第三章酸催化缩合与分子重排

1、1第三章 酸催化缩合与分子重排3.1 酸催化缩合反应3.2 酸催化分子重排23.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 一般来说，缩合系指两个或两个以上分子经由失去某一简单分子(如H2O, HX, ROH, NH3, N2等)形成较大的单一分子的反应。酸催化缩合反应包括芳烃、烯烃、醛、酮和醇等在催化剂无机酸或路易斯酸催化下，生成正离子并与亲核试剂作用，从而生成碳-碳或碳-氮等键的反应。33.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应3.1.1 FriedelCrafts 反应反应 （1） Friedel-Crafts 烷基化反应烷基化反应 芳烃的烷基化可以用卤代烃、烯烃、醇、醚、醛和酮等作烷基化试剂，常用的催

2、化剂是无机酸(如硫酸，盐酸等)和Lewis酸(如无水AlCl3、BF3、FeCl3、ZnCl2、SnCl4等)，该反应常称为芳环上的亲电取代反应。 43.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应Me2CCH2CMe3FeCl3HF/BF3+89%NH2H2CCH2NH2EtEt2+Et2AlCl300 C, 6.57MPa, 115mino97.9%CCl3CHOCl+H2SO4CCl3CH()2Cl+H2O2CH3CCH3OOHCH3CH3H2O2+OHHO+CH2SO4HCHOHCl+H3PO4CH3COOHCH2ClH2O+77%53.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 Friedel-Carft

3、s烷基化反应易生成多取代物。当所用的烷基化试剂的碳原子数为3个以上时，烷基往往发生异构化，其原因是碳正离子发生重排的结果。此外，当芳环上连有吸电子基团(如NO2、CN、COCH3等)时，烷基化反应很难发生甚至不发生。 63.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 分子内FC烃基化反应可用于芳环稠合 H2SO4+H2O88%CH3CH2OOCH3Ph(CH2)4OHH3PO4H2C50%H3COHCH3CH3H3CSiO2, H3PO4CH2Cl2, 25 oC, 2h82%73.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 类似于芳烃，烯烃也能发生FC烃基化反应 (CH3)3CCl(CH3)3CCH2CH2Cl

4、AlCl3-10 oC+CH2=CH2 反应机理可能为反应机理可能为(CH3)3CClAlCl3(CH3)3CAlCl4+(CH3)3C+(CH3)3CCH2CH2CH2=CH2(CH3)3CCH2CH2Cl+AlCl4(CH3)3CCH2CH2+AlCl383.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应H3CC=CH2H3C+CHCH3CH3CH3浓H2SO4或HF010 oC(CH3)3CHCH2C(CH3)3 反应首先经过异丁烯二聚，最后一步是碳正离子从叔丁烷夺取负氢离子 (CH3)3C(CH3)3CCH2C (CH3)2H(CH3)2C=CH2(CH3)2C=CH2+(CH3)3CCH2C (C

5、H3)2HC(CH3)3(CH3)3CCH2CH(CH3)2+(CH3)3C 制备高辛烷值汽油的一个较便宜的方法制备高辛烷值汽油的一个较便宜的方法 93.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应（2） F-C酰基化反应酰基化反应1) 用FriedelCrafts反应合成酮 COCl+AlCl3CO82%+AlCl3OOOCOCH2CH2COOH92%95%CH3COOHCH3COOHP2O5P2O5OCH3OCH3COCH3OCH3COCH3COCH3 酰基是第二类定位基，一般只能引进一个。对活性高的芳环可引进两个酰基。103.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应CH3COClAlCl3OCH3NO2OC

6、H3NO2COCH3 硝基苯不发生酰化反应，可作为酰化反应的溶剂，而邻硝基苯甲醚则容易酰化 卤代芳烃的酰化反应比苯速度慢，产率不够高AlCl3(CH3CO)2O+CS2， 回流69 % 79%BrBrCOCH3113.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 活泼芳环上发生酰化反应还有用腈和酰胺作为酰化剂的酸催化反应。+CH3CNZnCl2, HCl(C2H5)2OHClH2O回流.OHHOOHOHHOOHNHH3COHHOOHCOCH374%87%POCl3,100125 oCN(CH3)2(H3C)2NNPhPhH2OHCl(H3C)2NOPhPhCONHPh123.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反

7、应 分子内的F-C硝基化反应（芳环上的亲电取代反应，用于芳环稠合）OOOH2SO4OCOOH57%+AlCl3COCH2CH2CHOOOZn-Hg/HClH2SO4,H2SO4OOOOO133.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 在非常稀的溶液中进行反应可得到更大的环(CH2)5COClAlCl3, CS225oCCO(CH2)567%143.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 烯烃的酰基化反应是通过酰氯或酸酐在Lewis酸作用下发生，亲电部分是酰基正离子AlCl3AlCl4CClORCOR+COR(CH3)2C=CH2+(CH3)2C CH2COR153.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应CH3C

8、O+COCH3COCH3COCH3ClHAlCl4Me2NHHCl 合成硫辛酸（thioctic acid）,治疗急性肝炎、肝硬化、肝昏迷、脂肪肝、糖尿病、视网膜黄斑病。163.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 2) FreidelCrafts反应合成醛 CH3+CO+HClAlCl3-Cu2Cl220oCH3CHO50%55%C 一氧化碳和氯化氢的等摩尔混合物可由甲酸和氯磺酸作用制得 HCOOH+ClSO3HHClCOH2SO4+HClCO+AlCl3HCOClHCO+AlCl4HClCO+AlCl3-Cu2Cl220oHCOCHOHCHOC82.8%C6H6反应机理反应机理173.1 酸催

9、化缩合反应酸催化缩合反应 甲酰氟在常温下稳定，可作为酰基化剂+FCHOBF3, 010CH3H3CCH3CH3H3CCH3CHO 可用氢氰酸与氯化氢或由甲基二氯甲基醚与四氯化钛作用制取的正离子作为酰化剂，与酚、酚醚或活泼的芳环制备芳醛。OCH3HCN, HCl, AlCl3, 45oCH2OOCH3CHO+Cl2CHOCH3TiCl4CH2Cl2ClCHOCH3CH3H3CCH3CH3H3CCH3CHOCH3ClH2O02581%89%CH3H3CCH3CH3H3CCH3CHO183.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 氢氰酸有毒，可以用氰化锌代替H3COHCH(CH3)2H3COHCH(CH3

10、)2Zn(CN)2, HCl, AlCl3H3O+CHO 反应机理 HClHCNHN=C HCl+AlCl3RAlCl3HN=HCRH2OOHCR + NH3193.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应3.1.2 3.1.2 醛或酮及其衍生物的反应醛或酮及其衍生物的反应 （1）自身缩合 2CH3CHOCH3CH(OH)CH2CHOHH2OCH3CH=CHCHOHCH3CHOCH3C HOHCH3CH=O HHCH3CHOCH=O HCH2HHCH2=CHOHCH=CH2CH3C HOHOH:+CHCH2CHOHCH3O HCH3CHCH2CHOOHHHCH3CHCH2CHOOHCH3CHCH2CH

11、OOH2H3OCH3CH=CHCHO反应机理反应机理乙醛乙醛203.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应HO HCH3CCH=C(CH3)2HCH2=CCH=C(CH3)2OH(CH3)2C=CHCOCH3+H3OCH2=CCH=C(CH3)2OHCH3CCH3OH(CH3)2C=CHCCH2C(CH3)2OHO H(CH3)2C=CHCOCH=C(CH3)2HCH3COCH3(CH3)2C=CHCOCH32CH3COCH3(CH3)2C=CHCOCH=C(CH3)2HCH3COCH3CH3CCH3O HCH3C CH3OHHHCH3COCH3O HCH3C CH2HCH3C=CH2OHCH3C=

12、CH2OH:+CH3C CH3OHCH3CCH2C(CH3)2O HOHH3O(CH3)2C=CHCOCH3丙酮丙酮反应机理反应机理213.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应某些醛可以在酸作用下直接环化某些醛可以在酸作用下直接环化H2SO4H3CCHCHCHOOOCH3CH33CH3CHOH2SO4H3CCHOCH3OCHCH3CHOCHOCH34CH3CHO223.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 （2）交叉缩合 （含有（含有-H的羰基化合物和不含的羰基化合物和不含-H的羰的羰基化合物以基化合物以1:1（摩尔比）在无机酸催化下缩合反应。（摩尔比）在无机酸催化下缩合反应。）CHOOH+CH3CO

13、无水HClOCHCCH反应机理反应机理H3COH2CHOHH2CHOH+H+-CHOOHHOHCHOH=OHCH OHOHCCHOHOHCCHOH2OHC CHH+-H2O-H+烯醇化烯醇化极化极化233.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 含有-H的硝基化合物和氰基化合物在一定条件下也可以缩合，生成,-不饱和硝基化合物和,-不饱和氰基化合物X ArCHO+CH3NO2HOAc + NH4OAc100, 3h, 或70, overnightX ArCH=CH NO2ArCHOH2CCNX+NH4OAc36minCNArCH=CX88%97%X: CN, CONH2 243.1 酸催化缩合反应酸催

14、化缩合反应 （3） 酮与酰卤或酸酐的缩合 CH3COCH3CH3CCH2OHCH3C=CH2BF3B F3BF3=HOOH3COH3COOH3COH3COB-F3BF3CH3C =OCH3COOBF3+CH3C =OCH3C=CH2B F3O+CH3COCH2COCH3BF3+CH3COCH2RBF3+(CH3CO)2OCH3COCHCOCH3R不对称酮不对称酮253.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 3.1.3 Mannich reaction （1） Mannich reaction（曼尼希反应）（曼尼希反应） 具有烯醇式或潜在烯醇式结构的化合物(如某些炔类化合物)与醛(通常为甲醛)，在酸

15、催化下，与第一、第二胺反应，生成胺甲基化衍生物的反应，叫做Mannich reaction或曼氏反应。该反应广泛用于有机合成。 263.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应+RCOCH3CH2OEt2N H2ClH2O+.室温水或乙醇RCOCH2CH2NEt2 HCl.NaOHRCOCH2CH2NEt2RCOCH2CH2NEt2 HClOH+CH2OMe2NH+HOHCH2NMe2CH2NMe2Me2NCH286%NH+CH2OMe2NH+HNHCH2NMe297%(CH3)2CHCHO CH2OMe2NH+H(CH3)2CCH2NMe2CHO具有活泼-H的醛和酮273.1 酸催化缩合反应酸催化缩

16、合反应-二元酸，-氰基酸，-酮酸，-萘酚，-甲基吡啶，呋喃，吡咯及其衍生物CH3CH(CO2H)2CH2OMe2NH+HH2O(CH3)2C(COOH)2CH2NMe2NCH2OMe2NH+CH3HNCH2CH2NMe2PhC=PhCCH=CH2OMe2NH+HH2OCCH2NMe2苯乙炔283.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应CH2OH+H2CCH2=O HOHMe2NH:+-H2OMe2N =CH2Me2NC H2CH2=O HMe2N HCH2OHPhCOCH3PhCO HPhC=CH2HH=CH2HOH 以苯乙酮为例，考查反应机理极化极化烯醇化烯醇化PhC=CH2OH:+Me2N =C

17、H2HPhCOCH2CH2NMe2Me2NH+PhCOCH=CH2Mannich碱（酮胺）是作用物醛，活泼氢化合物，仲胺反应的脱水物293.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 二烃基酮，芳醛和芳胺在一定条件下可发生反应制备曼尼奇碱RCOCH3ArCHOAr NH2+123HCl10%NaHCO30200C浓RCOCH2CH(Ar)NH(Ar )4303.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 （2） Mannich Reaction在合成上的应用在合成上的应用 1) 制备制备,-不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物 +RCOCH2CH2N+H(CH3)2Cl-+ CH2ORCOCH3H2N+(CH3)2C

18、l-+RCOCH=CH2(CH3)2NH HCl.RCOCH=CH2RCOCH2CH3H313.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 2) 曼尼希碱或季铵盐的转换曼尼希碱或季铵盐的转换 由类烯醇式芳香族化合物发生Mannich反应得到的Mannich碱是苄基型化合物，对亲核反应十分敏感。利用该性质可将Mannich碱转化为其他基团如季铵盐等NHCH2O+Me2NHCH3COOHH2ONHCH2N(CH3)2绿竹碱95% 绿竹碱与硫酸二甲酯甲基化，可制备多种化合物NHCH2N(CH3)2（CH3)2SO4NHCH2N(CH3)3CNOHNHCH2COOH-吲哚乙酸吲哚乙酸323.1 酸催化缩合反应酸

19、催化缩合反应利用Mannich反应可在类烯醇式结构的分子中引入甲基NHOCH2OHNNHOH2CNNHOCH3H+-H2O氢解+ 吲哚的Mannich季铵盐与乙酰氨基丙二酸酯反应可生产色氨酸CH3CONHCH(CO2Et)2EtOHCH3CONHC (CO2Et)2 OH -?HH?H?+CH3CONHC-(CO2Et)2CH2C(CO2Et)2NHCOCH3CH2CHCO2HNH2NNHNCH2N (CH3)3333.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 3) 合成生物碱合成生物碱H2CH2CCHOCHOCH3NH2N-OOCCOO-OCH3NOCH3+H2CCH2COCOO-COO-H3O+-

20、2CO2托品酮托品酮NCH3ONCH3HOHNCH3HO COCHCHOPhZn-HIPhCH(CHO)CO2HKBH4CHCl3NCH3HO COCHCH2OHPh颠茄碱颠茄碱CH2CHOCH2CHO+CH3NH2H2CCO2-H2CCO2CH3CH2CHCH2CHCO2CH3NCH3HCO2+OOOCOPhHPhCOCl古柯碱80CH2CHCH2CHCO2CH3NCH3343.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应CHOH2CCHO+CH3NH2CH2CH2+H2CCO2HC=OH2CCO2H2H2O2CO2CHH2CCHCH2CH2N CH3CHCHC=O假石榴碱 68CH3COCH2CH3C

21、H2O(CH3)2NHCH3COCHCH2N(CH3)2CH3+H2OHOCHCHCH2N(CH3)2CH3CH3还原p-H2NC6H4CO2HCOOCHCHCH2N(CH3)2CH3CH3H2N土透卡因353.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应3.1.4 烯胺烯胺 （1）烯胺的生成）烯胺的生成 烯胺(enamines)是分子中氨基直接与双键碳原子相连的化合物。烯胺也叫,-不饱和胺，烯胺分子中氮原子上有氢原子时容易转变为亚胺，与烯醇容易转变为羰基化合物相似。 HNN363.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应（1）烯胺的生成）烯胺的生成 制备烯胺常用醛或酮与仲胺在脱水剂(如无水碳酸钾)存在下反应，加

22、苯、或甲苯、二甲苯把生成的水带出，并加入对甲基苯磺酸等作催化剂加热，用共沸蒸馏法除去生成的水即可很容易的制得。近年来，在制备烯胺时，加一个强失水剂如四氯化钛，以迫使反应进行完全。在烯胺形成中，仲胺常为环状化合物，它们的反应活性降低次序为：吡咯烷、吗啉和哌啶。它们的结构式如下 四氢吡咯吗啉哌啶NHONHNH373.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应O+NHP-CH3-C6H4SO3HC6H6,N+H2ON-(1-环戊烯基）四氢吡咯80%90%OH+O HR2NHHON HR2HONR2H+NR2H2OH2OHN R2HHNR2+ 醛或酮与仲胺在脱水剂存在条件下发生反应： 反应机理：383.1 酸催

23、化缩合反应酸催化缩合反应 2-甲基环己酮进行烯胺反应时，双键趋向于在取代基较少的碳原子上OH3CNH+p-CH3C6H4SO3HC6H6,NH3C+NH3C占产物的85占产物的15393.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应（2）烯胺在有机合成中的应用）烯胺在有机合成中的应用烯胺在有机合成中的应用在于它的-碳原子(即初始羰基化合物的碳原子)上带有部分负电荷。因此，可作为亲核试剂与卤代烷、酰卤或亲电性的烯烃反应 NR R:RCH3I, C6H6, 回流RCHNR RCRNR RRI-NR RRRCHC=CH3水解CH3R1213123CH3123123+RCH=CRCH=CRCHC=OI-403.1

24、 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 烯胺与活泼卤代烃发生亲核反应，生成碳烷基化产物，然烯胺与活泼卤代烃发生亲核反应，生成碳烷基化产物，然后水解生成烷基化的酮后水解生成烷基化的酮NCH3I, CH3OH,NH3CI水解OCH3413.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 醛和酮的烯胺能与亲电的烯烃发生烷基化反应，如与醛和酮的烯胺能与亲电的烯烃发生烷基化反应，如与,-不饱和酮，酯和腈反应生成一烷基化羰基化合物不饱和酮，酯和腈反应生成一烷基化羰基化合物 可以为碱催化的迈克尔（可以为碱催化的迈克尔（Michael）加成反应提供一）加成反应提供一种有用的补充种有用的补充 N-烷基化是可逆的，通常得到烷基化是可逆

25、的，通常得到C-烷基化产物，该反应烷基化产物，该反应在取代基较少的在取代基较少的-碳原子上进行碳原子上进行423.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应NH3CCH3CH2OHNH3CCH2CHCNHNCH2CH2CNH3COH3CCH2CH2CN:+回流水解65%CH2=CHCNN+ CH2=CHCO2CH3CH3CNH3OC2H5CHCHOCH2CH2CO2CH367%C2H5CH=CH433.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 烯胺容易与酰氯或酸酐反应烯胺容易与酰氯或酸酐反应 生成产物经水解得到生成产物经水解得到-二酮，为二酮，为C-酰基化合物酰基化合物NOCH3(CH2)5CClON(C2H5

26、)3NOHCO(CH2)5CH3NOCO(CH2)5CH3水解OCO(CH2)5CH375%环己酮的玛琳烯胺环己酮的玛琳烯胺+正庚酰氯正庚酰氯2-庚酰基环己酮庚酰基环己酮443.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 反应中可以加入三乙胺以中和生成的氯化氢反应中可以加入三乙胺以中和生成的氯化氢RC=CHRR CO ClRNRHRR COCC=NClN(C2H5)3:C=C NR COR水解RCHCORR CO211:12212453.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应3.1.5 -皮考啉反应（皮考啉反应（Picoline） -甲基吡啶在Lewis酸无水氯化锌存在下，形成一个类似烯醇的化合物，与醛作用，

27、失水生成-取代乙烯吡啶NZnCl2, PhCHOH2ONCH=CHPhCH3463.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 -甲基吡啶，2-甲基喹啉，1-甲基异喹啉，4-甲基喹啉可以发生同类反应ZnCl2, PhCHOH2ONCH3NCH=CHPhNCH3ZnCl2, PhCHOH2ONCH=CHPhNCH3ZnCl2 PhCHO_H2ONCH=CHPh473.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 其他杂环化合物的甲基衍生物不能发生类似的反应，由于烯醇化的芳香稳定作用失去太大的缘故NCH2HZnCl2NCH2ZnCl2 -皮考啉反应的一个特别有用的例子是合成感光材料NEtCH3I-NEtCH2NEtCH

28、2CH(OEt)2-HICH(OEt)3-OEtNEtCH2NEtCH2CHOEtCH2NEt-EtOH-H+NEtCHCHCHNEtNEtCHCHCHNEt483.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应3.1.6 普林斯（普林斯（Prins）反应）反应 普林斯反应是甲醛（或其他的醛）在酸催化作用下与烯烃加成得到1,3-二醇，或缩醛化得到环缩醛1,3-二氧六环化合物HCH2OHCH2OH+CH2=OHCH2OHC CCH2OHC CH2OH+CH2OHC COHCH2OHC CCH2OHC CH2OH+CH2OHC COHHCHOH2OOCCH2COCH2HCH2OHCH2OH+CH2=OH493.

29、1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 产物结构取决于烯烃结构和反应条件产物结构取决于烯烃结构和反应条件 对称烯烃对称烯烃-1,3-二醇二醇CH2O+HCH3CHCH(CH3)CH2OHOHCH3CH=CHCH3苯乙烯苯乙烯-单醇单醇+HOOPhNa-ROHPh(CH2)3OHPhCH=CH22CH2O 普林斯反应提供较原来烯烃多一个碳原子的醇的合成方法普林斯反应提供较原来烯烃多一个碳原子的醇的合成方法503.1 酸催化缩合反应酸催化缩合反应 利用普林斯反应可以合成一种广谱抗生素利用普林斯反应可以合成一种广谱抗生素-氯霉素氯霉素HOBrPhCH(OH)CH2BrTsOH, KHSO4-H2OHCHO

30、OOPhBrOOPhNH2H+Ph CHOHCHNH2CH2OH拆分CHCl2COClPh CHOHCHNHCOCHCl2CH2OHD-(-)-氯霉素PhCH=CH2PhCH=CHBrPh=NO2NH3513.2 酸催化分子重排酸催化分子重排 分子重排反应（molecular rearrangement reaction）是分子中的一个基团或原子从一个原子转移到另一个原子上，形成一个新的分子的反应。分子重排可分为分子间重排和分子内重排。在重排中，迁移原子或基团完全游离并脱离原来的分子，然后再与其它部分相连接，这种重排称为分子间重排。在这种重排中，迁移基团也可能来自不同分子。而分子内重排则与其它

31、分子无关，迁移基团自始至终没能脱离原来的分子，仅从分子的一部分迁移至分子的另一部分。重排是一种复杂的有机化学现象。在有机合成中，一些重排经常是所需反应的竞争反应，合成中应以避免，一些重排可提供巧妙的合成途径，应尽量加以利用。 523.2 酸催化分子重排酸催化分子重排3.2.1 频哪醇频哪酮（频哪醇频哪酮（pinacol-pinacolone）重排）重排 邻二叔醇又称频哪醇，在酸存在下，脱水生成叔烷基酮，邻二叔醇又称频哪醇，在酸存在下，脱水生成叔烷基酮，而非预期中的烯烃产物。该反应称为频哪醇而非预期中的烯烃产物。该反应称为频哪醇-频哪酮重排。频哪酮重排。(CH3)2C(CH3)2CC(CH3)2

32、OHOHHH2OCCH3CH3(CH3)3CCCH3OHOH:H(CH3)3CCCH365%72%O 重排的动力是新形成的碳正离子更为稳定。重排的动力是新形成的碳正离子更为稳定。 当两个烃基不同时，一般是亲核性更强的基团或原子迁移。当两个烃基不同时，一般是亲核性更强的基团或原子迁移。 两个羟基所连的碳不同时，通常以生成更稳定的碳正离子两个羟基所连的碳不同时，通常以生成更稳定的碳正离子占优势占优势 基团迁移的活性大致为：基团迁移的活性大致为：ArRH533.2 酸催化分子重排酸催化分子重排OH OHPhCCH3CHHPhCCH2CH3OHHH2OPhCCH2OHCH3PhCH CHOHCH3Ph

33、CHCHOCH3HPh2CC(CH3)2OHOHH2SO4H2OZnCl2Ph2CC(CH3)2OHHPh2C(CH3)COCH3Ph2CC(CH3)2OHHPhCOC(CH3)2PhCPh2OHOHH2SO4OPhPh99%OHOHH2SO4O 具有环状结构的频哪醇，重排后可得环扩大产物。具有环状结构的频哪醇，重排后可得环扩大产物。543.2 酸催化分子重排酸催化分子重排3.2.2 贝克曼（贝克曼（Beckmann）重排）重排 酮污在多磷酸，五氧化磷酸性催化条件下重排为酰胺的反酮污在多磷酸，五氧化磷酸性催化条件下重排为酰胺的反应称为贝克曼重排。应称为贝克曼重排。 中间体为缺电子氮中心（氮宾正

34、离子，中间体为缺电子氮中心（氮宾正离子，nitrene cation）,邻近的芳环或烷基转移到这个正电中心，导致邻碳的正电中心，邻近的芳环或烷基转移到这个正电中心，导致邻碳的正电中心，然后发生水合，质子转化为然后发生水合，质子转化为N-取代的酰胺。取代的酰胺。RNCRRNOHCRHRNOH2CRH2ORNCRH2ORNCRH2OHRNCROHNCROHR553.2 酸催化分子重排酸催化分子重排 在实际体系中，以上步骤是连续同时发生的，转移基团在实际体系中，以上步骤是连续同时发生的，转移基团R从背后进攻氮，而羟基从前面离去。从背后进攻氮，而羟基从前面离去。 产物具有立体专属性质。酮污的烃基和羟基

35、处于几何异构产物具有立体专属性质。酮污的烃基和羟基处于几何异构的两种构型中，的两种构型中，R1和羟基在一边的称为和羟基在一边的称为Z式，转移的总是在双式，转移的总是在双键另一侧的烃基键另一侧的烃基R。 如果有两个几何异构体的酮污，如双环壬酮污经重排后产如果有两个几何异构体的酮污，如双环壬酮污经重排后产物有两种物有两种HHNOHHHNHOH110oCHHNHOHHHNHO110oC563.2 酸催化分子重排酸催化分子重排 如果转移基团中含有不对称碳原子，则该碳原子的构型保如果转移基团中含有不对称碳原子，则该碳原子的构型保持不变。说明：持不变。说明：R基团的转移发生在分子内部，是碳氮的重排基团的转

36、移发生在分子内部，是碳氮的重排反应。反应。C6H5CHCH3CNCHCH3OHCH3H2SO4H NC6H5CH3O=C*573.2 酸催化分子重排酸催化分子重排n重排反应是一级反应重排反应是一级反应n极性溶剂可加速反应进行，溶剂极性越强，反应进行得越快极性溶剂可加速反应进行，溶剂极性越强，反应进行得越快n反应介质的酸度越强，污酯中的负离子离去越快。重排速率反应介质的酸度越强，污酯中的负离子离去越快。重排速率越快越快n转移基团上取代基：吸电子基团使重排减速，而供电子基团转移基团上取代基：吸电子基团使重排减速，而供电子基团使重排加速使重排加速n贝克曼重排反应具有理论价值贝克曼重排反应具有理论价值

37、-证明酮污的结构证明酮污的结构n贝克曼重排反应具有应用价值贝克曼重排反应具有应用价值-合成己内酰胺，取代酰胺，合成己内酰胺，取代酰胺，-氨基酸氨基酸583.2 酸催化分子重排酸催化分子重排n己内酰胺的新型合成方法己内酰胺的新型合成方法NH2OHr.t.Bpy/BF4/PCl3353k, 2h转化率100选择性99ONHONHOn合成一些难用一般方法制备的芳胺合成一些难用一般方法制备的芳胺593.2 酸催化分子重排酸催化分子重排3.2.3 烯丙基重排烯丙基重排n烯丙基正离子的稳定性高，其电荷分散在烯丙基正离子的稳定性高，其电荷分散在1,3-位上。作为中间位上。作为中间体，其稳定性与苄基相似体，其

38、稳定性与苄基相似n烯丙醇质子化和烯丙醇质子化和3-氯丙烯离解均可得到烯丙基正离子氯丙烯离解均可得到烯丙基正离子CH2CH2123123HH2OCl/CH2=CHCH2OHCH2=CHCH2ClCH=CH2CH2=CH603.2 酸催化分子重排酸催化分子重排n亲核试剂进攻烯丙基正离子的亲核试剂进攻烯丙基正离子的C1或或C3，机会是均等的，产物，机会是均等的，产物的双键发生位移的双键发生位移n双键从双键从1,2-位移至位移至1,3-位称为烯丙基重排位称为烯丙基重排n烯丙基自由基也是比较稳定的烯丙基自由基也是比较稳定的n亲核取代烯丙基通过亲核取代烯丙基通过SN1机理，氯代机理，氯代-2-丁烯得到丁烯

39、得到2-丁烯丁烯-1-醇醇和和3-羟基羟基-1-丁烯两个产物丁烯两个产物ClHHH2OH2OOHH2OCH3CH=CH CH2CH3CH=CHCH2ClCH3CH=CH CH2OH2CH3CH=CH CH2OHCH3 CHCH=CH2CH3 CHCH=CH2CH3 CHCH=CH2613.2 酸催化分子重排酸催化分子重排n双分子亲核取代反应可发生在两个核中心，双分子亲核取代反应可发生在两个核中心，u连有氯的碳连有氯的碳-SN2-正常的双分子亲核取代反应正常的双分子亲核取代反应u进攻烯丙基的双键碳进攻烯丙基的双键碳-SN2-反常的双分子亲核取代反应反常的双分子亲核取代反应(C2H5)2NH +

40、CH2=CH CH CH3Cl:(C2H5)2N苯CH2CH=CHCH3苯:(C2H5)2NH+CH2ClCH=CHCH3(C2H5)2N CH2CH=CHCH3n烯丙基化合物不是全部都发生烯丙基化合物不是全部都发生SN2反应，而是发生反常反应，而是发生反常SN2反应与正常反应与正常SN2的竞争反应。当空间位阻较大，不利于的竞争反应。当空间位阻较大，不利于SN2反反应时，则发生反常的应时，则发生反常的SN2反应。反应。623.2 酸催化分子重排酸催化分子重排 3.2.4 联苯胺重排联苯胺重排 联苯胺（联苯胺（Benzidine）重排是指氢化偶氮苯化合物重排成）重排是指氢化偶氮苯化合物重排成4,

41、4-二氨基联苯的反应。二氨基联苯的反应。 NHNHNH2H2NH反应速度反应速度=k氢化偶氮苯氢化偶氮苯H+2NHNHH2NHHNHHNNHHHHNN.NHHNHHHH.NN.HHHHHHHHHHHHH2NNH2H2H2NNH2633.2 酸催化分子重排酸催化分子重排 已经知道，两种不同的氢化偶氮苯在同一体系中发生重排时，反应不发生交叉重排，这说明联苯胺重排是分子内重排过程：HNHNHNHNCH3H3CH2NNH2H2NNH2H3CCH3H2NNH2H3CH+不产生643.2 酸催化分子重排酸催化分子重排 当对位有取代基封闭时，重排可以发生在氨基的邻位。如果其中苯环只有一个对位被封闭，重排产物

42、叫做对半联苯胺，如果两个对位都被封闭，产物叫做邻半联苯胺。 NHNHHCH3H3CNHCH3H3CH2NNHNHH3CHNHH3CNH2653.2 酸催化分子重排酸催化分子重排 在染料合成方面的应用N=NN=NNH2SO3NaSO3NaNH2刚果红N=NN=NNH2SO3NaH3CSO3NaNH2CH3直接红N=NN=NSO3NaNH2HONaO3SSO3NaNaO3S直接天兰OHNH2663.2 酸催化分子重排酸催化分子重排3.2.5 Schmidt重排重排 在强酸存在下，羧酸、酮、醛等与叠氮酸作用，生成伯胺、酰胺或腈的反应称为施密特（Schmidt）重排反应。HN3CO2N2R COOH+

43、H2SO4C6H6R NH2+HN3H2SO4CH3(CH2)4COOHCH3(CH2)4NH270%75%COOHNH2CH2COOHCOOHCH2HN3H2SO4COOHNH2HN3(H2SO4)CHCl3673.2 酸催化分子重排酸催化分子重排NH2COOHCOOHCOOHHN3H2SO4NH2HN3H2SO4H3COHH3CCOOHH3COHH3C 试剂HN3具有毒性且易爆，可以通过NaN3与浓H2SO4在CHCl3中作用得到。683.2 酸催化分子重排酸催化分子重排Schmidt重排反应历程为：重排反应历程为： RC OHOOH2SO4RC OH2ORC OHOHR C=O+H2OR

44、 C=O+HN3HORNCNN:N2R C N :R N=C=ORNH2+CO2H2O693.2 酸催化分子重排酸催化分子重排酮发生酮发生Schmidt重排反应得到取代酰胺重排反应得到取代酰胺 ORCRRCONHRHN3N2+H2SO4+ORCRRCONHRHN3N2+H2SO4+R CONHRORCRHN3+R C ROHNNN:N2R C ROHN:RN=CROHRCONHR重排反应速率为：重排反应速率为：二烷基酮二烷基酮烷基芳基酮烷基芳基酮二芳基酮二芳基酮703.2 酸催化分子重排酸催化分子重排 芳基烷基酮重排，一般是芳基移位至氮原子上 HN3+C6H5COCH3H2SO4C6H5NHCOCH377% 二烷基酮和环酮反应都较快 OHN3HNHOOOOHN3HNHO 若HN3过量(2个物质的量以上)，则生成“四唑”产物 CH3COCH3HN32+H2SO4CNNNNH3CH3C1, 5-二甲基四唑713.2 酸催化分子重排酸催化分子重排HN3, H2SO4N2HN3-H2OCardiazole（用作强心剂）OHNONOHNNNN723.2 酸催化分子重排酸催化分子重排 醛发生Schmidt重排反应生成腈 RCHO+HN3H