第三章酸催化重排

注意：第三章酸催化縮合與分子重排《有機合成化學(xué)》酸催化縮合反應(yīng)Friedel-Crafts反應(yīng)醛酮的反應(yīng)Mannich反應(yīng)（α—氨烷基化反應(yīng)）烯胺的反應(yīng)α—Picoline反應(yīng)反應(yīng)Prins反應(yīng)3.1酸催化縮合反應(yīng)常用的催化劑：無機酸(如硫酸，鹽酸等)和Lewis酸(如無水AlCl3、BF3、FeCl3、ZnCl2、SnCl4等)常用的催化劑為Lewis酸，其活性次序為：

A1C13＞BF3＞SbCl5＞SnCl4＞ZnCl2

1.

Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)3.1.1Friedel－Crafts反應(yīng)

形成碳正離子的方法主要有兩種：烷基化試劑：鹵代烴、烯烴、醇、醛和酮，鹵代苯不能用。催化劑：無機酸(如硫酸，鹽酸等)和Lewis酸（酸催化劑的作用是產(chǎn)生烷基正離子）特點：多取代、易重排、可逆、不能連吸電子基

芳烴的烷基化為親電取代反應(yīng)氯甲基化反應(yīng)氯甲基化反應(yīng)在有機合成上很重要，因為-CH2Cl(氯甲基)很容易轉(zhuǎn)化為：

分子內(nèi)F-C烴基化反應(yīng)可用于芳環(huán)稠合反應(yīng)機理可能為

烯烴的烷基化為親電取代反應(yīng)反應(yīng)首先經(jīng)過異丁烯二聚，最后一步是碳正離子從叔丁烷奪取負氫離子2.Friedel-Crafts酰基化反應(yīng)3.1.1Friedel－Crafts

反應(yīng)①制備芳香酮，間接制備烷基苯?；噭乎｛u、酸酐，還可以用睛或酰胺特點：單取代、不重排、不可逆Houben-Hoesch反應(yīng)(霍本-赫施反應(yīng))芳核上具有鄰、對位取代基時，酰化反應(yīng)容易進行。例如:苯、烷基苯、烷氧基苯均極易反應(yīng)，鹵代苯可順利進行?；７己松暇哂虚g位取代基時，?；磻?yīng)不易進行。硝基苯、氰基苯、吡啶等不能用此法酰化。γ-芳基取代的酸可以進行分子內(nèi)酰化，是制備稠環(huán)芳烴及其衍生物的常用方法。分子內(nèi)的?；磻?yīng)，常用二元酸的酸酐為酰化劑，如：②烯烴的F-C?；磻?yīng)親電試劑在AlCl3存在下烯烴可被酰氯或醋酐酰化，親電部分是一個酰基正碳離子。α,β-不飽和酮?；x子和烯烴加成：不對稱烯烴酰化，酰基正離子加在含氫多的碳上。③合成醛機理：鄭州大學(xué)2010年真題3.1.2

醛或酮及其衍生物的反應(yīng)羥醛縮合（Aldol縮合）：酸催化用酸處理醛酮，通過烯醇化，發(fā)生自身縮合.酸的作用是提高C=O親核加成的活性催化羰基化合物烯醇化一分子烯醇和一分子活化的羥基化合物反應(yīng)酸催化脫水得不飽和羰基化合物酸催化的醇醛縮合，一般產(chǎn)率很低，沒有堿催化縮合應(yīng)用廣泛1.自身縮合可繼續(xù)發(fā)生縮合3.1.2

醛或酮及其衍生物的反應(yīng)2.交叉縮合

有意義的交叉羥醛縮合反應(yīng)醛（無a氫）+醛酮（有a氫）用途:利用兩個不同醛或酮進行混合醇醛或醇酮縮合，得到α,β-不飽和醛酮;也可進行分子內(nèi)的縮合，發(fā)生關(guān)環(huán)反應(yīng)，得到多種有用的產(chǎn)物。混合縮合的羥基同時受到苯基和醛基的作用，更容易發(fā)生不可逆的失水反應(yīng)，產(chǎn)物全部為肉桂醛枯茗醛仙客來醛酸催化堿催化不對稱酮主要產(chǎn)物主要產(chǎn)物在縮合反應(yīng)中，對于芳香醛與不對稱酮，

堿催化時，該酮中取代基較少的α-C進行縮合；

酸催化時，取代基較多的α-C進行縮合。X:CF3,MeO,F,ClX:CN,CONH2

含有α-H的硝基化合物和氰基化合物也可與無α-H的醛發(fā)生縮合（在一定條件下）3.1.3Mannichreaction（曼尼希反應(yīng)）含有活潑氫的化合物與醛(通常為甲醛)，在酸催化下，與一級胺、二級胺反應(yīng)，生成胺甲基化衍生物的反應(yīng)，叫做Mannichreaction或曼氏反應(yīng)。該反應(yīng)廣泛用于有機合成。1.Mannich反應(yīng)（胺甲基化反應(yīng)）（1912年）有活潑氫的酮甲醛或其它醛仲胺或伯胺b-氨基酮衍生物（Mannich堿）Mannich反應(yīng)機理

-H2O一個活潑氫被胺甲基所取代當用不對稱酮進行反應(yīng)時，氨甲基化反應(yīng)總是發(fā)生在取代程度較高的α-C上。亞甲胺離子Mannich反應(yīng)舉例有三個反應(yīng)部位胺甲基化反應(yīng)可以與像苯酚和吲哚等比較活潑的芳香核上的一種足夠活潑氫發(fā)生反應(yīng)吲哚二甲胺及甲醛反應(yīng)，生成草綠堿，草綠堿用途廣泛，可用來合成很重要的色氨酸。色氨酸是主要的氨基酸之一，人的器官不能合成它。含有活潑α-H的化合物也可發(fā)生Mannich反應(yīng)β-二元酸α-甲基吡啶β-二酸酯苯乙炔活潑H例：寫出合成路線Mannich堿受熱易分解出氨或胺，轉(zhuǎn)化為α,β-不飽和羰基化合物,后者加氫,得到比原反應(yīng)物多一個碳原子的同系物.2.Mannich反應(yīng)在合成上的應(yīng)用（i）通過Mannich堿制備α,β－不飽和羰基化合物例：甲基乙烯基酮的制備較穩(wěn)定Mannich堿鹽酸鹽（ii）曼尼希堿或季銨鹽的轉(zhuǎn)換

Mannich堿徹底甲基化季胺鹽β-吲哚乙酸（iii）合成麻醉藥物tutocaine土透卡因1912年Mannich反應(yīng)出現(xiàn)；1917年Robinson用于合成藥物顛茄酮顛茄酮Tropinone（武漢大學(xué)2002年真題）以等為原料合成由噻吩和不超過2個碳原子的原料合成（中科院2006年真題）用對三氟甲基苯甲醛和必要的原料合成知識回顧：醛酮與胺類化合物的縮合(i)

與氨、伯胺的縮合亞胺（Schiff堿）亞胺極不穩(wěn)定，極容易水解成原來的醛酮醛酮與伯胺的反應(yīng)——生成取代亞胺(ii)

與仲胺的縮合a位有氫烯胺3.1.4

烯胺enamine1.烯胺和烯胺的制備烯胺醛、酮氨基直接與雙鍵碳原子相連仲胺烯胺的結(jié)構(gòu)類似于烯醇，不穩(wěn)定，容易互變異構(gòu)為亞胺烯胺亞胺

制備烯胺常用醛或酮與仲胺在脫水劑(如無水碳酸鉀、四氯化鈦等)存在下反應(yīng)，在烯胺形成中，仲胺常為環(huán)狀化合物，它們的反應(yīng)活性降低次序為：吡咯烷、嗎啉和哌啶。它們的結(jié)構(gòu)式如下例：機理：不對稱酮雙鍵傾向于在取代基較少的碳原子上生成3.1.4

烯胺

烯胺在有機合成中的應(yīng)用烯胺的合成反應(yīng)是個可逆反應(yīng)，稀酸作用下，烯胺便水解為酮與二級胺。1,5-二羰基化合物1,3-二羰基化合物烷基化?；疢ichael加成經(jīng)兩步反應(yīng)，胺基被水解與鹵代烴反應(yīng)不對稱的酮與胺反應(yīng)：優(yōu)先生成取代基較少的烯胺，在進行烷基化和酰基化時主要在取代基較少的α碳上引入烷基或酰基。與酰氯的反應(yīng)邁克爾加成選擇必要的有機或無機試劑完成下列合成選擇必要的有機或無機試劑完成下列合成（2009年中山大學(xué)真題）3.1.5α-皮考啉反應(yīng)（Picoline）α-甲基吡啶在Lewis酸（ZnCl2）作用下的加成-消去反應(yīng)機理：Lewis酸加強了α氫的酸性3.1.6

普林斯反應(yīng)（Prinsreaction）

烯烴和醛（如甲醛、三氯乙醛等）在酸催化劑等存在下的縮合反應(yīng)。親電加成縮醛氯霉素的合成：該反應(yīng)提供較原來烯烴多一個碳原子的醇的合成方法3.2酸催化分子重排

分子重排反應(yīng)（molecularrearrangementreaction）是分子中的一個基團或原子從一個原子轉(zhuǎn)移到另一個原子上，形成一個新的分子的反應(yīng)。

分子重排可分為分子間重排和分子內(nèi)重排。在重排中，遷移原子或基團完全游離并脫離原來的分子，然后再與其它部分相連接，這種重排稱為分子間重排3.2.1頻哪醇－頻哪酮重排PinacolPinacolone(頻哪酮)Pinacol重排機理（有兩種可能途徑）：更穩(wěn)定的正離子遷移、脫水同步遷移脫水

生成穩(wěn)定的碳正離子

遷移活性Ar>R>H（2010年蘭大考試試題）吶咵重排：例：反吶咵重排：3.2.2Beckmann重排和羥基異側(cè)的烴基重排醛肟或酮肟在酸性催化劑作用下重排生成取代酰胺的反應(yīng)例：己內(nèi)酰胺3.2.4

聯(lián)苯胺重排氫化偶氮苯重排為4，4’-二氨基聯(lián)苯的反應(yīng)稱為聯(lián)苯胺重排。重排機理(分子內(nèi)協(xié)同機理或自由基機理)：不發(fā)生交叉式重排，該重排為分子內(nèi)重排。注意取代基在重排前后的位置

當對位有取代基封閉時，重排可以發(fā)生在氨基的鄰位。如果其中苯環(huán)只有一個對位被封閉，重排產(chǎn)物叫做對半聯(lián)苯胺，如果兩個對位都被封閉，產(chǎn)物叫做鄰半聯(lián)苯胺。

對半聯(lián)苯胺鄰半聯(lián)苯胺合成路線：（2004年蘭州大學(xué)真題）逆合成分析：合成路線：用苯,三個或三個碳以下的有機原料和適當?shù)臒o機試劑合成:逆合成分析：合成路線：3.2.5Schimdt重排

在強酸存在下，羧酸、醛、酮等與疊氮酸(HN3)作用，生成伯胺、酰胺或腈的反應(yīng)稱為施密特重排。a羧酸：烷基重排到N原子上b酮的重排：歷程：重排反應(yīng)速率：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重排到氮原子上。c醛發(fā)生Schmidt重排反應(yīng)生成腈

3.2.6

氫過氧化物重排O－O鍵斷裂，烴基從碳原子轉(zhuǎn)移到氧原子上的重排反應(yīng)其反應(yīng)歷程為：R為烷基或芳基烷基之間遷移的次序為：

叔R>仲R>Pr≈H>Et>>Me伯氫過氧化物重排時，和R烴基的結(jié)構(gòu)有關(guān)：應(yīng)用——工業(yè)上利用此法，以異丙苯為原料生產(chǎn)苯酚和丙酮。3.2.7Fries重排（弗萊斯重排

）其它催化劑：BF3,ZnC