有机化学反应机理和人名反应机理.pdf
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1、Arb u z ov 反应亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与卤代烷作用,生成烷基嶙酸:烷基酯和个新的卤代烷:R(RO)3P+RX-(RO)2P=O+RX亚磷酸三烷基酯 烷基瞬酸二烷基酯卤代烷反应时,其活性次序为:R l R Br R C 1。除了卤代烷外,烯丙型或焕丙型卤化物、a-卤代酸、a-或 b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。当亚酸: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。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:3 ROH+PC13-(RO)3P如果反应所用的卤代烷R X 的烷基和亚磷酸:烷基酯(R O)3P 的 烷基相同(即
2、R =R),则Arb u z ov反应如下:0(RO)3P+RX-R-P(O R)2 X=Br,Cl,I这是制备烷基瞬酸酯的常用方法。除了亚磷酸三烷基酯外,亚瞬酸酯R P(0 R )2和次亚瞬酸酯R-P O R 也能发生该类反应,例如:RX+OHPIR 1RP(OR)2+RXR X+R OHPIRR-RPOR+R”XR反应机理R一OIPHO般认为是按S、2进行的分子内重排反应:R O-P-R XR-反应实例1.(C2H5O)3P+CH3IOCH3-P(O C2H5)2+C2H5I 95%甲基瞬酸二乙酯2.3.(C2H5O)3P(C2H5O)3P0C2H5cl 87%Ba e y e r-V i
3、 l l i g e r 反应反应机理过酸先与炭基进行亲核加成,然后酮默基上的一个煌基带着一对电子迁移到-(H)-基团中与城基碳原子直接相连的氧原子上,同时发生5 0键异裂。因此,这是个重排反应oRJ-R +C6H,CO3HHT。-四OHC具有光学活性的3-苯基丁酮和过酸反应,重排产物手性碳原子的枸型保持不变,说明反应属于分子内重排:C6Hs 0 C6H$C。3H C6H5 u.C-C-CH j-H,C-O-C-CH3CH3 CH3 R2CH-,O-CHj-Q RCH2-CH3-醛氧化的机理与此相似,但迁移的是氢负离子,得到竣酸。II R 8 3H UR C-H RCO 2H反应实例(1)o/
4、IIC6H5co3HOIIO-C-C H3/C H 2、(C 心、:C=QCH2oRCOH.CTO、CH2CH3cQH,H2O250,211,85-90%CH=CH-COCH3 CH=CH-OCOCH3CH3cSH,H2O2J-酮类化合物用过酸如过氧乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸或:氟过氧乙酸等氧化,可在假基旁边插入一个氧原子生成相应的酯,其中三氟过氧乙酸是最好的氧化剂。这类氧化剂的特点是反应速率快,反应温度一般在1040之间,产率高。40CH3CO3H90%OIIQH5 1 C C6H$GH5co3HQ H5OHC-OC6H5+C6H5co2H82%Birch还原芳香化合物用碱金属(钠、钾
5、或锂)在液氨与醇(乙醇、异丙醇或仲丁醇)的混合液中还原,苯环可被还原成非共宛的1,4-环己二烯化合物。0NaNH3(liq.),EtOH0反应机理首先是钠和液氨作用生成溶剂化点子,然后苯得到一个电子生成自由基负离子(I),这是苯环的n电子体系中有7个电子,加到苯环上那个电子处在苯环分子轨道的反键轨道上,自由基负离子仍是个环状共枕体系,(1 )表示的是部分共振式。(I )不稳定而被质子化,随即从乙醇中夺取一个质子生成环己二烯自由基(H)。(II)在取得一个溶剂化电子转变成环己二烯负离子(III),(1 1 1)是一个强碱,迅速再从乙醇中夺取一个电子生成1,4-环己二烯。(皿)环己二烯负离子(II
6、I)在共朝链的中间碳原子上质子化比末端碳原子上质子快,原因尚不清楚。反应实例取代的苯也能发生还原,并且通过得到单一的还原产物。例如B u ch er er 反应茶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,可得蔡胺衍生物,反应是可逆的。NaHSO3,OH-NaHSO3,NH3,15CPC,6atin反应时如用一级胺或二级胺与茶酚反应则制得二级或三级泰胺。如有蔡胺制茶酚,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。反应机理本反应的机理为加成消除过程,反应的第一步(无论从哪个方向开始)都是亚硫酸氢钠加成到环的双键上得到烯醇(I I)或烯按(V I),它们再进行下一步互变异
7、构为酮(I I I)或亚胺(N):(VI)反应实例C6H5NH2NaHSO3,O H Ar n dt-E i s t er 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。0RCCl+CH2N20II AgjORC-CHNj.矣*RCH 2CO2H反应机理重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮(1),(1)在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡宾(2),(2)发生重排得烯酮(3),(3)与水反应生成酸,若与醇或氨(胺)反应,则得酯或酰胺。0 0II+.|AgjORC-C1+CH2=N=N RC-CH=N=N-H(1)rH20-RCH=C=O RCH2CO2H反应实例B eck m an n 重
8、排月亏在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排,生成相应的取代酰胺,如环己酮后在硫酸作用下重排生成己内酰胺:H2s。4NOH环己酮胎N八0H己内酰胺反应机理在酸作用下,的首先发生质子化,然后脱去一分子水,同时。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。R/cII+NOHH+R-N=C-RRJr 三 C-RH2OOH2 H+R N=CROHR,-N=C-ROIIR-NHCR迁移基团如果是手性碳原子,则在迁移前后其构型不变,例如:CH3cH2t-Bu晨CH3X /1CIINOHH2s。4 CH3cH2、Et2O t
9、-BuCH,OHC反应实例C声5、,阻CII%OHPC15oIIC6H5NH-C-C H 3B o u v eau l t-B l an c 还原脂肪族置酸酯可用金属钠和醇还原得一级醇。a,B-不饱和峻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。本法在氢化锂铝还原酯的方法发现以前,广泛地被使用,非共甄的双键可不受影响。01 1R_C-OR*+Na RCH2OH+ROH反应机理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,再酸化得到相应的醇。O ONa+O-EtOHii,
10、i _ -i.-RC-OR1+Na-RC-OR1 RC-OR-Na+O,Na戏 0 M O-NadI ii Na R-CH-OR-R-CH-OR-RCH-RC-H_ f EtOH?Na H+仁”-R-C-H -RCH2O-Na+-*Na HOCH2(CH2)8CH2OH 75%EtOH醛酮也可以用本法还原,得到相应的醇:NaCH3(CH2)5CHO a CH3(CH2)5CH2OHB am be r g e r,E.重排苯基羟胺(N-羟基苯胺)和稀硫酸一起加热发生重排成对-氨基苯酚:0H在 HBOLCZHQH(或C H Q H)中重排生成对-乙氧基(或甲氧基)苯胺:其他芳基羟胺,它的环上的。-
11、P 位上未被取代者会起类似的重排。例如,对一氯苯基羟胺重排成2-氨基-5-氯苯酚:NHOH NUa反应机理反应实例NO,NHOH.IIa9Ot0(还 金 厂(或搦缩合作用,生成期咤类化合物。反应机理反应机理不详反应实例1.2.,,xn(二苯腰),NHNFKOOI.l.ZnCl2,A :M T -2 Ha0N所 定)S OCOH,ZnCl2,21。230C-2 H Q(9-苯基-盯症)Cannizzaro 反应凡a位碳原子上无活泼氢的醛类和浓NaOH或KOH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(成盐)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,分
12、子被氧化成酸的盐,另分子被还原成醇:NaOHCHO-CH2OH+NaOHHCHO-C-H-3-OH+.H C O-脂肪酸中,只有甲醛和与跋基相连的是个叔碳原子的醛类,才会发生此反应,其他醛类与强碱液,作用发生醉醛缩合或进一步变成树脂状物质。HCHO+C 6H5cH0OHHCO2+C 6H5cH 20H具 有。-活泼氢原子的醉和甲醛首先发生势醛缩合反应,得 到 无 活 泼 氢 原 子 的B-羟基醛,然后再与甲醛进行交叉Cannizzaro反应,如乙醛和甲醛反应得到季戊四醇:C T HCHO3HCHO+CH 2cHO.”(HOCH CHO*C(CH 2OH)4+HCO/反应机理醛首先和氢氧根负离子
13、进行亲核加成得到负离子,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锻基不能碳原子上。HC6H5CO2+c 6H5CH2OH反应实例NaOHOHCH-CO2NaCannizzaro 反应凡a位碳原子上无活泼氢的醛类和浓NaOH或KOH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(成盐)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:NaOHHCHO-CH3OH+_HCO脂肪醛中,只有甲醛和与谈基相连的是一个叔碳原子的醛类,才会发生此反应,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。HCHO
14、+C 6H5cH0 a H C O f+C 6H5cH 20H具 有a-活泼氢原子的醛和甲醛首先发生羟醛缩合反应,得 到 无a-活泼氢原子的B.羟基酸,然后再与甲醛进行交叉Cannizzaro反应,如乙醛和甲醛反应得到季戊I四醇:C T HCHO3HCH0+CH*H 0 ”(HOCH RCCHO=C(CH 2OH)4+HCO/反应机理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氢负离子的形式转移到另一分子的玻基不能碳原子上。OC6H5 C-H +OH-oIC6H5C HOHHO ICIH+C 6H5-oneC6H5CO2+C 6H 5cH 20H反应实例C h i c
15、h i babi n 反应杂环碱类,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,如毗咤与氨基钠反应生成2-氨基咤,如 果 a 位已被占据,则 得 Y-氨基毗唬,但产率很低。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,如苯并咪唾、异唾咻、丫噬和菲嗟类化合物均能发生本反应。喳咻、毗嗪、喀噬、嚷嚏类化合物较为困难。氨基化试剂除氨基钠、氨基钾外,还可以用取代的碱金属氨化物:+NaNHC 4H9N NHC4H9反应机理反应机理还不是很清楚,可能是毗噬与氨基首先加成,(I),(I)转移一个负离子给质子给予体(A H),产生一分子氢气和形成小量的2-氨基毗咤(I I ),
16、此小量的(I I)又可以作为质子的给予体,最后的产物是2-氨基毗噬的钠盐,用水分解得到2-氨基毗噬:反应实例+N a N 坨二甲苯1 0 0 4 0%毗嗡类化合物不易进行硝化,用硝基还原法制备氨基毗唯甚为困难。本反应是在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,如苯并咪唾、异唾咻、口丫咤和菲嗟类化合物均能发生本反应。C l a i s e n酯缩合反应含 有a-氨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B-酮酸酯。如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。C2H5O N a2 c H 38 2。2 H 5 -C H 3 C O C H J
17、COJCJH5 7 5%:元竣酸酯的分子内酯缩合见D i e c k m a n n缩合反应。反应机理乙酸乙酯的a -氢酸性很弱(p K-2 4.5),而乙醇钠又是一个相对较弱的碱(乙醇的p K.r i 5.9),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。但由于最后产物乙酰乙酸乙酯是,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,结果反应还是可以顺利完成。C H 3 c o 2 c 2 H 5 +C2H5OCH3-C-OC2H5+/CH2CO2C2H5CH2CO2C2H5+C 祖
18、 5 0 HOC2H5C H 2 c o 2 c 2 H 50CH3C-CH2CO2C2H5+C2H5O-o o1 1 C o H c O|C H j-C-C H 2 c o 2 c 2 H 5 -C H3-C-C H C O2C2H5+C 2 H 5 0 HH+O IIC H3-C-C H2C O2C2H 5常用的碱性缩合剂除乙醛钠外,还有叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢化钾、氨化钠、三苯甲基钠、二异内氨基锂(L DA)和G r i g n a r d试剂等。反应实例如果酯的a-碳上只有一个氢原子,由于酸性太弱,用乙醇钠难于形成负离子,需要用较强的碱才能把酯变为负离子。如异丁酸乙酯在三苯甲基钠作用下,
19、可以进行缩合,而在乙醇钠作用下则不能发生反应:2(C H 力C H C O 2 c 2 H$+(C 6 H W C X a (C H 3)2 C H 5 3 s h e 2 H 5 +(C 6 H 年保;CH3两种不同的酯也能发生酯缩合,理论上可得到四种不同的产物,称为混合酯缩合,在制备上没有太大意义。如果其中一个酯分子中既无a-氢原子,而且烷氧粉基又比较活泼时,则仅生成一种缩合产物。如苯甲酸酯、甲酸酯、草酸酯、碳酸酯等。与其它含a-氢原子的酯反应时,都只生成一种缩合产物。Na H H+?9 H3C6H5C O2C H3+C H 3CH2CO2HJ-C6H5C-C HC O2C2H5%C o
20、He ONa H+HC O 2 c 2 H5 +C H 3 c o 2 c 2 H 5-OHC C H 2C O2C2H5C6H5C H2C O2C H3+(CO&H/H s O N a.c6H5C H-C-C O2C2H5 1 7 5 C.C O2C2H5C6H5C H-C O2C2H5C O2 c 2 H580 85%实际上这个反应不限于酯类自身的缩合,酯与含活泼亚甲基的化合物都可以发生这样的缩合反应,这个反应可以用下列通式表示:nI%|R=C。&也R-C-OC 2 H5 +-C H-R -R-C-C R C NI C ORC h i c h i b a b i n 反应杂环碱类,与碱金属
21、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,如此噬与氨基钠反应生成2-氨 基 咤,如 果a位已被占据,则 得Y-氨 基 毗%但 产 率 很 低。+NaNH100-200H2ON N H N aV NH2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,如苯并咪哇、异噗琳、丫咤和菲咤类化合物均能发生本反应。唆咻、毗嗪、喀嗟、曝哇类化合物较为困难。氨基化试剂除氨基钠、氨基钾外,还灯以用取代的碱金属氨化物:+NaNHC 4HgaNNHC4H9反应机理反应机理还不是很清楚,可能是毗咤与氨基首先加成,(I),(I)转移一个负离子给质子给予体(AH),产生一分子氢气和形成小量的2-氨
22、基毗咤(II),此小量的(II)又可以作为质子的给予体,最后的产物是2-氨基毗嗟的钠盐,用水分解得到2-氨基毗嗟:反应实例co 明 ”c aN H 2 4。毗咤类化合物不易进行硝化,用硝基还原法制备氨基毗咤甚为困难。本反应是在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,如苯并咪理、异唆啾、口丫陡和菲咤类化合物均能发生本反应。C l a i s e n一Sc h m i d t 反应一个无a-氢原子的醛与个带有a-氢原子的脂肪族醛或酮在稀氢氧化钠水溶液或醇溶液存在下发生缩合反应,并失水得到a,。-不饱和醛或酮:(C-HO +CHNaOH 水溶液/3CHO 、LCH=CH-CHO+H2
23、O反应机理CH3CHOOH-0 H/A&H-C H 2cH OCH-CH2CHOH20反应实例(1)+CH3coeH3 1aOH 水 冷 也 CH=CH-C-CH3+H2010%NaOH 0(2)C H O +CH3coe6H5 力醇溶液 2H0H0OlIjOH(乙N)伊监)2.GF。-OHOH|2CHSOHOCHaO H-O H aCHaOOCII,|OH OH(%3-二甲基-丁二笄 2,司),丙阚)反应过程中先生成环酯中间产物,进一步C-C键裂开成醛或酮。T I,R.-6-O H PMOQOC/*R,Y-G-PMOOOC,EH-COU-CHjCOOH,&-C-OHI IU班TMOCOCH)
24、近RsOO-Bj+Ri00酸催化的场合,反应历程可以用下式表示:I一C-OH+Pb OCOCHa)4H*一 CH#OOJ+PbfOOOCH,Jj+UiWOUH+H*反应实例4.(CUOHCOOCMb(酒石段二丁市)4-Pb(OC!OOH3)a 4-2CHaOOOH(乙 陈 丁 5.G Y H-0 H 20H0QCHOH 1/CHO(环3二尊1.2)(己二i l)D akin反应酚醛或酚酮类用H。在 N a O H 存在下氧化时,可将分子中的-C H O 基或C H O-基被-0 H 基所置换,生成相对应的酚类。本反应可利用以制备多远酚类。反应机理金3JIOQH反应头例0 OH/OHT H。+*
25、一 q _ 0 H +H/080,OK,0K80,、0H+0/OKSOsOH芳伯胺类如用木试剂氧化时,变成硝基化合物。反应机理反应实例3.(香兰国风4-二江基-5甲气基-挛甲电F a v o r s kii 重排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竣酸;如为环状a-卤代酮,则导致环缩小。H+如用醇钠的醇溶液,则得竣酸酯:0BrEtONa,EtOHCO2EtA此法可用于合成张力较大的四员环。反应机理反应实例II KHCO3(2)CH3-CHC-CH2Br-*CH3-C H=C H-C O2HBrF r ie d e l-C r a f t s 烷基化反应芳煌与卤代烧、醇类或烯
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