第 3 章 酸催化缩合与分子重排

第 3 章 酸催化缩合与分子重排

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士酸催化下，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。

3.1 酸催化缩合反应

1. Friedel-Crafts 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。

Me2C CH2 CMe3FeCl3或 HF/BF3+

89%

NH2

H2C CH2

NH2

Et Et2+

Et2AlCl

300 C, 6.5~7MPa, 115mino

97.9%

CCl3CHO Cl+H2SO4

CCl3CH( )2Cl + H2O2

CH3CCH3

O

OH

CH3

CH3

H2O2+ OHHO +CH2SO4

HCHO HCl+ +H3PO4

CH3COOH

CH2Cl

H2O+

77%

3.1.1 Friedel － Crafts 反应

Friedel-Carfts 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。

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

1. Friedel-Crafts 烷基化反应

分子内 F－ C烃基化反应可用于芳环稠合

H2SO4+ H2O

88%

CH3

CH2

O O

CH3

Ph(CH2)4OHH3PO4

H2C

50%

H3C

OH

CH3

CH3H3C

SiO2, H3PO4

CH2Cl2, 25 oC, 2h

82%

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

1. Friedel-Crafts 烷基化反应

类似于芳烃，烯烃也能发生 F－ C烃基化反应

(CH3)3CCl (CH3)3CCH2CH2ClAlCl3

-10 oC+ CH2=CH2

反应机理可能为

(CH3)3CCl AlCl3 (CH3)3C AlCl4+ +

(CH3)3C + (CH3)3CCH2CH2CH2=CH2

(CH3)3CCH2CH2Cl+ AlCl4(CH3)3CCH2CH2 + AlCl3

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

1. Friedel-Crafts 烷基化反应

类似于芳烃，烯烃也能发生 F－ C烃基化反应

H3CC=CH2

H3C+ CH

CH3

CH3

CH3ŨH2SO4»òHF

0~10 oC(CH3)3CHCH2C(CH3)3

制备高辛烷值汽油的一个较便宜的方法

(CH3)3C (CH3)3CCH2C (CH3)2

H(CH3)2C=CH2

(CH3)2C=CH2

+(CH3)3CCH2C (CH3)2 HC(CH3)3 (CH3)3CCH2CH(CH3)2 + (CH3)3C

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

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

1. Friedel-Crafts 烷基化反应

2. F － C 酰基化反应1) 用 Friedel － Crafts 反应合成酮

COCl +AlCl3 C

O

82%

+AlCl3

O

O

O

COCH2CH2COOH

92%~95%

CH3COOH CH3COOH

P2O5 P2O5

OCH3OCH3

COCH3

OCH3

COCH3

COCH3

CH3COCl

AlCl3

OCH3

NO2

OCH3

NO2

COCH3

CH3COCl

AlCl3

OCH3

NO2

OCH3

NO2

COCH3

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

1) 用 Friedel － Crafts 反应合成酮

AlCl3(CH3CO)2O+CS2£¬ »ØÁ÷

69 % ~ 79%

Br Br COCH3

+ CH3C NZnCl2, HCl

(C2H5)2O

HCl

H2O

»ØÁ÷

.

OH

HO OH

OH

HO OH

NHH3C

OH

HO OH

COCH3

74%~87%

POCl3,100~125 oC

N(CH3)2

(H3C)2NN

Ph

PhH2O

HCl(H3C)2N

O

Ph

PhCONHPh

2. F － C 酰基化反应

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

1) 用 Friedel － Crafts 反应合成酮

OO

O

H2SO4

O

COOH

57%

+ AlCl3CO

CH2

CH2

CHOO

O

Zn-Hg/HCl

H2SO4,

H2SO4

O

O

¢Ù

¢ÚO

O

O

2. F － C 酰基化反应

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

1) 用 Friedel － Crafts 反应合成酮

(CH2)5COCl

AlCl3, CS2

25oC

CO

(CH2)567%

AlCl3 AlCl4C Cl

O

R C

O

R+ +

C

O

R(CH3)2C=CH2 + (CH3)2C CH2 C

O

R

(CH3)2CCH2CCH3 AlCl4-

O

+ (CH3)2CCH2CCH3

O

Cl

2. F － C 酰基化反应

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

1) 用 Friedel － Crafts 反应合成酮

CH3C

O

+COCH3 COCH3

COCH3

Cl

H

AlCl4Me2NH

HCl

2. F － C 酰基化反应

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

2) Freidel － Crafts 反应合成醛

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 + ClSO3H HCl CO H2SO4+ +

HCl CO+AlCl3HCOCl HC

O+ AlCl4

HCl CO+AlCl3-Cu2Cl2

20o HCO

CHOH

CHO

C

82.8%

C6H6

CH3

+ CO + HClAlCl3-Cu2Cl2

20o

CH3

CHO

50%~55%C

2. F － C 酰基化反应

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

2) Freidel － Crafts 反应合成醛

+ FCHOBF3, 0~10¡æ

CH3

H3C CH3

CH3

H3C CH3

CHO

OCH3

HCN, HCl, AlCl3, 45oC

H2O

OCH3

CHO

¢Ù

¢Ú

+ Cl2CHOCH3TiCl4

CH2Cl2

ClCHOCH3CH3

H3C CH3

CH3

H3C CH3

CHOCH3

ClH2O

0~25¡æ

81%~89%

CH3

H3C CH3

CH3

H3C CH3

CHO

2. F － C 酰基化反应

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

2) Freidel － Crafts 反应合成醛

¢Ù

H3C

OHCH(CH3)2

H3C

OHCH(CH3)2Zn(CN)2, HCl, AlCl3

H3O+¢Ú

CHO

HCl HCN HN=C HCl+AlCl3

R

AlCl3HN=HC R

H2OOHC R + NH3

2. F － C 酰基化反应

3.1 酸催化缩合反应 3.1.1 Friedel － Crafts 反应

3.1.2 醛或酮及其衍生物的反应 1. 自身缩合

2CH3CHO CH3CH(OH)CH2CHOH H2O

CH3CH=CHCHO

HCH3CHO CH3C HOHCH3CH=O H

HCH3CHO CH=O HCH2

H

HCH2=CHOH

CH=CH2 CH3C HOH

OH:

+ CHCH2CHOH

CH3O H

CH3CHCH2CHO

OHH

HCH3CHCH2CHO

OH

CH3CHCH2CHO

OH2H3O

CH3CH=CHCHO

3.1 酸催化缩合反应

H CH3COCH3(CH3)2C=CHCOCH32CH3COCH3 (CH3)2C=CHCOCH=C(CH3)2

HCH3COCH3 CH3CCH3

O H

CH3C CH3

OH

HHCH3COCH3

O H

CH3C CH2

HCH3C=CH2

OH

CH3C=CH2

OH

:

+ CH3C CH3

OH

CH3CCH2C(CH3)2

O H OHH3O

(CH3)2C=CHCOCH3

HO H

CH3CCH=C(CH3)2H

CH2=CCH=C(CH3)2

OH

(CH3)2C=CHCOCH3

+ H3OCH2=CCH=C(CH3)2

OH

CH3CCH3

OH

(CH3)2C=CHCCH2 C(CH3)2

OHO H

(CH3)2C=CHCOCH=C(CH3)2

3.1.2 醛或酮及其衍生物的反应 1. 自身缩合

3.1 酸催化缩合反应

H2SO4

H3C

CH

CHCHO

O O

CH3

CH3

3CH3CHO

H2SO4

H3CCH

O CH3

O CH

CH3

CH

O

CHO

CH3

4CH3CHO

3.1.2 醛或酮及其衍生物的反应 1. 自身缩合

3.1 酸催化缩合反应

2. 交叉缩合 CHO

OH+

CH3C

O

ÎÞË®HCl

O

CH

C

CH

H3C

O

H2C

HO

HH2C

HOH+H+ -

CHO

OH

H

OH

CHOH=

OH

CH OH

H2C OH

H

OH

OH

HC

HC

OO

HC

HC

O

HH

+ -H2O H+

O

HC

CH

OHO

HC

CH

OH2

O

HC CHH+ -H2O-H+

3.1.2 醛或酮及其衍生物的反应

3.1 酸催化缩合反应

H

O OOH

X X

Proline,acetone

Solvent, r.t

X ArCHO + CH3NO2HOAc + NH4OAc

100¡æ, 3h, »ò70¡æ, overnightX ArCH=CH NO2

ArCHO H2CCN

X+ NH4OAc

3~6minCNArCH=C

X88%~97%

X: CF3, MeO, F, Cl

X: CN, CONH2

2. 交叉缩合

3.1.2 醛或酮及其衍生物的反应

3.1 酸催化缩合反应

3. 酮与酰卤或酸酐的缩合

CH3COCH3 CH3CCH2

O

H CH3C=CH2

BF3 B F3BF3

=

HO

OH3C

OH3C

O

OH3C

OH3C

O

B-F3

BF3CH3C =O CH3COOBF3+

CH3C =OCH3C=CH2

B F3O

+ CH3COCH2COCH3 BF3+

CH3COCH2R BF3+ (CH3CO)2O CH3COCHCOCH3

R

3.1.2 醛或酮及其衍生物的反应

3.1 酸催化缩合反应

CH3COCH3 CH3CCH2

O

H CH3C=CH2

BF3 B F3BF3

=

HO

OH3C

OH3C

O

OH3C

OH3C

O

B-F3

BF3CH3C =O CH3COOBF3+

CH3C =OCH3C=CH2

B F3O

+ CH3COCH2COCH3 BF3+

CH3COCH2R BF3+ (CH3CO)2O CH3COCHCOCH3

R

3. 酮与酰卤或酸酐的缩合

3.1.2 醛或酮及其衍生物的反应

3.1 酸催化缩合反应

1. Mannich reaction

3.1.3 Mannich reaction

3.1 酸催化缩合反应

据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。

1. Mannich reaction

3.1.3 Mannich reaction

3.1 酸催化缩合反应

+RCOCH3 CH2O Et2N H2Cl H2O+ .ÊÒÎÂ

Ë®»òÒÒ́¼ £«RCOCH2CH2NEt2 HCl

. NaOHRCOCH2CH2NEt2RCOCH2CH2NEt2 HCl

OH

+ CH2O Me2NH+H

OHCH2NMe2

CH2NMe2

Me2NCH2

86%

NH

+ CH2O Me2NH+H

NH

CH2NMe2

97%

(CH3)2CHCHO CH2O Me2NH+ + H(CH3)2CCH2NMe2

CHO

1. Mannich reaction

3.1.3 Mannich reaction

3.1 酸催化缩合反应

CH3CH(CO2H)2 CH2O Me2NH+ +HH2O

(CH3)2C(COOH)2

CH2NMe2

NCH2O Me2NH+ +

CH3

H

N CH2CH2NMe2

PhC=PhC CH= CH2O Me2NH+ + HH2O

CCH2NMe2

CH2O H+ H2CCH2=O H OH

Me2NH

:

+ -H2O [Me2N =CH2 Me2NC H2]CH2=O H Me2N HCH2OH

PhCOCH3PhC

O HPhC=CH2

H

H = CH2H

OH

1. Mannich reaction

3.1.3 Mannich reaction

3.1 酸催化缩合反应

PhC=CH2

OH:

+ Me2N =CH2H

PhCOCH2CH2NMe2 Me2NH+PhCOCH=CH2

RCOCH3 ArCHO Ar NH2++1 2 3

HCl

10%NaHCO3

0~200C

ŨRCOCH2CH(Ar)NH(Ar )

4'' ¢Ù

¢Ú¢Û

2. Mannich Reaction 在合成上的应用

3.1.3 Mannich reaction

3.1 酸催化缩合反应

(1) 制备 α ， β －不饱和羰基化合物

+ RCOCH2CH2N+H(CH3)2Cl-+ CH2ORCOCH3 H2N+(CH3)2Cl-+RCOCH=CH2(CH3)2NH HCl

.

RCOCH=CH2 RCOCH2CH3[H]

2. Mannich Reaction 在合成上的应用

3.1.3 Mannich reaction

3.1 酸催化缩合反应

(2) 曼尼希碱或季铵盐的转换

NH

CH2O+ + Me2NHCH3COOH

H2ONH

CH2N(CH3)2

ÂÌÖñ¼î95%

NH

CH2N(CH3)2 £¨ CH3)2SO4

NH

CH2N(CH3)3 CN

OHNH

CH2COOH¢Ù

¢Ú

NHO

CH2O HNN

HOH2C

NN

HOCH3

H+

-H2O

氢解+ +

2. Mannich Reaction 在合成上的应用

3.1.3 Mannich reaction

3.1 酸催化缩合反应

(2) 曼尼希碱或季铵盐的转换

CH3CONHCH(CO2Et)2

EtO

HCH3CONHC (CO2Et)2

OH -?

H

H

? H

?

+ CH3CONHC-(CO2Et)2

CH2C(CO2Et)2

NHCOCH3

CH2CHCO2H

NH2N

NHN

CH2N (CH3)3

2. Mannich Reaction 在合成上的应用

3.1.3 Mannich reaction

3.1 酸催化缩合反应

(3) 合成生物碱

H2C

H2C

CHO

CHO

CH3NH2

N

-OOC

COO-

O

CH3N

O

CH3

+ +

H2CC

H2CO

COO-

COO-

H3O+

-2CO2

NCH3

O

NCH3

H

OH

NCH3

H

O CO

CH

CHOPh

Zn-HI PhCH(CHO)CO2HKBH4

CHCl3

NCH3

H

O CO

CH

CH2OHPh

CH2

CHO

CH2

CHO

+ CH3NH2

H2C

CO2-

H2C

CO2CH3

CH2

CH

CH2

CH

CO2CH3

N CH3H

CO2+

¢Ù

¢ÚO O OCOPh

[H]

PhCOCl

¹Å¿Â¼î80£¥

CH2

CH

CH2

CH

CO2CH3

N CH3¢Ù

¢Ú

2. Mannich Reaction 在合成上的应用

3.1.3 Mannich reaction

3.1 酸催化缩合反应

(3) 合成生物碱

CHOH2C

CHO+ CH3NH2

CH2

CH2

+H2C

CO2H

C=OH2C

CO2H

2H2O2CO2

CHH2C

CH

CH2

CH2

N CH3

CH

CHC=O

¼ÙʯÁñ¼î 68£¥

¢Ù

¢Ú

CHH2C

CH

CH2

CH2

N CH3

CH

CHC=O

¡¡ [H]

PhCOCl

¢Ù

¢Ú

CHH2C

CH

CH2

CH2

N CH3

CH

CHOCOPh

CH3COCH2CH3 CH2O (CH3)2NH CH3COCHCH2N(CH3)2

CH3

+ +H2O

HOCHCHCH2N(CH3)2

CH3

CH3

»¹ Ô

p-H2NC6H4CO2HCOOCHCHCH2N(CH3)2

CH3

CH3

H2N

ÍÁ͸ ¿¨ Òò

1. 烯胺的生成

3.1.4 烯胺

3.1 酸催化缩合反应

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 α ， β- 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。

HN N

1. 烯胺的生成

3.1.4 烯胺

3.1 酸催化缩合反应

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

ËÄÇâßÁ¿© Âðßø ßßà¤

NH

O

NH

NH

1. 烯胺的生成

3.1.4 烯胺

3.1 酸催化缩合反应

O

+NH

P-CH3-C6H4SO3H

C6H6,

N+ H2O

N-(1-»· Îì Ï©»ù£©ËÄÇâßÁ¿©

80%~90%

O

H+

O H

R2NH

HO N HR2 HO NR2

H+NR2H2O

H2OH

N R2

HH

NR2

+

O

H3C

NH

+p-CH3C6H4SO3H

C6H6,

N

H3C +

N

H3C

Õ¼²ú Îï µÄ85£¥ Õ¼²ú Îï µÄ15£¥

2. 烯胺在有机合成中的应用

3.1.4 烯胺

3.1 酸催化缩合反应

烯胺在有机合成中的应用在于它的β-碳原子 (即初始羰基化合物的α－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

:R

CH3I, C6H6, »ØÁ÷

RCH NR RC

R

NR R

R

I-NR R

R

RCH C=CH3

Ë®½â

CH3

R

1

2

1

3

1

2 3

CH3

1

2 3

1

2 3+

RCH=C

RCH=C

RCHC=O

I-

2. 烯胺在有机合成中的应用

3.1.4 烯胺

3.1 酸催化缩合反应

N CH3I, CH3OH,N

H3CI Ë®½â

O

CH3

N

H3C CH3CH2OH

NH3C CH2CHCN

H

NCH2CH2CNH3C

O

H3C CH2CH2CN

:

+»ØÁ÷

Ë®½â

65%

CH2=CHCN

N + CH2=CHCO2CH3CH3CN

H3OC2H5CHCHO

CH2CH2CO2CH3

67%

¢Ù

¢ÚC2H5CH=CH

2. 烯胺在有机合成中的应用

3.1.4 烯胺

3.1 酸催化缩合反应

N

O

CH3(CH2)5CCl

O

N(C2H5)3

N

O

HCO(CH2)5CH3

N

O

CO(CH2)5CH3

Ë®½â

OCO(CH2)5CH3

75%

R

C=C

H

R

R CO Cl

RN RH

R

R CO

C C=N Cl

N(C2H5)3:

C=C N

R CO

RË®½â RCHCOR

R CO2

1

1

: 1

2

2

1

2

3.1.5 α- 皮考啉反应（ Picoline ）

3.1 酸催化缩合反应

N

ZnCl2, PhCHO

H2ON CH=CHPhCH3

N CH3

ZnCl2

N CH2H

ZnCl2

N

ZnCl2

CH2

H O=CHPh

ZnCl2N CH3 CH OH

Ph H2O

N CH=CHPh

ZnCl2, PhCHO

H2ON

CH3

N

CH=CHPh

N

CH3

ZnCl2, PhCHO

H2ON

CH=CHPh

3.1.5 α- 皮考啉反应（ Picoline ）

3.1 酸催化缩合反应

N

CH2

H

ZnCl2 N

CH2

ZnCl2

NEt

CH3 I- NEt

CH2 NEt

CH2

CH(OEt)2

-HI CH(OEt)3

-OEt

NEt

CH2

NEt

CH2

CH

OEtCH2

NEt

-EtOH

-H+NEt

CH

CH

CH

NEt

NEt

CH

CH

CH

NEt

3.1.6 Prins reaction

3.1 酸催化缩合反应

HCH2OH CH2OH+ CH2=OH

CH2OHC C CH2OH C CH2O

H+ CH2OHC C

OH

CH2OHC C CH2OH C CH2O

H+ CH2OHC C

OH

HCHO

H2OO

CC

H2C

O CH2

CH2O+H

CH3CHCH(CH3)CH2OH

OH

CH3CH=CHCH3

+H

O O

PhNa-ROH Ph(CH2)3OHPhCH=CH2 2CH2O

¢Ú

¢Ù

HOBr PhCH(OH)CH2Br TsOH, KHSO4-H2O

HCHO

O O

PhBr

O O

PhNH2

H+

Ph CHOH

CH

NH2

CH2 OH²ð ·Ö

CHCl2COClPh CH

OHCH

NHCOCHCl2CH2 OH

D-(-)-ÂÈùËØ

PhCH=CH2 PhCH=CHBr

Ph= NO2

NH3

3.2 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。

3.2.1 频哪醇－频哪酮重排

3.2 酸催化分子重排

(CH3)2C(CH3)2C C(CH3)2

OH

OH

HH2O

CCH3

CH3

(CH3)3C C CH3

OHOH :¢Ú¢Ù H (CH3)3CCCH3

65%~72%

O

OH OH

PhC

CH3

CH

HPhCCH2CH3

O

H

HH2O

PhC CH2OH

CH3

PhCH CHOH

CH3

PhCHCHO

CH3H

Ph2C C(CH3)2OH

OH

H2SO4

H2O

ZnCl2

Ph2C C(CH3)2OHH

Ph2C(CH3)COCH3

Ph2C C(CH3)2

OHH

PhCOC(CH3)2Ph

CPh2

OH

OH

H2SO4O

PhPh

99%OH

OHH2SO4

O

3.2.2 Beckmann 重排

3.2 酸催化分子重排

RN

CR

R

NOH

C RH

R

NOH2

C R H2O R

N

C R H2O

RN

CRH2O

H

RN

CROH

N

CRO

H R

H

H

N OH H

H

N

H

OH

110oC

H

H

N

HO

H

H

H

NH

O

110oC

C6H5CH

CH3

C

N CHCH3

OH

CH3

H2SO4 H N C6H5

CH3O=C

**

NH2OH

r.t.Bpy/BF4/PCl3

353k, 2h

ת »¯ÂÊ100£¥Ñ¡ÔñÐÔ99£¥

O NHO

NH

O

Me CO2CH3

Me

CHMe2

Me CO2CH3

Me

CHMe2COCH3

Me CO2CH3

Me

CHMe2CCH3

NOH

CH3COCl

AlCl, C6H5NO2

NH2OH, HCl

ßÁà¤

m.p. 63oC m.p. 134oC

6

8

Me CO2CH3

Me

CHMe2NH2

HCl-HOAc-Ac2O, 25oC

H3O ,62%

m.p. 137oC

¢Ù

¢Ú

3.2.3 烯丙基重排

3.2 酸催化分子重排

CH2

CH21 2 3

1 2 3

H H2O Cl/CH2=CHCH2OH CH2=CHCH2Cl

CH=CH2

CH2=CH

Cl

H H

H2OH2O

OH

H2O

CH3CH=CH CH2CH3CH=CHCH2Cl

CH3CH=CH CH2OH2

CH3CH=CH CH2OH

CH3 CHCH=CH2

CH3 CHCH=CH2

CH3 CHCH=CH2

(C2H5)2NH + CH2=CH CH CH3

Cl:

(C2H5)2N±½

CH2CH=CHCH3

±½:

(C2H5)2NH+ CH2Cl

CH=CHCH3

(C2H5)2N CH2CH=CHCH3

3.2.4 联苯胺重排

3.2 酸催化分子重排

联苯胺（ Benzidine ）重排是指氢化偶氮苯化合物重排成 4 ， 4′- 二氨基联苯的反应。

NHNH NH2H2NH

反应速度 =k[ 氢化偶氮苯 ][H+]2

NHNHH2

N

H

H

N

H

H

N NHH

HH

N N. . NHHNH

H

H H..

NN

..

H

H

H

H H

HHH

H

H

H

HH2N NH2

H2 H2N NH2

3.2.4 联苯胺重排

3.2 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：

HN

HN

HN

HN

CH3

H3C

H2N NH2

H2N NH2

H3C

CH3

H2N NH2

H3C

H+

不产生

NHNHH

CH3H3C NH

CH3

H3C

H2N

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。

NHNHH3CH

NHH3C NH2

3.2.4 联苯胺重排

3.2 酸催化分子重排

N=N N=N

NH2

SO3Na SO3Na

NH2

¸Õ¹û ºì

N=N N=N

NH2

SO3Na H3C SO3Na

NH2

CH3

Ö±½Óºì

N=N N=N

SO3Na

NH2HO

NaO3SSO3NaNaO3S

Ö±½ÓÌì À¼

OHNH2

3.2.5 Schmidt 重排

3.2 酸催化分子重排

在强酸存在下，羧酸、酮、醛等与叠氮酸作用，生成伯胺、酰胺或腈反应称为施密特（ Schmidt）重排反应。

HN3 CO2 N2R COOH +H2SO4

C6H6R NH2 + +

HN3H2SO4

CH3(CH2)4COOH CH3(CH2)4NH2

70%~75%

COOH

NH2

CH2

COOH

COOH

CH2HN3

H2SO4

COOH NH2

HN3(H2SO4)

CHCl3 NH2COOH

COOH COOHHN3

H2SO4

NH2

HN3

H2SO4

H3C

OH

H3C COOH

H3C

OH

H3C

3.2.5 Schmidt 重排

3.2 酸催化分子重排

Schmidt 重排反应历程为：

RC OH

O

OH2SO4

RC OH2

O

RC OH

OH

R C=O + H2O

R C=O + HN3H

O

R NC N N:

N2 R C N :

:

R N=C=O R NH2 + CO2H2O

3.2.5 Schmidt 重排

3.2 酸催化分子重排

O

RCR RCONHRHN3 N2+ H2SO4 +O

RCR

RCONHR

HN3 N2+ H2SO4

+

R CONHR

O

RCR HN3+ R C R

OH

NN N:

N2 R C R

OH

N: :

RN=CR

OH

RCONHR

重排反应速率为：

二烷基酮 > 烷基芳基酮 > 二芳基酮

3.2.5 Schmidt 重排

3.2 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+C6H5COCH3H2SO4 C6H5NHCOCH3

77%

OHN3

H

NH

O

CH3COCH3 HN32+H2SO4 C N

N NN

H3C

H3C

1, 5-¶þ¼×»ùËÄßò

HN3, H2SO4

N2

HN3

-H2O

Cardiazole£¨ ÓÃ×÷Ç¿ÐļÁ£©

O

HN

O

N

OH

N

NN

N

若 HN3 过量 (2 个物质的量以上 )，则生成“四唑”产物

3.2.5 Schmidt 重排

3.2 酸催化分子重排

醛发生 Schmidt 重排反应生成腈

若 HN3 过量 (2 个物质的量以上 )，则生成“四唑”产物

RCH

O

+ HN3H

R C H

OH

N N N:

R C N + N2 + H2O

CH3CHO CH3CNHN3

64%C6H5CHO C6H5CN + C6H5NHCHO

HN3

H2SO470% 30%

C6H5CHO +N

HNN

N

C6H5

2HN3

3.2.6 氢过氧化物重排

3.2 酸催化分子重排

烃类化合物用空气或 H2O2 氧化得到氢过氧化物。氢过氧化物在酸或 Lewis 酸作用下，发生 O － O 键断裂的同时，烃基从碳原子转移到氧原子上的重排反应，称为氢过氧化物的重排反应。

其反应历程为：

C O OHR

R

R

H R2CO + R OH R 为烷基或芳基

C O OHR

R

R

HC O OH2R

R

R

C OR

R

R

H2OR2C OR

H2OOH2

H R2CO +R2COR ROH

烷基之间移位的次序为： 叔 R> 仲 R>Pr≈H>Et>>Me

3.2.6 氢过氧化物重排

3.2 酸催化分子重排

C O OHR

R

R

HRCHO H2O+

R=Me, Et

C O OHR

R

R

HH2CO ROH+

R=ÖÙ£¬ÊåÍé »ù

£«ÎÞ Ë®AlCl3

95 ~100oC

CH(CH3)2

CH3CH=CH2

H3C CH

CH3

+ O2

¿ÕÆø

Na2CO3ÈÜÒº£¬pH8.5~ 10.5 H3C C

CH3

O OH

100oC, 3-5atm ¢Ù

H3C C

CH3

O OH OHCH3COCH3

10%H2SO4

45~47oC +

3.2.7 Fries 重排

3.2 酸催化分子重排

酚酯类 ( 包括脂肪和芳香酸的酯类 ) ，在 Lewis 酸的催化下受热，酰基从酚氧上重排到芳环碳上，生成邻或对羟基芳酮的反应，称为弗瑞斯 (Fries) 重排反应。

OCOROH

+ROC

COROH

AlCl3

AlCl3AlCl3

80%~85% 95%

25 oC

OH

H3C

COCH3

OCOCH3

H3C

OH

H3C

COCH3165 oC

OCOCH3

+ AlCl3OCOCH3

AlCl3 OAlCl3

+ CH3C

O

OAlCl3

COCH3

H COCH3

OH

AlCl3

OAlCl3

COCH3H

AlCl3

COCH3

OH

3.2.7 Fries 重排

3.2 酸催化分子重排

酚酯结构对重排影响很大。不同酯发生重排的活性为： RCO>PhCH2CO> PhCH2CH2CO> PhCO, 即脂肪羧酸的酯较芳香酯容易重排，芳环上的间位定位基阻碍重排发生，邻对位定位基则有利于重排，若芳环上仅有一个烷基时，烷基位置直接影响产物结构：邻烷基主要得对羟基酮，对、间烷基则主要得邻羟基酮。

OCORR

OHR

COR

HF

55oC

OCOR

CH3

OH

CH3

CORHF

80%

76%

55oC

OSO2Ph

ClCl

OH

ClCl

SO2PhAlCl3150 CO

OSO2PhOH

AlCl3

SO2Ph

O

OCl

HO

HO

HO

OClAlCl3/CS2

POCl3/C6H6,或

90%

HO

HO

OHHN

CH3¢Ù

¢Ú

CH3NH2

H2/催化剂