各种人名反应及其机理(18页).doc
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1、-第 1 页各种人名反应及各种人名反应及其机理其机理-第 2 页1 1ArbuzovArbuzov 反应反应卤代烷反应时,其活性次序为:卤代烷反应时,其活性次序为:RIRI RBrRBr RClRCl。除了卤代烷外,烯丙型或炔丙型卤化。除了卤代烷外,烯丙型或炔丙型卤化物、物、a-a-卤代醚、卤代醚、a-a-或或 b-b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。当亚酸三烷基酯中三个卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。当亚酸三烷基酯中三个烷基各不相同时,总是先脱除含碳原子数最少的基团。烷基各不相同时,总是先脱除含碳原子数最少的基团。本反应是由醇制备卤代烷的很好方法,因为亚磷酸三烷基酯可以由醇与
2、三氯化磷反应制本反应是由醇制备卤代烷的很好方法,因为亚磷酸三烷基酯可以由醇与三氯化磷反应制得:得:一般认为是按一般认为是按 S SN N2 2 进行的分子内重排反应:进行的分子内重排反应:2 2Arndt-EisterArndt-Eister 反应反应酰氯与重氮甲烷反应,然后在氧化银催化下与水共热得到酸。酰氯与重氮甲烷反应,然后在氧化银催化下与水共热得到酸。重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮(1 1),(1 1)在氧化银催化下与水共热在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡得到酰基卡宾(宾(2 2),(),(2 2)发生重排得烯酮()发生重排得烯酮(3 3),(),(3
3、 3)与水反应生成酸,若与醇或氨(胺)反应,则得)与水反应生成酸,若与醇或氨(胺)反应,则得酯或酯或酰胺。酰胺。3 3Baeyer-VilligerBaeyer-Villiger 反应反应过酸先与羰基进行亲核加成,然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到过酸先与羰基进行亲核加成,然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-O-O-基团基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上,同时发生中与羰基碳原子直接相连的氧原子上,同时发生 O-OO-O 键异裂。因此,这是一个重排反应键异裂。因此,这是一个重排反应具有光学活性的具有光学活性的 3-3-苯基丁酮和过酸反应苯基丁酮和过酸反应,重排产物手性碳原子
4、的枸型保持不变重排产物手性碳原子的枸型保持不变,说明反应说明反应属于分子内重排:属于分子内重排:不对称的酮氧化时不对称的酮氧化时,在重排步骤中在重排步骤中,两个基团均可迁移两个基团均可迁移,但是还是有一定的选择性但是还是有一定的选择性,按迁按迁移能力其顺序为:移能力其顺序为:4 4Beckmann 重排重排肟在酸如硫酸肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷三氯化磷、苯磺酰氯苯磺酰氯、亚硫酰氯亚硫酰氯等作用下发生重排,生成相应的取代酰胺,如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺:等作用下发生重排,生成相应的取代酰胺,如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己
5、内酰胺:在酸作用下在酸作用下,肟首先发生质子化肟首先发生质子化,然后脱去一分子水然后脱去一分子水,同时与羟基处于反位的基团迁移到同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上,所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。缺电子的氮原子上,所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。迁移基团如果是手性碳原子,则在迁移前后其构型不变迁移基团如果是手性碳原子,则在迁移前后其构型不变。5 Bouveault-Blanc 还原还原-第 3 页脂肪族羧酸酯可用金属钠和醇还原得一级醇脂肪族羧酸酯可用金属钠和醇还原得一级醇。,-不饱和羧酸酯还原得相应的饱和醇不饱和羧酸酯还原得相应的饱和醇。芳香酸酯也可进行本反应,但收率较低。本法
6、在氢化锂铝还原酯的方法发现以前,广泛地被使芳香酸酯也可进行本反应,但收率较低。本法在氢化锂铝还原酯的方法发现以前,广泛地被使用,非共轭的双键可不受影响。用,非共轭的双键可不受影响。首先酯从金属钠获得一个电子还原为自由基负离子,然后从醇中夺取一个质子转变为自由首先酯从金属钠获得一个电子还原为自由基负离子,然后从醇中夺取一个质子转变为自由基,再从钠得一个电子生成负离子,消除烷氧基成为醛,醛再经过相同的步骤还原成钠,再酸基,再从钠得一个电子生成负离子,消除烷氧基成为醛,醛再经过相同的步骤还原成钠,再酸化得到相应的醇。化得到相应的醇。6 6BuchererBucherer 反应反应萘酚及其衍生物在亚硫
7、酸或亚硫酸氢盐存在下和氨进行高温反应,可得萘胺衍生物,萘酚及其衍生物在亚硫酸或亚硫酸氢盐存在下和氨进行高温反应,可得萘胺衍生物,反应是可逆的。反应是可逆的。反应时如用一级胺或二级胺与萘酚反应则制得二级或三级萘胺反应时如用一级胺或二级胺与萘酚反应则制得二级或三级萘胺。如有萘胺制萘酚如有萘胺制萘酚,可将可将其加入到热的亚硫酸氢钠中,再加入碱,经煮沸除去氨而得。其加入到热的亚硫酸氢钠中,再加入碱,经煮沸除去氨而得。本反应的机理为加成消除过程本反应的机理为加成消除过程,反应的第一步反应的第一步(无论从哪个方向开始无论从哪个方向开始)都是亚硫酸氢钠都是亚硫酸氢钠加成到环的双键上得到烯醇(加成到环的双键上
8、得到烯醇()或烯胺()或烯胺(),它们再进行下一步互变异构为酮(),它们再进行下一步互变异构为酮()或亚)或亚胺(胺():7 7CannizzaroCannizzaro 反应反应凡凡位碳原子上无活泼氢的醛类和浓位碳原子上无活泼氢的醛类和浓 NaOHNaOH 或或 KOHKOH 水或醇溶液作用时,不发生醇醛缩合水或醇溶液作用时,不发生醇醛缩合或树脂化作用而起歧化反应生成与醛相当的酸或树脂化作用而起歧化反应生成与醛相当的酸(成盐成盐)及醇的混合物。此反应的特征是醛自身同及醇的混合物。此反应的特征是醛自身同时发生氧化及还原作用,一分子被氧化成酸的盐,另一分子被还原成醇:时发生氧化及还原作用,一分子被
9、氧化成酸的盐,另一分子被还原成醇:脂肪醛中脂肪醛中,只有甲醛和与羰基相连的是一个叔碳原子的醛类只有甲醛和与羰基相连的是一个叔碳原子的醛类,才会发生此反应才会发生此反应,其他醛其他醛类与强碱液,作用发生醇醛缩合或进一步变成树脂状物质。类与强碱液,作用发生醇醛缩合或进一步变成树脂状物质。醛首先和氢氧根负离子进行亲核加成得到负离子醛首先和氢氧根负离子进行亲核加成得到负离子,然后碳上的氢带着一对电子以然后碳上的氢带着一对电子以氢负离子的形式转移到另一分子的羰基不能碳原子上。氢负离子的形式转移到另一分子的羰基不能碳原子上。8 8ChibabinChibabin 反应反应杂环碱类杂环碱类,与碱金属的氨基物
10、一起加热时发生胺化反应与碱金属的氨基物一起加热时发生胺化反应,得到相应的氨基衍生物得到相应的氨基衍生物,如吡如吡啶与氨基钠反应生成啶与氨基钠反应生成 2-2-氨基啶,如果氨基啶,如果位已被占据,则得位已被占据,则得-氨基吡啶,但产率很低。氨基吡啶,但产率很低。-第 4 页本法是杂环上引入氨基的简便有效的方法本法是杂环上引入氨基的简便有效的方法,广泛适用于各种氮杂芳环广泛适用于各种氮杂芳环,如苯并咪唑如苯并咪唑、异异喹啉、丫啶和菲啶类化合物均能发生本反应。喹啉、吡嗪、嘧啶、噻唑类化合物较为困难。氨喹啉、丫啶和菲啶类化合物均能发生本反应。喹啉、吡嗪、嘧啶、噻唑类化合物较为困难。氨基化试剂除氨基钠、
11、氨基钾外,还可以用取代的碱金属氨化物基化试剂除氨基钠、氨基钾外,还可以用取代的碱金属氨化物。反应机理可能是吡啶与氨基首先加成反应机理可能是吡啶与氨基首先加成,(),()转移一个负离子给质子给予体转移一个负离子给质子给予体(AH)(AH),产生一分子氢气和形成小量的产生一分子氢气和形成小量的 2-2-氨基吡啶(氨基吡啶(),此小量的(),此小量的()又可以作为质子的给予体,)又可以作为质子的给予体,最后的产物是最后的产物是 2-2-氨基吡啶的钠盐,用水分解得到氨基吡啶的钠盐,用水分解得到 2-2-氨基吡啶:氨基吡啶:9 9ClaisenClaisen 酯缩合反应酯缩合反应含有含有-氢的酯在醇钠等
12、碱性缩合剂作用下发生缩合作用,失去一分子醇得到氢的酯在醇钠等碱性缩合剂作用下发生缩合作用,失去一分子醇得到-酮酸酯酮酸酯。如如 2 2 分子乙酸乙酯在金属钠和少量乙醇作用下发生缩合得到乙酰乙酸乙酯。分子乙酸乙酯在金属钠和少量乙醇作用下发生缩合得到乙酰乙酸乙酯。乙酸乙酯的乙酸乙酯的-氢酸性很弱(氢酸性很弱(pKpKa a-24.5),-24.5),而乙醇钠又是一个相对较弱的碱(乙醇而乙醇钠又是一个相对较弱的碱(乙醇的的pKpKa a15.915.9),因此因此,乙酸乙酯与乙醇钠作用所形成的负离子在平衡体系是很少的乙酸乙酯与乙醇钠作用所形成的负离子在平衡体系是很少的。但由于最后产但由于最后产物乙酰
13、乙酸乙酯是一个比较强的酸,能与乙醇钠作用形成稳定的负离子,从而使平衡朝产物方物乙酰乙酸乙酯是一个比较强的酸,能与乙醇钠作用形成稳定的负离子,从而使平衡朝产物方向移动。所以,尽管反应体系中的乙酸乙酯负离子浓度很低,但一形成后,就不断地反应,结向移动。所以,尽管反应体系中的乙酸乙酯负离子浓度很低,但一形成后,就不断地反应,结果反应还是可以顺利完成。果反应还是可以顺利完成。10ClaisenClaisen 重排重排烯丙基芳基醚在高温烯丙基芳基醚在高温(200(200C)C)下可以重排,生成烯丙基酚。下可以重排,生成烯丙基酚。当烯丙基芳基醚的两个邻位未被取代基占满时当烯丙基芳基醚的两个邻位未被取代基占
14、满时,重排主要得到邻位产物重排主要得到邻位产物,两个邻位均被取两个邻位均被取代基占据时,重排得到对位产物。对位、邻位均被占满时不发生此类重排反应。代基占据时,重排得到对位产物。对位、邻位均被占满时不发生此类重排反应。交叉反应实验证明交叉反应实验证明:ClaisenClaisen 重排是分子内的重排重排是分子内的重排。采用采用 g-g-碳碳1414C C 标记的烯丙基醚进行标记的烯丙基醚进行重排,重排后重排,重排后 g-g-碳原子与苯环相连,碳碳双键发生位移。两个邻位都被取代的芳基烯丙基酚碳原子与苯环相连,碳碳双键发生位移。两个邻位都被取代的芳基烯丙基酚,重排后则仍是重排后则仍是 a-a-碳原子
15、与苯环相连。碳原子与苯环相连。ClaisenClaisen 重排是个协同反应重排是个协同反应,中间经过一个环状过渡态中间经过一个环状过渡态,所以芳环上取代基的电子效应对所以芳环上取代基的电子效应对重排无影响。重排无影响。从烯丙基芳基醚重排为邻烯丙基酚经过一次从烯丙基芳基醚重排为邻烯丙基酚经过一次3,3s3,3s 迁移和一次由酮式到烯醇式的互变迁移和一次由酮式到烯醇式的互变异构异构;两个邻位都被取代基占据的烯丙基芳基酚重排时先经过一次两个邻位都被取代基占据的烯丙基芳基酚重排时先经过一次3,3s3,3s 迁移到邻位迁移到邻位(Claisen(Claisen-第 5 页重排重排),由于邻位已被取代基
16、占据,无法发生互变异构,接着又发生一次,由于邻位已被取代基占据,无法发生互变异构,接着又发生一次3,3s3,3s 迁移迁移(Cope 重排)到对位,然后经互变异构得到对位烯丙基酚。到对位,然后经互变异构得到对位烯丙基酚。取代的烯丙基芳基醚重排时,无论原来的烯丙基双键是取代的烯丙基芳基醚重排时,无论原来的烯丙基双键是 Z-Z-构型还是构型还是 E-E-构型,重排后的构型,重排后的新双键的构型都是新双键的构型都是 E-E-型型,这是因为重排反应所经过的六员环状过渡态具有稳定椅式构象的缘故这是因为重排反应所经过的六员环状过渡态具有稳定椅式构象的缘故。1111Cope 消除反应消除反应叔胺的叔胺的 N
17、-N-氧化物氧化物(氧化叔胺氧化叔胺)热解时生成烯烃和热解时生成烯烃和 N,N-N,N-二取代羟胺,产率很高。二取代羟胺,产率很高。实际上只需将叔胺与氧化剂放在一起实际上只需将叔胺与氧化剂放在一起,不需分离出氧化叔胺即可继续进行反应不需分离出氧化叔胺即可继续进行反应,例如在例如在干燥的二甲亚砜或四氢呋喃中这个反应可在室温进行。此反应条件温和、副反应少,反应过程干燥的二甲亚砜或四氢呋喃中这个反应可在室温进行。此反应条件温和、副反应少,反应过程中不发生重排中不发生重排,可用来制备许多烯烃可用来制备许多烯烃。当氧化叔胺的一个烃基上二个当氧化叔胺的一个烃基上二个位有氢原子存在时位有氢原子存在时,消除消
18、除得到的烯烃是混合物,但是得到的烯烃是混合物,但是 Hofmann 产物为主;如得到的烯烃有顺反异构时,一般以产物为主;如得到的烯烃有顺反异构时,一般以 E-型为型为主。例如:主。例如:这个反应是这个反应是 E2E2 顺式消除反应,反应过程中形成一个平面的五员环过度态,氧化叔胺的顺式消除反应,反应过程中形成一个平面的五员环过度态,氧化叔胺的氧作为进攻的碱:氧作为进攻的碱:要产生这样的环状结构要产生这样的环状结构,氨基和氨基和-氢原子必须处于同一侧氢原子必须处于同一侧,并且在形成五员环过度态时并且在形成五员环过度态时,,-碳原子上的原子基团呈重叠型碳原子上的原子基团呈重叠型,这样的过度态需要较高
19、的活化能这样的过度态需要较高的活化能,形成后也很不稳定形成后也很不稳定,易于易于进行消除反应。进行消除反应。1212CopeCope 重排重排1,5-1,5-二烯类化合物受热时发生类似于二烯类化合物受热时发生类似于 O-O-烯丙基重排为烯丙基重排为 C-C-烯丙基的重排反应烯丙基的重排反应(Claisen重排)反应称为反应称为 CopeCope 重排重排。这个反应这个反应 3030 多年来引起人们的广泛注意多年来引起人们的广泛注意。1,5-1,5-二烯在二烯在 150150200200单单独加热短时间就容易发生重排,并且产率非常好。独加热短时间就容易发生重排,并且产率非常好。CopeCope
20、重排属于周环反应,它和其它周环反应的特点一样,具有高度的立体选择性。重排属于周环反应,它和其它周环反应的特点一样,具有高度的立体选择性。CopeCope 重排是重排是3,3s-3,3s-迁移反应,反应过程是经过一个环状过渡态进行的协同反应:迁移反应,反应过程是经过一个环状过渡态进行的协同反应:在立体化学上,表现为经过椅式环状过渡态:在立体化学上,表现为经过椅式环状过渡态:1313CurtiusCurtius 反应反应酰基叠氮化物在惰性溶剂中加热分解生成异氰酸酯酰基叠氮化物在惰性溶剂中加热分解生成异氰酸酯:-第 6 页异氰酸酯水解则得到胺:异氰酸酯水解则得到胺:1414Edvhweiler-Cl
21、arkeEdvhweiler-Clarke 反应反应在过量甲酸存在下,一级胺或二级胺与甲醛反应,得到甲基化后的三级胺:在过量甲酸存在下,一级胺或二级胺与甲醛反应,得到甲基化后的三级胺:甲醛在这里作为一个甲基化试剂。甲醛在这里作为一个甲基化试剂。反应机理反应机理1515FavorskiiFavorskii重排重排a-a-卤代酮在氢氧化钠水溶液中加热重排生成含相同碳原子数的羧酸;如为环状卤代酮在氢氧化钠水溶液中加热重排生成含相同碳原子数的羧酸;如为环状 a-a-卤代酮卤代酮,则导致环缩小。则导致环缩小。如用醇钠的醇溶液,则得羧酸酯如用醇钠的醇溶液,则得羧酸酯反应机理反应机理1616Friedel-
22、CraftsFriedel-Crafts烷基化反应烷基化反应芳烃与卤代烃、醇类或烯类化合物在芳烃与卤代烃、醇类或烯类化合物在 LewisLewis 催化剂催化剂(如如 AlClAlCl3 3,FeClFeCl3 3,H H2 2SOSO4 4,H H3 3POPO4 4,BFBF3 3,HFHF 等等)存在下,发生芳环的烷基化反应。存在下,发生芳环的烷基化反应。卤代烃反应的活泼性顺序为:卤代烃反应的活泼性顺序为:RFRF RClRCl RBrRBr RIRI;当烃基超过当烃基超过 3 3 个碳原子时,反应过程中个碳原子时,反应过程中易发生重排。易发生重排。首先是卤代烃、醇或烯烃与催化剂如三氯化
23、铝作用形成碳正离子:首先是卤代烃、醇或烯烃与催化剂如三氯化铝作用形成碳正离子:所形成的碳正离子可能发生重排,得到较稳定的碳正离子:所形成的碳正离子可能发生重排,得到较稳定的碳正离子:碳正离子作为亲电试剂进攻芳环形成中间体碳正离子作为亲电试剂进攻芳环形成中间体 s-s-络合物络合物,然后失去一个质子得到发生亲电然后失去一个质子得到发生亲电取代产物:取代产物:1717Friedel-CraftsFriedel-Crafts酰基化反应酰基化反应芳烃与酰基化试剂如酰卤芳烃与酰基化试剂如酰卤、酸酐酸酐、羧酸羧酸、烯酮等在烯酮等在 LewisLewis 酸酸(通常用无水三氯化铝通常用无水三氯化铝)催化下催
24、化下发生酰基化反应,得到芳香酮:发生酰基化反应,得到芳香酮:这是制备芳香酮类最重要的方法之一,在酰基化中不发生烃基的重排。这是制备芳香酮类最重要的方法之一,在酰基化中不发生烃基的重排。反应机理反应机理1818FriesFries重排重排-第 7 页酚酯在酚酯在 LewisLewis 酸存在下加热酸存在下加热,可发生酰基重排反应可发生酰基重排反应,生成邻羟基和对羟基芳酮的混合物生成邻羟基和对羟基芳酮的混合物。重重排可以在硝基苯、硝基甲烷等溶剂中进行,也可以不用溶剂直接加热进行。排可以在硝基苯、硝基甲烷等溶剂中进行,也可以不用溶剂直接加热进行。邻邻、对位产物的比例取决于酚酯的结构对位产物的比例取决
25、于酚酯的结构、反应条件和催化剂等反应条件和催化剂等。例如例如,用多聚磷酸催化用多聚磷酸催化时主要生成对位重排产物,而用四氯化钛催化时则主要生成邻位重排产物。反应温度对邻、对时主要生成对位重排产物,而用四氯化钛催化时则主要生成邻位重排产物。反应温度对邻、对位产物比例的影响比较大位产物比例的影响比较大,一般来讲一般来讲,较低温度较低温度(如室温如室温)下重排有利于形成对位异构产物下重排有利于形成对位异构产物(动力动力学控制学控制),较高温度下重排有利于形成邻位异构产物,较高温度下重排有利于形成邻位异构产物(热力学控制热力学控制)。反应机理反应机理1919GabrielGabriel合成法合成法邻苯
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- 各种 人名 反应 及其 机理 18
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