药物合成反应-第五章-重排反应课件

药物合成反应-第五章-重排反应ppt课件掌握重排反应总的知识结构1熟悉典型大类反应的机理2熟悉各反应的条件、影响因素、主产物3掌握重排反应总的知识结构1熟悉典型大类反应的机理2熟悉各反应重排反应碳→碳重排Wagner-Meerwein重排Pinacol重排二苯基乙二酮重排Favorskii重排Wolff/Arndt-Eistert重排碳→杂重排Bechmann重排Hofmann重排Curtius重排Schmidt重排Baeyer-Villiger氧化重排杂→碳重排Stevens重排Sommelet-Hauser重排Wittig重排重排反应碳→碳重排Wagner-Meerwein重排PinaWagner-Meerwein重排Pinacol重排二苯基乙二酮重排Favorskii重排Wolff/Arndt-Eistert重排Wagner-Meerwein重排Pinacol重排二苯基乙Wagner-Meerwein重排

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的反应称为重排反应。

例如1,2-重排A:重排起点原子,B:重排终点原子,W:重排基团

Wagner-Meerwein重排，是醇在酸作用下羟基脱落形成碳正离子，后者受自身稳定性驱使，

换位至相邻碳，进而消除或受亲核进攻的反应。反应机理：1Wagner-Meerwein重排同一有机分子内的一Wagner-Meerwein重排影响因素：重排的动力：

醇在酸作用下可以亲核取代、消除，

也可以重排，关键看碳正离子能否

通过重排得到较大的稳定性；重排的原料：

①卤代烷脱卤

②醇脱羟基1Wagner-Meerwein重排影响因素：1Wagner-Meerwein重排

③烯烃+氢离子

④重氮盐放氮重排的顺序：

一般顺序为活化的苯环大于钝化的苯环大于叔、仲、伯烷基大于甲基。

例如：1Wagner-Meerwein重排③烯烃+氢离子1Wagner-Meerwein重排应用特点：

反应机理：1异冰片莰烯Wagner-Meerwein重排应用特点：1异冰片莰烯Pinacol重排

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，称为Pinacol重排。反应机理：影响因素：哪侧羟基脱落形成碳正离子？——稳定性高的一侧

2Pinacol重排邻二醇类化合物在酸催化下，失去一分Pinacol重排但是为什么下面反应碳正离子会在右侧羟基碳？

事实上这种方法可以推广，即将羟基变为

某些离去性能好的衍生物（如酯），使得

碳正离子产生在取代基较少（位阻较小）

的一侧。2Pinacol重排但是为什么下面反应碳正离子会在右侧Pinacol重排哪一个基团发生迁移——迁移能力

一般情况下，使正电荷稳定的取代基（供电子基）迁移倾向大。如

芳基≈氢≈烯基>叔丁基>>环丙基>仲烷基>伯烷基

另外，因位阻原因，芳基临位不能有取代，其他位置供电子基取代活性增加。2Pinacol重排哪一个基团发生迁移——迁移能力2Pinacol重排

立体因素也影响着迁移的基团。对于羟基共环的情形，总是处在离去的羟基反式的基团迁移，这在一定程度上说明Pinacol

重排可按分子内SN2机理进行。2Pinacol重排立体因素也影响着迁移的基团。2Pinacol重排应用特点：

半频哪醇重排：通过其他途径在羟基β位产生正电荷，进而发生重排。2WHY?Pinacol重排应用特点：2WHY?二苯基乙二酮重排

二苯基乙二酮(苯偶酰)类化合物用碱处理，生成二苯基α-羟基酸(二苯乙醇酸)的反应称为

苯偶酰-二苯乙醇酸重排反应。反应机理：先与碱加成，进而发生基团转移。

无论哪个基团迁移，最终都得到同样的产物。3二苯基乙二酮重排二苯基乙二酮(苯偶酰)类化合物用碱处理二苯基乙二酮重排应用特点：

制备二芳基乙醇酸。

缩环得α-羟基酸。3二苯基乙二酮重排应用特点：3Favorskii重排

α-卤代酮在亲核碱(NaOH,RONa等)存在的条件下，发生重排得到羧酸盐、酯或酰胺的反应

称为Favorskii卤代酮重排反应。反应机理：

反应经历环丙酮中间体，从

碳负离子稳定的一侧开环，

最终形成羧酸酯/酰胺。4Favorskii重排α-卤代酮在亲核碱(NaOH,RFavorskii重排

所谓碳负离子的稳定性如下：4Favorskii重排所谓碳负离子的稳定性如下：4Favorskii重排

同理应用特点：

缩环制备羧酸衍生物4Favorskii重排同理4Favorskii重排

有时甚至是杂原子也能发生此反应。

酰胺氮原子上的氢具酸性，

同样可以在碱性条件下去质子。α，α’-二卤代物可制备α，β-不饱和羧酸衍生物。

理论上两侧都可形成碳负离子最终转变成环丙酮中间体，但由于卤素的离去必须与开环处

与反式，导致产物稳定性不同，最终决定了反应的方向。4Favorskii重排有时甚至是杂原子也能发生此反应Wolff/Arndt-Eistert重排

α-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。反应机理:

不同的亲核试剂进攻烯酮碳，得到

各种羧酸衍生物。5Wolff/Arndt-Eistert重排α-重氮酮在Wolff/Arndt-Eistert重排

用酰氯与重氮甲烷反应得到α重氮酮，再经过Wolff重排，生成比原来酰氯多一个碳原子

的羧酸，该反应称为Arndt-Eistert合成。

可以看出，该反应是wolff重排制备羧酸的一个应用。例如5Wolff/Arndt-Eistert重排用酰氯与重氮甲Wolff/Arndt-Eistert重排应用特点:

链状α-重氮酮可重排为多一个碳的羧酸衍生物；

如果重氮酮在环上，则可得缩环产物。

烯酮还可在氧气下光解，释放CO2，得到缩环减碳的环酮。5Wolff/Arndt-Eistert重排应用特点:5Bechmann重排Hofmann重排Curtius重排Schmidt重排Baeyer-Villiger氧化重排Bechmann重排Hofmann重排Curtius重排ScBechmann重排醛肟或酮肟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。反应机理：反式迁移，立体专一性。影响因素：催化剂&溶剂：质子酸（如H+,H2SO4,HCl,H3PO4）易得常用，但对分子中的酸性敏感基团不利。非质子酸（如PCl5,SOCl2,TsCl,AlCl3）则无此问题。1Bechmann重排醛肟或酮肟在酸性催化剂的作用下，Bechmann重排

另外，单方面使用极性溶剂如DMF或质子酸催化剂，都可能使不对称肟发生异构化，尤其

是两者组合使用时更胜，由此将导致“外观上的”顺式基团发生迁移。

当溶剂本身就是亲核性化合物（如醇、酚、硫醇、胺等）时，它们将替代水分子对亚胺碳正离子进行进攻，从而无法生成酰胺。1Bechmann重排另外，单方面使用极性溶剂如DMFBechmann重排肟的结构：

醛肟在Lewis酸的催化下，容易脱水形成腈，而不发生Bechmann重排；

酮肟，如果迁移基团能形成稳定的碳正离子，则重排反应倾向弱，转而主要发生消除；1Bechmann重排肟的结构：1Bechmann重排应用特点：

扩环生成内酰胺

变相制备羧酸/伯胺

还原制备仲胺1Bechmann重排应用特点：1Bechmann重排

制备苯并恶唑或苯并咪唑衍生物。1Bechmann重排制备苯并恶唑或苯并咪唑衍生物。1Hofmann重排

未取代的酰胺用次溴酸钠（或溴/氯&碱）处理转变为少一个碳原子的伯胺，称为Hofmann

重排或Hofmann降解反应。反应机理：

未取代酰胺→卤代酰胺→异氰酸酯→水解得伯胺

水解、醇解、

氨解可得不

同产物。2Hofmann重排未取代的酰胺用次溴酸钠（或溴/氯&碱Hofmann重排应用特点：

制备少一碳的伯胺。

芳环临位有羟基、氨基时，与Bechmann重排类似，可形成恶唑或咪唑环（环脲）。

得2Hofmann重排应用特点：2Hofmann重排

当酰胺基α位有羟基、氨基、卤素或双键时，可得少一碳的醛或酮。

例如2Hofmann重排当酰胺基α位有羟基、氨基、卤素或双Hofmann重排

异羟肟酸O-酰基衍生物用碱处理，重排为异氰酸酯，而后水解得伯胺的反应即Lossen重排。反应机理：Hofmann重排：Lossen重排：

可以看出，两种重排都是N上的吸电子基离去，带动R基迁移，区别只是离去基团不同。应用特点：2Hofmann重排异羟肟酸O-酰基衍生物用碱处理，重Curtius重排

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。反应机理：Hofmann重排Lossen重排Curtius重排

最终都变成异氰酸酯，然后被亲核试剂进攻。应用特点：

酰基叠氮的来源：

①酰卤与叠氮化鈉3Curtius重排酰基叠氮化合物在惰性溶液中加热分解为Curtius重排

②酸酐与叠氮化钠

③酰基肼与亚硝酸

④羧酸与DPPA（二苯基磷酰叠氮）3Curtius重排②酸酐与叠氮化钠3Curtius重排应用特点：3Curtius重排应用特点：3Schmidt重排

Schmidt重排底物包括三类，羧酸、酮或醛分别与叠氮酸反应，生成伯胺、酰胺或腈。反应机理：

与羧酸反应，得到和Curtius反应相同的中间体——酰

基叠氮，进一步的异氰酸酯。

与酮反应，得到和Bechmann反应相同的中间体——亚胺

碳正离子，进一步水解得酰胺。

与醛反应，经加成、

脱水、脱氮得腈。4Schmidt重排Schmidt重排底物包括三类，羧Schmidt重排应用特点：

与Curtius反应相同，可制备少一碳的伯胺（多元酸羧基位阻较大者优先反应）。

与酮反应，芳基烷基酮一般是芳基优先迁移，除非烷基体积特别大。

羰基α位也易于携带电子迁移，例如赖氨酸的制备。4Schmidt重排应用特点：4Baeyer-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氧化/重排。反应机理:

可认为大致分三步，①过氧酸加成；②酸根离去&基团迁移；③脱质子；影响因素：

基团的迁移能力大小：氢>叔烷基>环己基、仲烷基、苄基、苯基>伯烷基>甲基；

氢一般最先迁移，所以醛基一般都被氧化为羧基，除非使用特殊的间氯过氧苯甲酸MCPBA。5Baeyer-Villiger氧化重排酮类用过氧酸(如Baeyer-Villiger氧化重排

甲基迁移能力最差，所以甲基酮反应，氧插入在另一侧；

苯基迁移能力低于叔烷基，另外供电子苯基迁移能力强于吸电子苯基；5Baeyer-Villiger氧化重排甲基迁移能力最Stevens重排Sommelet-Hauser重排Wittig重排Stevens重排Sommelet-Hauser重排WittStevens重排

季胺烷基中，与氮相连碳上有吸电子基的烷基，在强碱的帮助下脱质子形成碳负离子，吸

引另外三烷基中的一个迁移至此，生成叔胺的反应称为Stevens重排。反应机理：影响因素：

基团迁移能力：由于是亲电重排，所以基团形成的正离子越稳定，迁移能力越强；

常见的迁移基团有烯丙基、各类苄基等。1Stevens重排季胺烷基中，与氮相连碳上有吸电子基的Stevens重排应用特点：1Stevens重排应用特点：1Sommelet-Hauser重排

苄基季铵盐经氨基钠或钾处理后，重排生成邻位烃基取代苯甲基叔胺的反应称为Sommelet-Hauser重排反应。反应机理：

该反应与Stevens重排

竞争，第一步与其相同；

区别