克莱森Claisen重排
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克莱森重排反应(Claisen重排反应)的最初形式是一个在高温(> 200°C)下发生的一个,产物是邻位烯丙基。
反应的机理是[3,3]重排(是史上第一个发现的σ[3,3]重排反应),产物4-烯酮因的需要为酚。
这个反应的特点是高度的,产物大部分是邻位的。
与的性质很相似。
而当苯环的两个邻位都被“堵”住的时候,反应产物是对位烯丙基取代物。
这是因为中间产物发生了一个所致——“分子自有其道(molecules have a way of hanging on)”。
审视整个过程可以看到:克莱森重排的驱动力是生成热力学上最稳定的取代度最大的“”。
克莱森重排起初是在芳香化合物中发现的(1912年),这与当时(20世纪初期)合成化学家“玩”的范围局限在芳香烃上有关。
到后来发现该反应可以拓展到非芳香化合物,而这种拓展非常重要,因为克莱森重排反应立刻变成了合成上一个非常有用的反应:反应生成了一个新的碳碳键,得到一个4-烯羰基化合物,而烯键可以继续往下做衍生,得到其他的化合物。
而现代有机合成在克莱森反应的启发下催生出众多“变体”:贝勒斯(Bellus)变体:埃申莫瑟(Eschenmoser)变体::强生(Johnson)变体:[]天然界的存在在植物代谢的中从到的转换步骤就是一个克莱森重排;该反应受的催化。
预苯酸是一个重要的前体化合物,生物体内含苯环的天然化合物有一大半是由预苯酸转换过来的。
嚬哪醇重排(:pinacol rearrangement)是一个在酸催化下脱水并发生取代基生成羰基化合物的反应。
这一类反应由于(2,3-二甲基-2,3-丁二醇)转换为(3,3-二甲基-2-丁酮)的反应最具代表性,因而得名。
反应的关键步骤是一个的1,2-。
[]反应机理1.两个其中之一接受一个之后脱去一分子水,形成;2.发生1,2-重排,一个基团从未脱去羟基的碳上向有正电荷的碳上转移;3.羟基上脱去一个质子,其氧原子与碳成双键,反应结束。
1.Claisen克莱森重排烯丙基芳基醚在高温(200°C)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,重排主要得到邻位产物,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。
交叉反应实验证明:Claisen重排是分子内的重排。
采用 g-碳 14C 标记的烯丙基醚进行重排,重排后 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,重排后则仍是a-碳原子与苯环相连。
反应机理Claisen 重排是个协同反应,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重排无影响。
从烯丙基芳基醚重排为邻烯丙基酚经过一次[3,3]s 迁移和一次由酮式到烯醇式的互变异构;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[3,3]s 迁移到邻位(Claisen 重排),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[3,3]s 迁移(Cope 重排)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Z-构型还是E-构型,重排后的新双键的构型都是E-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。
反应实例Claisen 重排具有普遍性,在醚类化合物中,如果存在烯丙氧基与碳碳相连的结构,就有可能发生Claisen 重排。
2.Beckmann贝克曼重排肟在酸如硫酸、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,如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺:反应机理在酸作用下,肟首先发生质子化,然后脱去一分子水,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。
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:反应实例3.Bamberger,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:在H2SO4-C2H5OH(或CH3OH)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o-p位上未被取代者会起类似的重排。
醚和环氧化合物1、醚的制法(1)威廉姆逊(Williamson )合成RXNaOR 1OR 1R(2)烷氧汞化-脱汞RHCCH 2Hg(OAc)2R 1OHNaBH 4OH -CH 3RR 1O【注】和羟汞化-脱汞反应一样,醇对双键的加成方向符合马氏规则。
2、克莱森(Claisen )重排OCH 2CH=CH 2OHCH 2CH=CH 2OCH 2CH=CH 2CH 3CH 3αβγ∆∆OHCH 3CH 3CH 2CH=CH 2αβγαβγαβγ【机理】33∆OHCH 3CH 2CH 3CH 3OCH 2CH=CHC H3α∆OCH 3CHCH =C HC3CH 3OCH 3C3HCHCHCH 2CH2H33αCH 3CH 3OHCH 2CH=CHC H3ααα【注】类似的构型也可发生重排 【例】∆CH 2OOC H 2CH 3CH 3CH 3∆OC3CH 3CH 3OCH 3CH 2∆CH 3O3、冠醚ClOOClOOHOOH+KOH∆OOOOOOOClClOClClOH OHOHOHKOH∆OOOOOO18-冠-6二苯并18-冠-6【特点】冠醚性质最突出就是他有很多醚键,分子中有一定的空穴,金属例子可以钻到空穴中与醚键络合。
OOOOOOK+冠醚分子内圈氧可以与水形成氢键,故有亲水性。
它的外围都是CH2结构,又具有亲油性,因此冠醚能将水相中的试剂包在内圈带到有机相中,从而加速反应,故称冠醚为相转移催化剂。
这种加速非均相有机反应称为相转移催化。
4、环氧化合物(1)开环①酸性开环O CC H+-CCNuOHOCC+【注】不对称环氧化合物的酸性开环方向是亲核试剂优先与取代较多的碳原子结合。
【例】O CH3H +H 3HH 3δ+OH CH 3δ+δ+HOR RO CH 3OH-H +②碱性开环OC2H 5CC OC 2H 5O-HOC 2H 5CC OC 2H 5OH【注】碱性开环,亲核试剂总是先进攻空间位阻较小的,空间效应。
有机化学重排反应总结1.Claisen克莱森重排烯丙基芳基醚在高温(200°C)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,重排主要得到邻位产物,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。
交叉反应实验证明:Claisen重排是分子内的重排。
采用 g-碳 14C 标记的烯丙基醚进行重排,重排后 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,重排后则仍是a-碳原子与苯环相连。
反应机理Claisen 重排是个协同反应,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重排无影响。
从烯丙基芳基醚重排为邻烯丙基酚经过一次[3,3]s 迁移和一次由酮式到烯醇式的互变异构;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[3,3]s 迁移到邻位(Claisen 重排),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[3,3]s 迁移(Cope 重排)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Z-构型还是E-构型,重排后的新双键的构型都是E-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。
反应实例Claisen 重排具有普遍性,在醚类化合物中,如果存在烯丙氧基与碳碳相连的结构,就有可能发生Claisen 重排。
2.Beckmann贝克曼重排肟在酸如硫酸、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,如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺:反应机理在酸作用下,肟首先发生质子化,然后脱去一分子水,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。
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:反应实例3.Bamberger,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:在H2SO4-C2H5OH(或CH3OH)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o-p位上未被取代者会起类似的重排。