第十章重排反应课稿.ppt

第十章 重排反应（Rearrangement reaction） 重排反应简介 重排反应是指在一定反应条件下，分子中的某些原子或基团或化学键发生位置的迁移以至于分子骨架发生改变，形成一种新的化合物的反应。 在药物合成反应中，合理利用重排反应，可以获得其他反应难以得到的结构单元，并且可以得到相应的区域选择性和立体选择性产物，是药物合成设计中一种十分重要的策略。 重排反应简介 重排反应有多种表现形式，引起重排反应的可能原因被认为是在反应试剂或其他反应条件的影响下，分子因暂时产生不稳定中心（如离子和自由基等）而促使了分子结构的重组以降低其能量，形成更加稳定的结构。 重排反应分类 按形成的不稳定中心的不同，重排反应可以划分为亲电重排、亲核重排和自由基重排等。 按迁移原子或基团迁移前后所连接的原子的不同来分类，则可分为碳-碳重排、碳-杂重排和杂-碳重排等。 这些分类方法各有其优点，为便于与有机化学相衔接，本章采用前者进行分类讨论。 第一节 亲电性重排反应 有机化合物中，羰基或其他吸电子基团（Electron-withdrawing group, EWG）或电负性较大的原子（如氧原子、氮原子）相连的α-碳原子上的氢具有一定的酸性，可在强碱的作用下形成碳负离子。 若分子内还含有其他缺电子性亲电基团的话，则可引起亲电性重排反应，生成相应的重排产物。 一、Favorskii重排反应 α-卤代酮在碱的作用下重排生成羧酸或其衍生物的反应称为Favorskii重排反应，根据所用碱的不同（苛性碱、醇盐或胺），可分别得到羧酸、酯或酰胺。 Favorskii重排反应机理 在碱性条件下，非氯所在的α-氢被碱夺取后所形成碳负离子，发生分子内亲核取代形成桥环化合物，三元环的张力推动了其羰基与碱之间的亲核加成和开环反应，生成环戊基甲酸。 Favorskii重排反应应用 Favorskii重排反应主要应用于多个侧链取代的羧酸和缩环羧酸的合成中。 二、Stevens重排反应 季铵盐或锍盐在强碱的作用下发生[1,2]-重排生成胺或者硫醚的反应称为Stevens重排反应。 Stevens重排反应机理 反应可采用离子对机理（Ionic-pair mechanism）和自由基对机理（Radical-pair mechanism）来解释。 Stevens重排反应应用 脱氧可待因D（10-2）的全合成路线之一，是通过Stevens重排反应来构建B环 Stevens重排反应的规律 1. 失去质子的部位连有吸电子基团或生成的碳负离子可以通过离域得以稳定； 2. 重排基团一般为苄基、烯丙基或吸电子取代的烷基； 3. 若重排基团存在手性中心，该基团在重排前后的构型保持不变。 Stevens重排反应的规律 三、Wittig重排反应 醚类化合物（除了烯丙基醚，因为烯丙基醚主要发生[2,3]-重排，属于协同重排类型，见第九章）在强碱性条件下转变为碳负离子后，醚键另一侧的烷基极易发生[1,2]-迁移到碳负离子上，发生重排而形成醇，此即 Wittig重排反应。 Wittig重排反应实例 四、Fries重排反应 酚酯在过量的Lewis酸或质子酸存在下加热，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，也可无溶剂直接加热进行。 Fries重排反应实例 第二节 亲核性重排 亲核重排反应又称“缺电子重排”，通常是迁移基团以富电子的形式转移到缺电子中心的过程。本节主要介绍Wagneer-Meerwein重排反应、Pinacol重排反应、Benzilic acid重排反应、Beckmann重排反应和Baeyer-Villiger氧化重排反应等几个亲核重排反应 。 一、Wagneer-Meerwein重排反应 醇或卤代烷在质子酸或路易斯酸催化下在发生相关反应的过程中，可能生成的碳正离子中间体，与之相连的另一个碳上的芳基、烷基或氢迁移至正电荷的碳上，生成更加稳定碳正离子的反应称为Wagneer-Meerwein重排反应。 Wagneer-Meerwein重排 促使重排反应发生的动力包括生成更稳定的碳正离子或转变为中性化合物。一般认为重排反应发生基团迁移的趋势是H＞芳香环＞烷基。 Wagneer-Meerwein重排 二、Pinacol重排反应 在酸的催化下，邻二醇失去一分子水，形成碳正离子，经过R基团的[1,2]-迁移，重排生成醛或酮的反应称为Pinacol重排反应。 Pinacol重排反应 迁移基团的活性趋势是苯基＞烷基＞氢。当芳基上包含有不同取代基时，也会影响迁移活性，推电子基有利于芳基迁移。大体上变化趋势为：对甲氧基取代＞对甲基取代＞邻甲基取代＞邻甲氧基取代＞无取代＞对氯取代＞间甲氧基取代＞间氯取代。 Pinacol重排反应 P