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%



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



类似于芳烃，烯烃也能发生 F－ C烃基化反应

H3CC=CH2

H3C+ CH

CH3

CH3

CH3Å¨H2SO4»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



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


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



OO

O

H2SO4

O

COOH

57%

+ AlCl3CO

CH2

CH2

CHOO

O

Zn-Hg/HCl

H2SO4,

H2SO4

O

O

¢Ù

¢ÚO

O

O




(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




CH3C

O

+COCH3 COCH3

COCH3

Cl

H

AlCl4Me2NH

HCl



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




+ 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




¢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



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


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



H2SO4

H3C

CH

CHCHO

O O

CH3

CH3

3CH3CHO

H2SO4

H3CCH

O CH3

O CH

CH3

CH

O

CHO

CH3

4CH3CHO



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


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. 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



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



1. Mannich reaction

3.1.3 Mannich reaction


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



+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



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



PhC=CH2

OH:

+ Me2N =CH2H

PhCOCH2CH2NMe2 Me2NH+PhCOCH=CH2

RCOCH3 ArCHO Ar NH2++1 2 3

HCl

10%NaHCO3

0~200C

Å¨RCOCH2CH(Ar)NH(Ar )

4'' ¢Ù

¢Ú¢Û

2. Mannich Reaction 在合成上的应用



(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) 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) 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




(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




(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

¼ÙÊ¯Áñ¼î 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

ÍÁÍ¸ ¿¨ Òò

1. 烯胺的生成

3.1.4 烯胺


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


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


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


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-


3.1.4 烯胺


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


3.1.4 烯胺


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 ）


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 ）


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


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-(-)-ÂÈÃ¹ËØ

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


(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


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

×ª »¯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


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


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



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



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


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



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



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



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¿ÐÄ¼Á£©

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



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


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


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


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


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

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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