子到碳原子的重排 五 Wolff（沃尔夫）重排 重氮酮在银、银盐或铜存在条件下，或用光照射或热分解都消除氮分子而重排为烯酮，生成的烯酮进一步与羟基或胺类化合物作用得到酯类、酰胺或羧酸的反应称为Wolff重排反应。,第一节 从碳原子到碳原子的重排 五 Wolff（沃尔夫）重排,第一节 从碳原子到碳原子的重排 五 Wolff（沃尔夫）重排 阿恩特-埃斯特尔特（
10、Arndt-Eistert）合成：将一个酸变成它的高一级同系物或转变成同系列酸的衍生物(如酯或酰胺)的反应。该反应可应用于脂肪族酸和芳香族酸的制备。 反应包括三个步骤： 1.酰氯的形成； 2.酰氯和重氮甲烷作用生成重氮酮； 3.重氮酮经Wolff重排变为烯酮，再转变为羧酸或衍生物。,84%,第一节 从碳原子到碳原子的重排 五 Wolff（沃尔夫）重排 阿恩特-埃斯特尔特（Arndt-Eistert）合成,第二节 由碳原子到杂原子的重排,Beckmann重排 Hofmann酰胺重排为胺类 Curtius重排 Schmidt羰基化合物的降解反应 Baeyer-Villiger氧化重排,第二节 从碳
11、原子到杂原子的重排 一 Beckmann重排 醛肟酮肟类化合物在酸性催化剂的作用下，重排成取代酰胺的反应称为Beckmann重排。,第二节 从碳原子到杂原子的重排 一 Beckmann重排,Beckmann重排的应用 将酮转变为酰胺 确定酮的结构 扩环成内酰胺化合物 制备仲胺,第二节 从碳原子到杂原子的重排 一 Beckmann重排 1 催化剂:,第二节 从碳原子到杂原子的重排 一 Beckmann重排 2 肟的结构:,第二节 从碳原子到杂原子的重排 一 Beckmann重排 应用:,95%,第二节 从碳原子到杂原子的重排 一 Beckmann重排 应用:,第二节 从碳原子到杂原子的重排 一
12、Beckmann重排 应用:,第二节 从碳原子到杂原子的重排 二 Hofmann重排 定义：【酰胺】用【溴 (或氯)+碱 】或【次卤酸盐】处理，重排后继而水解，生成【少一个碳原子的伯胺】的反应称为【Hofmann酰胺重排为胺类反应】或称为【Hofmann降级反应】。,第二节 从碳原子到杂原子的重排 二 Hofmann重排 机理:,本重排的酰胺包括脂肪、脂环、芳脂、芳香及或杂环等的单酰胺，用以制备各类伯胺。,第二节 从碳原子到杂原子的重排 二 Hofmann重排 Hofmann降解反应适用范围：,第二节 从碳原子到杂原子的重排 二 Hofmann重排 当酰胺基的-碳上有羟基、氨基、卤素、烯键时:
13、,第二节 从碳原子到杂原子的重排 二 Hofmann重排 当酰胺基的-碳上有手性，重排后，构型不变:,第二节 从碳原子到杂原子的重排 二 Hofmann重排 芳环酰胺邻位有-NH2,-OH等亲核试剂时，可成新环,第二节 从碳原子到杂原子的重排 二 Hofmann重排 二元酸的酰亚胺:,第二节 从碳原子到杂原子的重排 二 Hofmann重排 应用:,6571%,第二节 从碳原子到杂原子的重排 三 Curtius (库尔悌斯)反应 酰基叠氮化合物在惰性溶液中加热分解为异氰酸酯的反应称为Curtius重排反应。,烃 基迁移与脱氮同时发生；重排不影响迁移基的光学活性,第二节 从碳原子到杂原子的重排 三
14、 Curtius (库尔悌斯)反应 机理：,7681%,第二节 从碳原子到杂原子的重排 三 Curtius (库尔悌斯)反应 应用:引入氨基 -COOH-NH2,第二节 从碳原子到杂原子的重排 三 Curtius (库尔悌斯)反应 应用:,第二节 从碳原子到杂原子的重排 四 Schmidt （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、腈及酰胺的反应。 包括三类反应： (一)羧酸和叠氮酸在硫酸或Lewis酸的催化下，得到比原来羧酸少一个碳原子伯胺（机理与Curtuis重排类似）。 (二)醛类和叠氮酸在硫酸的催化作用下
15、生成腈类和胺类的甲酰基衍生物。 (三)酮类和叠氮酸在硫酸的催化作用下生成酰胺。,第二节 从碳原子到杂原子的重排 四 Schmidt （施密特）反应,第二节 从碳原子到杂原子的重排 四 Schmidt （施密特）反应 Schmidt反应机理:与Hofmann 重排、Curtius 反应和Lossen 反应机理相似，也是形成异氰酸酯中间体 。,第二节 从碳原子到杂原子的重排 四 Schmidt （施密特）反应 当R为手性碳原子时，重排后手性碳原子的构型不变:,第二节 从碳原子到杂原子的重排 四 Schmidt （施密特）反应 应用:,6080%,第二节 从碳原子到杂原子的重排 四 Schmidt
16、（施密特）反应 应用:,第二节 从碳原子到杂原子的重排 五、Baeyer-Villiger氧化重排 酮类用过氧酸(如过氧乙酸、过氧三氟醋酸等)氧化，在烃基与羰基之间插入氧原子而成酯的反应称为Baeyer-Villiger反应。,第二节 从碳原子到杂原子的重排 五、Baeyer-Villiger氧化重排 机理：,迁移基团的构型保持不变 迁移基的迁移能力： 叔烷基环己基、仲烷基、苄基、苯基伯烷基甲基,第二节 从碳原子到杂原子的重排 五、Baeyer-Villiger氧化重排,81%,80%,第二节 从碳原子到杂原子的重排 五、Baeyer-Villiger氧化重排 实例：,第二节 从碳原子到杂原子
17、的重排 五、Baeyer-Villiger氧化重排 实例：,9095%,8590%,第二节 从碳原子到杂原子的重排 五、Baeyer-Villiger氧化重排 实例：,第三节 从杂原子到碳原子的重排,Steven重排 Sommelet-Hauser重排 Wittig重排,第三节 从杂原子到碳原子的重排 一、 Stevens重排 季铵盐分子中连于氮原子的碳原子上具有吸电子的基团（ -位有吸电子基） ，在强碱性条件下，可重排生成叔胺的反应称为Stevens重排反应，即连有活泼亚甲基的季铵盐的重排 。,第三节 从杂原子到碳原子的重排 一、 Stevens重排,Stevens重排的应用 由季铵盐制得烃
18、基叔胺 制备芳烃 制备缩环或螺环化合物,(100%),第三节 从杂原子到碳原子的重排 一、 Stevens重排 应用:,85%,第三节 从杂原子到碳原子的重排 一、 Stevens重排 应用:,80%,第三节 从杂原子到碳原子的重排 一、 Stevens重排 应用:,第三节 从杂原子到碳原子的重排 一、 Stevens重排 应用:,第三节 从杂原子到碳原子的重排 一、 Stevens重排 应用:,第三节 从杂原子到碳原子的重排 一、 Stevens重排 应用:,第三节 从杂原子到碳原子的重排 二、 Sommelet-Hauser重排 【苯甲基季铵盐】经【氨基钠或钾】处理后，重排生成【邻甲基苯甲
19、基叔胺】的反应称为Sommelet-Hauser苯甲基季铵盐重排反应。,第三节 从杂原子到碳原子的重排 二、 Sommelet-Hauser重排 机理,9095%,第三节 从杂原子到碳原子的重排 二、 Sommelet-Hauser重排 Sommelet-Hauser与Stevens重排共同点： 季铵盐负碳季铵内翁盐重排,第三节 从杂原子到碳原子的重排 二、 Sommelet-Hauser重排 应用：,第三节 从杂原子到碳原子的重排 二、 Sommelet-Hauser重排 应用-制备邻甲芳基化合物,第三节 从杂原子到碳原子的重排 二、 Sommelet-Hauser重排 应用：,第三节 从杂
20、原子到碳原子的重排 三、 Witting重排 【醚类】在【烷基锂或氨基钠等强碱】作用下，【醚的一个烷基】发生位移，重排生成【醇】的反应，称为Wittig醚重排反应。,第三节 从杂原子到碳原子的重排 三、 Witting重排 机理：,第三节 从杂原子到碳原子的重排 三、 Witting重排 实例:,第三节 从杂原子到碳原子的重排 三、 Witting重排 实例:,第四节 键迁移重排,第四节 键迁移重排 定义：协同反应中，一个原子或基团从起点原子上的-键越过共轭的电子系统，迁移到分子内的一个新位置上，形成新的 键称为-迁移重排。,第四节 键迁移重排 迁移重排的命名： 迁移重排可用数字i，j予以分类
21、， i，j分别代表迁移起点原子和终点原子的编号，称作i，j 键迁移重排。,第四节 键迁移重排 迁移重排的命名：,第四节 键迁移重排 3,3 键迁移重排特点：类椅式过渡态；同面-同面迁移,一、Claisen重排 二、Cope重排 三、Fischer吲哚合成,第四节 键迁移重排 3,3 键迁移重排的分类：,第四节 键迁移重排 一、 Claisen重排 定义：【烯醇或酚的烯丙基醚】当加热到足够高的温度时发生重排而形成【C-烯丙基衍生物（羰基）】的反应称Claisen重排。,第四节 键迁移重排 一、 Claisen重排,Claisen重排类别： 脂肪族Claisen重排 芳香族Claisen重排 硫代
22、Claisen重排 氨基Claisen重排 Claisen重排的应用： 合成天然有机化合物 醚类芳环上引入烯丙基 合成-不饱和醛类,第四节 键迁移重排 一、 Claisen重排 烯丙醇+乙烯醚反应:,第四节 键迁移重排 一、 Claisen重排 烯丙醇与原甲酸酯羧酮（醛）反应:,第四节 键迁移重排 一、 Claisen重排 烯丙醇与原甲酸酯羧酮（醛）反应:,第四节 键迁移重排 一、 Claisen重排 羧酸烯丙酯与烯醇硅醚 :,第四节 键迁移重排 一、 Claisen重排 :,第四节 键迁移重排 一、 Claisen重排 芳香族:,反式角鲨烯、前腺腺素、生物碱(P311313),第四节 键迁移
23、重排 二、 Cope重排 定义：1,5-二烯类化合物受热时发生3,3 键迁移重排，得到另一双烯丙基衍生物的反应称Cope重排反应。 应用于：制备大环化合物，制备d-不饱和醛或1,6-二羰基化合物。,第四节 键迁移重排 二、 Cope重排 应用:,第四节 键迁移重排 二、 Cope重排 应用:,90%,第四节 键迁移重排 二、 Cope重排 应用:,第四节 键迁移重排 二、 Cope重排 应用:,第四节 键迁移重排 三、Fischer吲哚合成法 定义：醛或酮的苯腙和ZnCl2共热时，则失去一分子氨而得到吲哚的反应称为Fischer引哚合成法，是合成吲哚衍生物的重要方法。,第四节 键迁移重排 三、Fischer吲哚合成法 机理：,第四节 键迁移重排 三、Fischer吲哚合成法 应用：,