第十五章 分子骨架的重排
Skeletal-Rearrangement Reaction
Skeletal-Rearrangement Reaction,it refers
those reactions in which the carbon skeleton
or the position of functional group changed,
For example
CH
3
CH
2
CH=CH
2
H
3
PO
4
CH
3
CH=CHCH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
OH
H
+
H
2
O
CH
3
C=CHCH
3
CH
3
重排反应的分类
1、按照分子内或分子间进行分为：
分子内重排 ——发生重排的原子或原 子团始终没有脱离原来的分子
分子间重排 ——迁移的原子或原子团在没有重排到新的位置前，就完全与原来的分子脱离
以上两种历程可以通过不同底物的交叉实验得以判别重排反应的分类
2、按照所经历的活泼中间体或历程分类：
经过正离子重排
经过负离子重排
经过卡宾 Carbene,氮宾 Nitrene重排
周环重排反应 ——Pericyclic
自由基重排 ——Radical
重排反应的分类
Nucleophilic rearrangement,
Electrophilic rearrangement,
Radical rearrangement,etc.
Nucleophilic rearrangement
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH
H
+
H
2
O
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH
2
CH
3
CH
2
CHCH
2
H
CH
3
CH
2
CH
+
CH
3
H
+
CH
3
CH=CHCH
3
Electrophilic rearrangement
Ph CH
2
OCH
3
PhLi
C
6
H
6
Ph CH O CH
3
Li
+
Ph CH
O
-
Li
+
CH
3
H
2
O
Ph CH
OH
CH
3
Radical rearrangement
C
Cl
Cl
Cl
CH=CH
2
Br
C
Cl
Cl
Cl
CH CH
2
Br
CCl
Cl
CH CH
2
Br
Cl
Br
2
CCl
Cl
CH CH
2
Br
ClBr
重排反应的分类
3、按元素分类：
从碳原子到另一碳原子（ C C）
从碳原子到氮原子 （ C N）
从氮原子到碳原子 （ N C）
从碳原子到氧原子 （ C O）
从氧原子到碳原子 （ O C）
其它杂原子与碳原子间重排
4、其它分类方法（略）
第十五章 分子骨架的重排
Skeletal-Rearrangement Reaction
本课程按照活泼中间体或机理进行分类讲解，
着重介绍以下几类型反应：
1、经过正离子重排
2、经过负离子重排
3、经过卡宾 Carbene,氮宾 Nitrene重排
4,σ-迁移反应（属于周环重排）
1、经过正离子重排
实例分析：
CCHCH
2
HCl
(83%)
(17%)
H
3
C
CH
3
CH
3
CCCH
3
H
3
C
CH
3
Cl
CCHCH
3
H
3
C
CH
3
CH
3
CH
3
H
Cl
+
1、经过正离子重排
实例分析：
C CHH
3
C
CH
3
CH
3
CH
3
OH
H
+
CC
H
3
C
CH
3
H
3
C
CH
3
( 61% )
1、经过正离子重排
实例分析：
H
+
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
OH
H
2
O
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
OH
2
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
H
+
Cl
-
CH
3
C
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
C=CHCH
3
CH
3
CH
3
C
CH
3
CH
2
CH
3
Cl
1、经过正离子重排
实例分析：
CCH
2
Br
C
2
H
5
OH
H
3
C
CH
3
CH
3
醇解
CCH
2
CH
3
CH
3
OC
2
H
5
+
CCHCH
3
H
3
C
CH
3
H
3
C
1、经过正离子重排
实例分析：
CH
3
C
CH
3
CH
3
CHCH
3
Br
SN1
CH
3
C
CH
3
CH
3
CHCH
3
CH
3
C
CH
3
CHCH
3
CH
3
Product
CH
3
C
CH
3
CH
3
CHPh
SN1
CH
3
C
CH
3
CH
3
CHPh
Br
Product
CH
3
C
CH
3
CHPh
CH
3
Stable cation
Stable cation
1、经过正离子重排
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
Cl
Cl
-
Cl
-
Cl
OH
H
+
+
+
1、经过正离子重排
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
在这些经过碳正离子的重排中，一般为反式迁移，基团迁移的活泼性顺序大致为：
CH
3
O＞＞
＞
Cl CH
2
=CH
＞
R
3
C
＞
R
2
CH
＞
CH
3
＞
H
1、经过正离子重排
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
CH
2
OH
H
+
-H
2
O
C C
H
H
苯基移位
CH CH
2
Nu
CH CH
CH H
2
C
-H
+
or Nu
CH
2
1、经过正离子重排
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
CH
3
CH
3
Cl
CH
3
Cl
H
(1)
15-1
OH
CH
3
CH
3
H
3
C
CH
3
CH
3
CH
3
H
3
C
+
cyclofendiene
双葑烯α-葑烯
α-fendiene
β-fendiene
γ-fendiene
β-葑烯
γ-葑烯
++
(2)
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
CH
3
C
CH
3
OH
C
CH
3
CH
3
OH
H
+
H
2
O
CH
3
C
CH
3
OH
C
CH
3
CH
3
OH
2
+
CH
3
C
CH
3
OH
C
CH
3
CH
3
+
CH
3
C
CH
3
OH
C
CH
3
CH
3
+
H
+
CH
3
C
CH
3
O
C
CH
3
CH
3
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
反应经过了一个邻基参与的三元环状碳正离子，因此重排基团和离去的质子化羟基处于反式位置。
O
HO
CH
3
OH
OH
OH
O
HO
CH
3
+
OH
2
OH
+
OH
2
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
The stable
cation formed
superior
H
+
Ph
2
C
OH
CH
2
OH
+
Ph
2
CCH
2
OH
H
+
Ph
2
CH
CH
OH
+
Ph
2
CH
CH
O
Phenyl group
move first
PhHC
OH
CHPh
OH
H
+
PhHC CHPh
OH
+
Ph
2
CH
CH
O
H
+
Ph
2
CH
CH
OH
+
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
不对称的取代乙二醇中，两个羟基中电子云密度大的那个首先质子化。
C CH
2
OH
C CH
2
OH
C CH
2
OH
C
H
CHO
C CH
2
O
H
+
_
H
2
O
_
H
+
_
H
+
主要次要
OH
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
质子化以后，亲核性强的基团优先迁移，总体的迁移基团迁移活泼性顺序如下：
对甲氧基苯基 > 对甲基苯基 > 苯基 > 对溴苯基
> 烷基 > 氢
C
HO
H
3
C
C
CH
3
OH
CH
3
C
O
C
CH
3
+ C
O
C
CH
3
CH
3
H
+
_
H
2
O
主要产物
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
质子化以后，亲核性强的基团优先迁移，总体的迁移基团迁移活泼性顺序如下：
对甲氧基苯基 > 对甲基苯基 > 苯基 > 对溴苯基
> 烷基 > 氢
( 28% ) (72% )
+
CPh
OH
Ph
C
OH
Ph
Ph
OCH
3
CH
3
O
CPh
Ph
Ph
C
O
Ph
OCH
3
CH
3
O
CPh
O
C
Ph
Ph
PhCH
3
O
H
2
SO
4
_
H
2
O
OCH
3
Phenyl with electron donor group move first
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
CH
3
CH
2
CH
2
NH
2
CH
3
CH
2
CH
2
OH CH
3
CHCH
3
OH
HNO
2
+
(CH
3
)
2
CH CH
2
NH
2
CH
2
OH(H
3
C)
2
HC OH(H
3
C)
3
C
HNO
2
+
(25%) (75%)
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
CH
2
NH
2
NH
2
HNO
2
N
2
OH
CH
2
OH
CH
2
CH
2
+
+
H
+
H
2
O
H
+
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
N
2
HNO
2
CH
2
NH
2
H
+
H
2
O
H
+
CH
2
+
CH
2
OH
32%
+
H
2
O
H
+
OH
58%
H
+
2%
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
NH
2
HNO
2
N
2
+
+
H
+
H
2
O
H
+
H
2
O
CH
2
=CHCH
2
OH
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
CH
2
NH
2
NH
2
HNO
2
CH
2
OH
OH
+
1、经过正离子重排
蒂芬欧 —捷姆扬诺夫（ Tiffeneau-Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
C
CH
3
H
3
C
NH
2
C
CH
3
OH
CH
3
C
CH
3
H
3
C
CH
3
C
O
CH
3
HNO
2
HNO
2
HNO
2
NH
2
OH
CH
2
NH
2
OH
O
CHO
1、经过正离子重排
蒂芬欧 —捷姆扬诺夫（ Tiffeneau-Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
通常经过三元环碳正离子历程，迁移基团从离去基团背后迁移。
CH
3
H
OH
NH
2
ph
OCH
3
HO
NH
2
H
Me +
HO
Me H
OCH
3
OCH
3
Me
H
O
OCH
3
HNO
2
_
N
2
(赤)
CH
3
H
NH
2
Ph
OH
H
3
CO
HO
Ph
H
2
N
H
H
3
C
OCH
3
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排例 1 C
n-Bu
H
Et
C
N
OH
Me
H
2
SO
4
乙醚
C
n-Bu
H
Et
N
H
C
O
CH
3
C
PCl
5
N C
OH
NO
2
NO
2
CHN
O
NO
2例2
N
OH
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排例3
H
N
OH
H
2
SO
4
110℃
N
H
H
O
H
H
N
HO
H
2
SO
4
110
℃
N
H
H
O
H
H
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
C
R
R'
N
HO
C
R'
R
N
H
O
C
R
R'
N
OH
H
+
C
CH
3
Ph
N
H
O
PCl
5
C
Ph
CH
3
N
OH
ethyl ether
The group opposite to hydroxy will shift
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
Et
2
O,
C
Ph
C
6
H
4
OCH
3
N
OH
PCl
5
-10℃
-p
mp
147
℃
C
C
6
H
4
OCH
3
Ph
N
H
O
℃171
mp
C
Ph
C
6
H
4
OCH
3
N
HO
UV light
℃117
mp
-p
-10℃
C
C
6
H
4
OCH
3
Ph
N
H
O
PCl
5
Et
2
O,
mp
156℃
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
C N
OH
C N
+
OH
2
RCN R'
RCN R'
RCN
OH
2
R'
RCN
OH
R'
RCNH
O
R'
互变异构
-H
+
H
2
O
H
+
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
在不同催化剂作用下，产物形成的中间过程稍微有所不同，酸催化质子化脱水后重排,
酰卤催化剂则是将羟基酯化后脱去酰氧基
C
R
R'
N
OH
C
R
R'
N
O
CR N R'
CR N R'
[
]
H
2
O
CR NH R'
O
R''COCl
C
O
R''
-CH
3
COO
-
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
Br
N
Ph
O
2
N
OH
PCl
5
H
2
O
Br
O
O
2
N
NHPh
COOH
Br
O
2
N
PhNH
2
Br
N
Ph
O
2
N
OH
PCl
5
NHCOPh
Br
O
2
N
H
2
O
PhCOOH
NH
2
Br
O
2
N
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
The shift will keep the stereostructure of
chiral center
Et
2
O
C
CH
3
C
N
HO
C
2
H
5
H
CH
2
C
2
H
5
H
2
SO
4
CH
3
CONH
C
C
2
H
5
H
CH
2
C
2
H
5
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
思考题：下列化合物进行 Beckmann重排的速率顺序为什么是
N
N
N
OH
OH
OH
<<
1、经过正离子重排
氢过氧化物（ Baeyer-Villiger） 重排
——分子内 C→ O重排
CR
R
R
O OH CR
R
R
O OH
2
CR
R
R
O
CR
R
OR
H
+
CR
R
OR
OH
2
CR
R
OR
OH
CR
R
OR
OH
CR R
OH
H
2
O
H
+
+
HOR
CR R
O
+ HOR
_
H
2
O
_
H
+
_
H
+
H
PhC
CH
3
CH
3
O OH
H
+
C
CH
3
Ph
O
OH
2
H
3
C
+
H
2
O
_
C
CH
3
OPhH
3
C
+
+
C
CH
3
OPhH
3
C
H
2
O
C
CH
3
OPhH
3
C
OH
2+
+
C
CH
3
OPhH
3
C
OH
H
+
PhOH CH
3
CCH
3
OH
+
CH
3
CCH
3
O
+
H
+
1、经过正离子重排
氢过氧化物（ Baeyer-Villiger） 重排
——分子内 C→ O重排
1、经过正离子重排
联苯胺重排
——分子内重排例1
NH NH H
2
N NH
2
NH
2
NH
2
HCl
95% EtOH
+
~70% ~30%
例2
NH NH
H
+
H
3
C CH
3
H
3
C NH
CH
3
H
2
N
(o-半胺)
1、经过正离子重排
联苯胺重排
——分子内重排
进行两个底物混合的反应，是证实分子间重排或分子内重排的重要依据例3
NH NH
H
2
N NH
2
NH
2
+
OMe
MeO
NH NH
OEt
EtO
MeO OMe
H
2
N
EtO OEt
+
H
+
1、经过正离子重排小结
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——邻二醇，酸
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排 ——胺，亚硝酸
蒂芬欧 —捷姆扬诺夫（ Tiffeneau-Demjanov）
重排 ——邻氨基醇，亚硝酸
1、经过正离子重排小结
贝克曼（ Beckmann）重排
——羟肟，酸或PCl
5
、RCOCl催化,C→ N重排
氢过氧化物重排 ——C→ O重排
联苯胺重排
均为分子内重排
2、经过负离子重排
Electrophilic rearrangement is not so common as
nucleophilic rearrangement
Ph C
Ph
Ph
CH
2
Cl
Na
Ph C
Ph
Ph
CH
2
-
Na
+
Ph C
Ph
CH
2
Ph
Na
+
ROH
Ph
2
CHCH
2
Ph
Ph C
Ph
CH
2
The transition state is:
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
C
H
R
1
R
2
CC
R
3
R
4
O Cl
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
O
Cl
S
N
2
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
O
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
ORO
AB
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
OR
O
..
C
R
1
R
2
C
CH
R
3
R
4
OR
O
ROH
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
OR
O
..
ROH
CH
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
OR
O
RO 中R＝H
时则得到羧酸
RO
RO
B
A
反应中究竟以 A方式开环，还是以 B方式开环，
则决定于碳负离子的稳定性。
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
CH
2
C CH
2
Cl
O
CH
C CH
3
O
Cl
O
OH
OH
OH
CH CH
2
COOH
A
CH CH
2
COOH
B
CH
2
CH
2
COOH
( A 比 B 稳定 )
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
α -卤代环酮重排得到环缩小的产物，可以用来合成环缩小的羧酸。
Cl
O
1.
2.
H
+
COOH
OH
O
Br
1.
2.
H
+
COOH
OH
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
CCR
Cl
O
KOH
CCOH
R
O
NaOEt
(CH
3
)
2
CCCH
3
Br
O
(CH
3
)
2
CCOEt
CH
3
O
EtOH
C
OCl
①
②
NaOH/H
2
O
H
3
O
+
C
O
COOH
NaOEt
EtOH
Ph
2
CCCH
3
O
Br
Ph
2
CCOEt
O
CH
3
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
Me
COCH
3
Cl
H
KOH
Me
H
O
HO
-
Me
H
Me
COOH
Me
H
CH
2
-
O
OH
H
+
KOH
Me
COCH
3
Cl
H
HO
-
Me
H
O
H
+
Me
H
CH
2
-
O
OH
Me
H
Me
COOH
2、经过负离子重排
斯蒂文（ Stevens）重排
PhCOCH
2
N
CH
2
Ph
H
3
C
CH
3
HO
-
PhCOCH
N
CH
2
Ph
H
3
C
CH
3
PhCOCH
N
H
3
C
CH
3
CH
2
Ph
rearrangement
H
2
O
rearrangementPhCOCH
N
CHPh
H
3
C
CH
3
CH
3
HO
-
PhCOCH
2
N
CHPh
H
3
C
CH
3
CH
3
*
*
PhCOCH
N
H
3
C
CH
3
CHPh
CH
3
*
Structure maintaining
2、经过负离子重排
斯蒂文（ Stevens）重排
The sulfonium cation does the same
HO
-
PhCOCH
2
S
CH
2
Ph
CH
3
rearrangementPhCOCH
S
CH
2
Ph
CH
3
PhCOCH
CH
3
CH
2
Ph
S
2、经过负离子重排
萨姆勒特 -霍瑟（ Sommelet-Hauser）重排
CH
2
N
+
(CH
3
)
2
CH
3
NaNH
2
NH
3
CH
2
N
+
(CH
3
)
2
CH
2
CH
2
N(CH
3
)
2
CH
2
H
CH
2
N(CH
3
)
2
CH
3
2、经过负离子重排
萨姆勒特 -霍瑟（ Sommelet-Hauser）重排
H
2
O
NaOH
CH
2
S
+
CH
3
CH
3
CH
2
S
+
CH
3
CH
2
CH
2
SCH
3
CH
2
H
CH
2
SCH
3
CH
2
2、经过负离子重排
魏悌息（ Wittig）重排
PhCH
2
O
CH
3
PhLi
H
+
PhCH
O
CH
3
PhCH
O
CH
3
H
+
PhCH
OH
CH
3
PhCH
OH
CH
2
Ph
PhLi
PhCH
2
O CH
2
Ph
H
3
O
+
②
①
2、经过负离子重排
魏悌息（ Wittig）重排
CH
OCH
3
①
②
H
3
O
+
PhLi
C
OH
CH
3
CH
2
=CHCH
2
O
CH
2
=CHCH
2
NaNH
2
liq NH
3
CH
2
=CHCH OH
CH
2
=CHCH
2
2、经过负离子重排
弗里斯（ Fries）重排 ——分子间
OC
O
CH
3
CH
3
AlCl
3
25℃
165℃
OC
O
CH
3
AlCL
3
heat
OH
COCH
3
OH
COCH
3
OH
COCH
3
CH
3
OH
COCH
3
CH
3
80-85%
95%
2、经过负离子重排
弗里斯（ Fries）重排
O
O
O
C
O
R
CORAlCl
3
Cl
3
Al
+
+
RCO
AlCl
3
O
O
H C
OH
C
OH
O
Cl
3
Al
H
C O
R
Cl
3
Al
O
R
O
R
O
R
+
++AlCl
3
热力学产物动力学产物
2、经过负离子重排
乙醇酸（ Benzil）重排
C C Ph
OO
Ph
NaOH
EtOH
Ph
2
C
COONa
OH
H
3
O
+
Ph
2
C
COOH
OH
Ph C C Ph
OO
OH
-
Ph C C
Ph
O
OH
O
-
Ph C C
Ph
OHO
-
O
Ph C
C
Ph
OH
O
-
O
2、经过负离子重排
乙醇酸（ Benzil）重排
OH
-
CC
OO
CC
O
OH
O
-
C
OHO
-
O
C
OH
O
-
O
ROH
NaOR
Ph C C Ph
OO
H
3
O
+
Ph
2
C
COOR
O
-
Ph
2
C
COOR
OH
If NaOH is replaced by NaOMe or t-BuONa,
α -hydroxycarboxyester can be produced
2、经过负离子重排
乙醇酸（ Benzil）重排
α -Ethandione with α - hydrogen does
proceed the condensation reaction instead
CH
3
CC
CH
3
OO
OH
-
H
2
O
CH
3
CC
CH
3
O
O
CC CH
3
OO
CH
3
CC
CH
3
O
H
2
O
OH
-
C
C
CH
3
O
CH
3
CC
O
2、经过负离子重排小结
法沃斯基（ Favorskii）重排
斯蒂文（ Stevens）重排
萨姆勒特 -霍瑟（ Sommelet-Hauser）重排
魏悌息（ Wittig）重排
弗里斯（ Fries）重排
乙醇酸（ Benzil）重排
3、经过卡宾和乃春的重排
经过 Nitrene的重排
—— Hoffmann重排：酰胺重排成胺
RC
O
NH
2
RC
O
NHBr RC
O
NBr
RC
O
N RNC O
RNHCOOH
CO
2
RNH
2
+
NaOH
Br
2
OH
-Br
H
2
O
3、经过卡宾和乃春的重排
经过 Nitrene的重排
—— Hoffmann重排：酰胺重排成胺
实例：
(1) (CH
3
)
3
C-CH
2
CONH
2
Br
2
/NaOH
(CH
3
)
3
C-CH
2
NH
2
(2)
COOH
Br
2
FeBr
3
COOH
Br
(1) SOCl
2
(2) NH
3
CONH
2
Br
Br
2
NaOH
NH
2
Br
(3)
OCH
3
OCH
3
CONH
2
NaOCl / NaOH
82%
OCH
3
OCH
3
NH
2
NH
O
O
KOBr / NaOH
60
0
C
NH
2
O
OK
H
+
3
O
NH
2
O
OH
β-aminoacid(4)
3、经过卡宾和乃春的重排
经过 Nitrene的重排
—— Hoffmann重排：酰胺重排成胺
如果酰胺的 α 碳是手性碳，反应后手性碳的构型保持不变
C
CH
3
C
6
H
5
CONH
2
H
C
CH
3
C
6
H
5
NH
2
H
NaOH+Br
2
(99.5% O.P.)
H
CONH
2
H
NH
2
NaOH+Br
2
3、经过卡宾和乃春的重排
经过 Nitrene的重排
—— Lossen重排
—— Curtius重排
—— Schimidt重排
均为分子内 C→N 重排
RC
O
N
H
OH
RNH
2
+CO
2
+H
2
O
加热 -H
2
O
或 SOCl
2
(CH
3
CO)
2
O,P
2
O
5
异羟肟酸
RC
O
N
3
RNH
2
+CO
2
+N
2
加热
RC
O
OH
+HN
3
RNH
2
+CO
2
+N
2
H
2
SO
4
C
6
H
6
RNC O
经过中间体
3、经过卡宾和乃春的重排
经过Carbene的重排
—— Wolff重排,α -重氮酮在Ag
2
O存在下，
或者光照射下，失去N
2
，重排得烯酮
RC
O
CH
2
N
2
RC
O
CH
RCH
2
COOCH
3
RCH
2
COOH
RCHC O烯酮
H
2
O
CH
3
OH
Ag
2
O or hυ
-N
2
carbene
合成增长一个碳的羧酸
4,σ -迁移反应
——库伯（Cope）重排,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排
反应产物与反应物中的 σ 键与 π 键发生了迁移，称为 σ -迁移，上例为3，3- σ -迁移
CD
2
CD
2
H
H
H
H
H
2
C
H
2
C
D
D
D
D
1
2
3
1'
2'
3'
3
2
1
2'
3'
1'
4,σ -迁移反应
——库伯（Cope）重排,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排
当1,5-己二烯的3,3 ’位上有取代基时，重排反应将导致从单取代双键转化为多取代双键
HO
HO
O
H
4,σ -迁移反应
——库伯（Cope）重排,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排
——反应具有高度的立体选择性
H
CH
3
H
CH
3
H
CH
3
CH
3
H
CH
3
H
H
CH
3
CH
3
H
CH
3
H
4,σ -迁移反应
——库伯（Cope）重排,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排
——例题与习题
(2)
R
R
R
R'
15-17
R
R
H
H
R
R
H
H
4,σ -迁移反应
——克莱森（Claisen）重排,烯丙基芳基醚或烯丙基乙烯基醚发生[3,3]- σ 迁移生成醛或酮
O
O
or
O O
H
OH
4,σ -迁移反应
——克莱森（Claisen）重排,烯丙基芳基醚或烯丙基乙烯基醚发生[3,3]- σ 迁移生成醛或酮
习题15-18 请写出下列反应的中间过渡态，从而解释其立体构型的变化。
(1)
O
H
H
3
C
H
CH
3 OH
H
CH
3
CH
3
H
(2)
O
CH
3
H
H
CH
3
OH
H
CH
3
H
CH
3
第十五章 分子骨架的重排
Skeletal-Rearrangement Reaction
1、经过正离子重排
2、经过负离子重排
3、经过卡宾 Carbene,氮宾 Nitrene重排
4,σ-迁移反应（属于周环重排）
1、经过正离子重排小结
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
片呐醇（ Pinacol）重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
蒂芬欧 —捷姆扬诺夫（ Tiffeneau-Demjanov）
重排
贝克曼（ Beckmann）重排
氢过氧化物重排
联苯胺重排 均为分子内重排
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
—— α-卤代酮重排成羧酸
斯蒂文（ Stevens）重排
—— 季铵阳离子重排成叔胺
—— 锍阳离子重排成硫醚
萨姆勒特 -霍瑟（ Sommelet-Hauser）重排
—— 苄基季铵阳离子重排成邻甲基苄胺
2、经过负离子重排
魏悌息（ Wittig）重排
—— 醚重排成醇
弗里斯（ Fries）重排
—— 羧酸酚基酯重排成邻、对酰基酚
乙醇酸（ Benzil）重排
—— 邻二酮重排成a-羟基酸重排反应在合成中的应用
Aldehydes and Ketones
Pinacol rearangement
Tiffeneau-Demjanov rearrangement
Claisen rearrangement
O
HO
CH
3
OH
OH
OH
O
O O
C
CH
3
H
3
C
NH
2
C
CH
3
OH
CH
3
C
CH
3
H
3
C
CH
3
C
O
CH
3
HNO
2
重排反应在合成中的应用
Alkene Cope rearrangement
Amide Beckmann rearrangement
Alcohol Wittig rearrangement
N
OH
H
+
NH
O
PhCH
OH
CH
2
Ph
PhLi
PhCH
2
O CH
2
Ph
H
3
O
+
②
①
重排反应在合成中的应用
Amine Hoffmann rearrangement，etc.
Lossen重排
Curtius重排
Schimidt重排
CONH
2
Br
Br
2
NaOH
NH
2
Br
RC
O
N
H
OH
RNH
2
+CO
2
+H
2
O
加热 -H
2
O
或 SOCl
2
(CH
3
CO)
2
O,P
2
O
5
异羟肟酸
RC
O
N
3
RNH
2
+CO
2
+N
2
加热
RC
O
OH
+HN
3
RNH
2
+CO
2
+N
2
H
2
SO
4
C
6
H
6
重排反应在合成中的应用
Amine 叔胺 Stevens重排
邻甲基苄胺 Sommelet-Hauser重排
硫醚 Stevens重排
邻甲基苄硫醚 Sommelet-Hauser重排
Diazo（偶氮化合物） 联苯胺重排重排反应在合成中的应用
Acid or ester
Benzilic acid rearrangement
Favorskii rearrangement
Wolff rearrangement
ROH
NaOR
Ph C C Ph
OO
H
3
O
+
Ph
2
C
COOR
O
-
Ph
2
C
COOR
OH
CCR
Cl
O
KOH
CCOH
R
O
RC
O
CH
2
N
2
RCH
2
COOCH
3
RCH
2
COOH
H
2
O
CH
3
OH
Ag
2
O or hυ
-N
2
重排反应在合成中的应用
重排反应由于在反应中碳骨架发生了改变，
因此，合成中分析起始物与目标物的关系不够明显。需要对反应的变化特征相当熟练才能巧妙地运用。
有些重排反应在合成中是应当避免的，则需要考虑选取合适的起始物以达到预期的目标合成。
Skeletal-Rearrangement Reaction
Skeletal-Rearrangement Reaction,it refers
those reactions in which the carbon skeleton
or the position of functional group changed,
For example
CH
3
CH
2
CH=CH
2
H
3
PO
4
CH
3
CH=CHCH
3
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
OH
H
+
H
2
O
CH
3
C=CHCH
3
CH
3
重排反应的分类
1、按照分子内或分子间进行分为：
分子内重排 ——发生重排的原子或原 子团始终没有脱离原来的分子
分子间重排 ——迁移的原子或原子团在没有重排到新的位置前，就完全与原来的分子脱离
以上两种历程可以通过不同底物的交叉实验得以判别重排反应的分类
2、按照所经历的活泼中间体或历程分类：
经过正离子重排
经过负离子重排
经过卡宾 Carbene,氮宾 Nitrene重排
周环重排反应 ——Pericyclic
自由基重排 ——Radical
重排反应的分类
Nucleophilic rearrangement,
Electrophilic rearrangement,
Radical rearrangement,etc.
Nucleophilic rearrangement
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH
H
+
H
2
O
CH
3
CH
2
CH
2
CH
2
OH
2
CH
3
CH
2
CHCH
2
H
CH
3
CH
2
CH
+
CH
3
H
+
CH
3
CH=CHCH
3
Electrophilic rearrangement
Ph CH
2
OCH
3
PhLi
C
6
H
6
Ph CH O CH
3
Li
+
Ph CH
O
-
Li
+
CH
3
H
2
O
Ph CH
OH
CH
3
Radical rearrangement
C
Cl
Cl
Cl
CH=CH
2
Br
C
Cl
Cl
Cl
CH CH
2
Br
CCl
Cl
CH CH
2
Br
Cl
Br
2
CCl
Cl
CH CH
2
Br
ClBr
重排反应的分类
3、按元素分类：
从碳原子到另一碳原子（ C C）
从碳原子到氮原子 （ C N）
从氮原子到碳原子 （ N C）
从碳原子到氧原子 （ C O）
从氧原子到碳原子 （ O C）
其它杂原子与碳原子间重排
4、其它分类方法（略）
第十五章 分子骨架的重排
Skeletal-Rearrangement Reaction
本课程按照活泼中间体或机理进行分类讲解，
着重介绍以下几类型反应：
1、经过正离子重排
2、经过负离子重排
3、经过卡宾 Carbene,氮宾 Nitrene重排
4,σ-迁移反应（属于周环重排）
1、经过正离子重排
实例分析：
CCHCH
2
HCl
(83%)
(17%)
H
3
C
CH
3
CH
3
CCCH
3
H
3
C
CH
3
Cl
CCHCH
3
H
3
C
CH
3
CH
3
CH
3
H
Cl
+
1、经过正离子重排
实例分析：
C CHH
3
C
CH
3
CH
3
CH
3
OH
H
+
CC
H
3
C
CH
3
H
3
C
CH
3
( 61% )
1、经过正离子重排
实例分析：
H
+
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
OH
H
2
O
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
OH
2
CH
3
C
CH
3
CH
3
CH
2
H
+
Cl
-
CH
3
C
CH
3
CH
2
CH
3
CH
3
C=CHCH
3
CH
3
CH
3
C
CH
3
CH
2
CH
3
Cl
1、经过正离子重排
实例分析：
CCH
2
Br
C
2
H
5
OH
H
3
C
CH
3
CH
3
醇解
CCH
2
CH
3
CH
3
OC
2
H
5
+
CCHCH
3
H
3
C
CH
3
H
3
C
1、经过正离子重排
实例分析：
CH
3
C
CH
3
CH
3
CHCH
3
Br
SN1
CH
3
C
CH
3
CH
3
CHCH
3
CH
3
C
CH
3
CHCH
3
CH
3
Product
CH
3
C
CH
3
CH
3
CHPh
SN1
CH
3
C
CH
3
CH
3
CHPh
Br
Product
CH
3
C
CH
3
CHPh
CH
3
Stable cation
Stable cation
1、经过正离子重排
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
Cl
Cl
-
Cl
-
Cl
OH
H
+
+
+
1、经过正离子重排
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
在这些经过碳正离子的重排中，一般为反式迁移，基团迁移的活泼性顺序大致为：
CH
3
O＞＞
＞
Cl CH
2
=CH
＞
R
3
C
＞
R
2
CH
＞
CH
3
＞
H
1、经过正离子重排
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
CH
2
OH
H
+
-H
2
O
C C
H
H
苯基移位
CH CH
2
Nu
CH CH
CH H
2
C
-H
+
or Nu
CH
2
1、经过正离子重排
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
CH
3
CH
3
Cl
CH
3
Cl
H
(1)
15-1
OH
CH
3
CH
3
H
3
C
CH
3
CH
3
CH
3
H
3
C
+
cyclofendiene
双葑烯α-葑烯
α-fendiene
β-fendiene
γ-fendiene
β-葑烯
γ-葑烯
++
(2)
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
CH
3
C
CH
3
OH
C
CH
3
CH
3
OH
H
+
H
2
O
CH
3
C
CH
3
OH
C
CH
3
CH
3
OH
2
+
CH
3
C
CH
3
OH
C
CH
3
CH
3
+
CH
3
C
CH
3
OH
C
CH
3
CH
3
+
H
+
CH
3
C
CH
3
O
C
CH
3
CH
3
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
反应经过了一个邻基参与的三元环状碳正离子，因此重排基团和离去的质子化羟基处于反式位置。
O
HO
CH
3
OH
OH
OH
O
HO
CH
3
+
OH
2
OH
+
OH
2
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
The stable
cation formed
superior
H
+
Ph
2
C
OH
CH
2
OH
+
Ph
2
CCH
2
OH
H
+
Ph
2
CH
CH
OH
+
Ph
2
CH
CH
O
Phenyl group
move first
PhHC
OH
CHPh
OH
H
+
PhHC CHPh
OH
+
Ph
2
CH
CH
O
H
+
Ph
2
CH
CH
OH
+
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
不对称的取代乙二醇中，两个羟基中电子云密度大的那个首先质子化。
C CH
2
OH
C CH
2
OH
C CH
2
OH
C
H
CHO
C CH
2
O
H
+
_
H
2
O
_
H
+
_
H
+
主要次要
OH
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
质子化以后，亲核性强的基团优先迁移，总体的迁移基团迁移活泼性顺序如下：
对甲氧基苯基 > 对甲基苯基 > 苯基 > 对溴苯基
> 烷基 > 氢
C
HO
H
3
C
C
CH
3
OH
CH
3
C
O
C
CH
3
+ C
O
C
CH
3
CH
3
H
+
_
H
2
O
主要产物
1、经过正离子重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——分子内 C→ C重排
质子化以后，亲核性强的基团优先迁移，总体的迁移基团迁移活泼性顺序如下：
对甲氧基苯基 > 对甲基苯基 > 苯基 > 对溴苯基
> 烷基 > 氢
( 28% ) (72% )
+
CPh
OH
Ph
C
OH
Ph
Ph
OCH
3
CH
3
O
CPh
Ph
Ph
C
O
Ph
OCH
3
CH
3
O
CPh
O
C
Ph
Ph
PhCH
3
O
H
2
SO
4
_
H
2
O
OCH
3
Phenyl with electron donor group move first
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
CH
3
CH
2
CH
2
NH
2
CH
3
CH
2
CH
2
OH CH
3
CHCH
3
OH
HNO
2
+
(CH
3
)
2
CH CH
2
NH
2
CH
2
OH(H
3
C)
2
HC OH(H
3
C)
3
C
HNO
2
+
(25%) (75%)
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
CH
2
NH
2
NH
2
HNO
2
N
2
OH
CH
2
OH
CH
2
CH
2
+
+
H
+
H
2
O
H
+
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
N
2
HNO
2
CH
2
NH
2
H
+
H
2
O
H
+
CH
2
+
CH
2
OH
32%
+
H
2
O
H
+
OH
58%
H
+
2%
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
NH
2
HNO
2
N
2
+
+
H
+
H
2
O
H
+
H
2
O
CH
2
=CHCH
2
OH
1、经过正离子重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
CH
2
NH
2
NH
2
HNO
2
CH
2
OH
OH
+
1、经过正离子重排
蒂芬欧 —捷姆扬诺夫（ Tiffeneau-Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
C
CH
3
H
3
C
NH
2
C
CH
3
OH
CH
3
C
CH
3
H
3
C
CH
3
C
O
CH
3
HNO
2
HNO
2
HNO
2
NH
2
OH
CH
2
NH
2
OH
O
CHO
1、经过正离子重排
蒂芬欧 —捷姆扬诺夫（ Tiffeneau-Demjanov）重排
——分子内 C→ C重排
通常经过三元环碳正离子历程，迁移基团从离去基团背后迁移。
CH
3
H
OH
NH
2
ph
OCH
3
HO
NH
2
H
Me +
HO
Me H
OCH
3
OCH
3
Me
H
O
OCH
3
HNO
2
_
N
2
(赤)
CH
3
H
NH
2
Ph
OH
H
3
CO
HO
Ph
H
2
N
H
H
3
C
OCH
3
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排例 1 C
n-Bu
H
Et
C
N
OH
Me
H
2
SO
4
乙醚
C
n-Bu
H
Et
N
H
C
O
CH
3
C
PCl
5
N C
OH
NO
2
NO
2
CHN
O
NO
2例2
N
OH
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排例3
H
N
OH
H
2
SO
4
110℃
N
H
H
O
H
H
N
HO
H
2
SO
4
110
℃
N
H
H
O
H
H
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
C
R
R'
N
HO
C
R'
R
N
H
O
C
R
R'
N
OH
H
+
C
CH
3
Ph
N
H
O
PCl
5
C
Ph
CH
3
N
OH
ethyl ether
The group opposite to hydroxy will shift
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
Et
2
O,
C
Ph
C
6
H
4
OCH
3
N
OH
PCl
5
-10℃
-p
mp
147
℃
C
C
6
H
4
OCH
3
Ph
N
H
O
℃171
mp
C
Ph
C
6
H
4
OCH
3
N
HO
UV light
℃117
mp
-p
-10℃
C
C
6
H
4
OCH
3
Ph
N
H
O
PCl
5
Et
2
O,
mp
156℃
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
C N
OH
C N
+
OH
2
RCN R'
RCN R'
RCN
OH
2
R'
RCN
OH
R'
RCNH
O
R'
互变异构
-H
+
H
2
O
H
+
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
在不同催化剂作用下，产物形成的中间过程稍微有所不同，酸催化质子化脱水后重排,
酰卤催化剂则是将羟基酯化后脱去酰氧基
C
R
R'
N
OH
C
R
R'
N
O
CR N R'
CR N R'
[
]
H
2
O
CR NH R'
O
R''COCl
C
O
R''
-CH
3
COO
-
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
Br
N
Ph
O
2
N
OH
PCl
5
H
2
O
Br
O
O
2
N
NHPh
COOH
Br
O
2
N
PhNH
2
Br
N
Ph
O
2
N
OH
PCl
5
NHCOPh
Br
O
2
N
H
2
O
PhCOOH
NH
2
Br
O
2
N
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
The shift will keep the stereostructure of
chiral center
Et
2
O
C
CH
3
C
N
HO
C
2
H
5
H
CH
2
C
2
H
5
H
2
SO
4
CH
3
CONH
C
C
2
H
5
H
CH
2
C
2
H
5
1、经过正离子重排
贝克曼（ Beckmann）重排
——分子内 C→ N重排
思考题：下列化合物进行 Beckmann重排的速率顺序为什么是
N
N
N
OH
OH
OH
<<
1、经过正离子重排
氢过氧化物（ Baeyer-Villiger） 重排
——分子内 C→ O重排
CR
R
R
O OH CR
R
R
O OH
2
CR
R
R
O
CR
R
OR
H
+
CR
R
OR
OH
2
CR
R
OR
OH
CR
R
OR
OH
CR R
OH
H
2
O
H
+
+
HOR
CR R
O
+ HOR
_
H
2
O
_
H
+
_
H
+
H
PhC
CH
3
CH
3
O OH
H
+
C
CH
3
Ph
O
OH
2
H
3
C
+
H
2
O
_
C
CH
3
OPhH
3
C
+
+
C
CH
3
OPhH
3
C
H
2
O
C
CH
3
OPhH
3
C
OH
2+
+
C
CH
3
OPhH
3
C
OH
H
+
PhOH CH
3
CCH
3
OH
+
CH
3
CCH
3
O
+
H
+
1、经过正离子重排
氢过氧化物（ Baeyer-Villiger） 重排
——分子内 C→ O重排
1、经过正离子重排
联苯胺重排
——分子内重排例1
NH NH H
2
N NH
2
NH
2
NH
2
HCl
95% EtOH
+
~70% ~30%
例2
NH NH
H
+
H
3
C CH
3
H
3
C NH
CH
3
H
2
N
(o-半胺)
1、经过正离子重排
联苯胺重排
——分子内重排
进行两个底物混合的反应，是证实分子间重排或分子内重排的重要依据例3
NH NH
H
2
N NH
2
NH
2
+
OMe
MeO
NH NH
OEt
EtO
MeO OMe
H
2
N
EtO OEt
+
H
+
1、经过正离子重排小结
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
片呐醇（ Pinacol）重排 ——邻二醇，酸
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排 ——胺，亚硝酸
蒂芬欧 —捷姆扬诺夫（ Tiffeneau-Demjanov）
重排 ——邻氨基醇，亚硝酸
1、经过正离子重排小结
贝克曼（ Beckmann）重排
——羟肟，酸或PCl
5
、RCOCl催化,C→ N重排
氢过氧化物重排 ——C→ O重排
联苯胺重排
均为分子内重排
2、经过负离子重排
Electrophilic rearrangement is not so common as
nucleophilic rearrangement
Ph C
Ph
Ph
CH
2
Cl
Na
Ph C
Ph
Ph
CH
2
-
Na
+
Ph C
Ph
CH
2
Ph
Na
+
ROH
Ph
2
CHCH
2
Ph
Ph C
Ph
CH
2
The transition state is:
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
C
H
R
1
R
2
CC
R
3
R
4
O Cl
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
O
Cl
S
N
2
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
O
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
ORO
AB
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
OR
O
..
C
R
1
R
2
C
CH
R
3
R
4
OR
O
ROH
C
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
OR
O
..
ROH
CH
R
1
R
2
C
C
R
3
R
4
OR
O
RO 中R＝H
时则得到羧酸
RO
RO
B
A
反应中究竟以 A方式开环，还是以 B方式开环，
则决定于碳负离子的稳定性。
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
CH
2
C CH
2
Cl
O
CH
C CH
3
O
Cl
O
OH
OH
OH
CH CH
2
COOH
A
CH CH
2
COOH
B
CH
2
CH
2
COOH
( A 比 B 稳定 )
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
α -卤代环酮重排得到环缩小的产物，可以用来合成环缩小的羧酸。
Cl
O
1.
2.
H
+
COOH
OH
O
Br
1.
2.
H
+
COOH
OH
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
CCR
Cl
O
KOH
CCOH
R
O
NaOEt
(CH
3
)
2
CCCH
3
Br
O
(CH
3
)
2
CCOEt
CH
3
O
EtOH
C
OCl
①
②
NaOH/H
2
O
H
3
O
+
C
O
COOH
NaOEt
EtOH
Ph
2
CCCH
3
O
Br
Ph
2
CCOEt
O
CH
3
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
Me
COCH
3
Cl
H
KOH
Me
H
O
HO
-
Me
H
Me
COOH
Me
H
CH
2
-
O
OH
H
+
KOH
Me
COCH
3
Cl
H
HO
-
Me
H
O
H
+
Me
H
CH
2
-
O
OH
Me
H
Me
COOH
2、经过负离子重排
斯蒂文（ Stevens）重排
PhCOCH
2
N
CH
2
Ph
H
3
C
CH
3
HO
-
PhCOCH
N
CH
2
Ph
H
3
C
CH
3
PhCOCH
N
H
3
C
CH
3
CH
2
Ph
rearrangement
H
2
O
rearrangementPhCOCH
N
CHPh
H
3
C
CH
3
CH
3
HO
-
PhCOCH
2
N
CHPh
H
3
C
CH
3
CH
3
*
*
PhCOCH
N
H
3
C
CH
3
CHPh
CH
3
*
Structure maintaining
2、经过负离子重排
斯蒂文（ Stevens）重排
The sulfonium cation does the same
HO
-
PhCOCH
2
S
CH
2
Ph
CH
3
rearrangementPhCOCH
S
CH
2
Ph
CH
3
PhCOCH
CH
3
CH
2
Ph
S
2、经过负离子重排
萨姆勒特 -霍瑟（ Sommelet-Hauser）重排
CH
2
N
+
(CH
3
)
2
CH
3
NaNH
2
NH
3
CH
2
N
+
(CH
3
)
2
CH
2
CH
2
N(CH
3
)
2
CH
2
H
CH
2
N(CH
3
)
2
CH
3
2、经过负离子重排
萨姆勒特 -霍瑟（ Sommelet-Hauser）重排
H
2
O
NaOH
CH
2
S
+
CH
3
CH
3
CH
2
S
+
CH
3
CH
2
CH
2
SCH
3
CH
2
H
CH
2
SCH
3
CH
2
2、经过负离子重排
魏悌息（ Wittig）重排
PhCH
2
O
CH
3
PhLi
H
+
PhCH
O
CH
3
PhCH
O
CH
3
H
+
PhCH
OH
CH
3
PhCH
OH
CH
2
Ph
PhLi
PhCH
2
O CH
2
Ph
H
3
O
+
②
①
2、经过负离子重排
魏悌息（ Wittig）重排
CH
OCH
3
①
②
H
3
O
+
PhLi
C
OH
CH
3
CH
2
=CHCH
2
O
CH
2
=CHCH
2
NaNH
2
liq NH
3
CH
2
=CHCH OH
CH
2
=CHCH
2
2、经过负离子重排
弗里斯（ Fries）重排 ——分子间
OC
O
CH
3
CH
3
AlCl
3
25℃
165℃
OC
O
CH
3
AlCL
3
heat
OH
COCH
3
OH
COCH
3
OH
COCH
3
CH
3
OH
COCH
3
CH
3
80-85%
95%
2、经过负离子重排
弗里斯（ Fries）重排
O
O
O
C
O
R
CORAlCl
3
Cl
3
Al
+
+
RCO
AlCl
3
O
O
H C
OH
C
OH
O
Cl
3
Al
H
C O
R
Cl
3
Al
O
R
O
R
O
R
+
++AlCl
3
热力学产物动力学产物
2、经过负离子重排
乙醇酸（ Benzil）重排
C C Ph
OO
Ph
NaOH
EtOH
Ph
2
C
COONa
OH
H
3
O
+
Ph
2
C
COOH
OH
Ph C C Ph
OO
OH
-
Ph C C
Ph
O
OH
O
-
Ph C C
Ph
OHO
-
O
Ph C
C
Ph
OH
O
-
O
2、经过负离子重排
乙醇酸（ Benzil）重排
OH
-
CC
OO
CC
O
OH
O
-
C
OHO
-
O
C
OH
O
-
O
ROH
NaOR
Ph C C Ph
OO
H
3
O
+
Ph
2
C
COOR
O
-
Ph
2
C
COOR
OH
If NaOH is replaced by NaOMe or t-BuONa,
α -hydroxycarboxyester can be produced
2、经过负离子重排
乙醇酸（ Benzil）重排
α -Ethandione with α - hydrogen does
proceed the condensation reaction instead
CH
3
CC
CH
3
OO
OH
-
H
2
O
CH
3
CC
CH
3
O
O
CC CH
3
OO
CH
3
CC
CH
3
O
H
2
O
OH
-
C
C
CH
3
O
CH
3
CC
O
2、经过负离子重排小结
法沃斯基（ Favorskii）重排
斯蒂文（ Stevens）重排
萨姆勒特 -霍瑟（ Sommelet-Hauser）重排
魏悌息（ Wittig）重排
弗里斯（ Fries）重排
乙醇酸（ Benzil）重排
3、经过卡宾和乃春的重排
经过 Nitrene的重排
—— Hoffmann重排：酰胺重排成胺
RC
O
NH
2
RC
O
NHBr RC
O
NBr
RC
O
N RNC O
RNHCOOH
CO
2
RNH
2
+
NaOH
Br
2
OH
-Br
H
2
O
3、经过卡宾和乃春的重排
经过 Nitrene的重排
—— Hoffmann重排：酰胺重排成胺
实例：
(1) (CH
3
)
3
C-CH
2
CONH
2
Br
2
/NaOH
(CH
3
)
3
C-CH
2
NH
2
(2)
COOH
Br
2
FeBr
3
COOH
Br
(1) SOCl
2
(2) NH
3
CONH
2
Br
Br
2
NaOH
NH
2
Br
(3)
OCH
3
OCH
3
CONH
2
NaOCl / NaOH
82%
OCH
3
OCH
3
NH
2
NH
O
O
KOBr / NaOH
60
0
C
NH
2
O
OK
H
+
3
O
NH
2
O
OH
β-aminoacid(4)
3、经过卡宾和乃春的重排
经过 Nitrene的重排
—— Hoffmann重排：酰胺重排成胺
如果酰胺的 α 碳是手性碳，反应后手性碳的构型保持不变
C
CH
3
C
6
H
5
CONH
2
H
C
CH
3
C
6
H
5
NH
2
H
NaOH+Br
2
(99.5% O.P.)
H
CONH
2
H
NH
2
NaOH+Br
2
3、经过卡宾和乃春的重排
经过 Nitrene的重排
—— Lossen重排
—— Curtius重排
—— Schimidt重排
均为分子内 C→N 重排
RC
O
N
H
OH
RNH
2
+CO
2
+H
2
O
加热 -H
2
O
或 SOCl
2
(CH
3
CO)
2
O,P
2
O
5
异羟肟酸
RC
O
N
3
RNH
2
+CO
2
+N
2
加热
RC
O
OH
+HN
3
RNH
2
+CO
2
+N
2
H
2
SO
4
C
6
H
6
RNC O
经过中间体
3、经过卡宾和乃春的重排
经过Carbene的重排
—— Wolff重排,α -重氮酮在Ag
2
O存在下，
或者光照射下，失去N
2
，重排得烯酮
RC
O
CH
2
N
2
RC
O
CH
RCH
2
COOCH
3
RCH
2
COOH
RCHC O烯酮
H
2
O
CH
3
OH
Ag
2
O or hυ
-N
2
carbene
合成增长一个碳的羧酸
4,σ -迁移反应
——库伯（Cope）重排,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排
反应产物与反应物中的 σ 键与 π 键发生了迁移，称为 σ -迁移，上例为3，3- σ -迁移
CD
2
CD
2
H
H
H
H
H
2
C
H
2
C
D
D
D
D
1
2
3
1'
2'
3'
3
2
1
2'
3'
1'
4,σ -迁移反应
——库伯（Cope）重排,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排
当1,5-己二烯的3,3 ’位上有取代基时，重排反应将导致从单取代双键转化为多取代双键
HO
HO
O
H
4,σ -迁移反应
——库伯（Cope）重排,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排
——反应具有高度的立体选择性
H
CH
3
H
CH
3
H
CH
3
CH
3
H
CH
3
H
H
CH
3
CH
3
H
CH
3
H
4,σ -迁移反应
——库伯（Cope）重排,1，5-二烯烃经过六元环过渡态的骨架重排
——例题与习题
(2)
R
R
R
R'
15-17
R
R
H
H
R
R
H
H
4,σ -迁移反应
——克莱森（Claisen）重排,烯丙基芳基醚或烯丙基乙烯基醚发生[3,3]- σ 迁移生成醛或酮
O
O
or
O O
H
OH
4,σ -迁移反应
——克莱森（Claisen）重排,烯丙基芳基醚或烯丙基乙烯基醚发生[3,3]- σ 迁移生成醛或酮
习题15-18 请写出下列反应的中间过渡态，从而解释其立体构型的变化。
(1)
O
H
H
3
C
H
CH
3 OH
H
CH
3
CH
3
H
(2)
O
CH
3
H
H
CH
3
OH
H
CH
3
H
CH
3
第十五章 分子骨架的重排
Skeletal-Rearrangement Reaction
1、经过正离子重排
2、经过负离子重排
3、经过卡宾 Carbene,氮宾 Nitrene重排
4,σ-迁移反应（属于周环重排）
1、经过正离子重排小结
瓦格奈尔 -梅尔外英（ Wagner-Meerwein）重排
片呐醇（ Pinacol）重排
捷姆扬诺夫（ Demjanov）重排
蒂芬欧 —捷姆扬诺夫（ Tiffeneau-Demjanov）
重排
贝克曼（ Beckmann）重排
氢过氧化物重排
联苯胺重排 均为分子内重排
2、经过负离子重排
法沃斯基（ Favorskii）重排
—— α-卤代酮重排成羧酸
斯蒂文（ Stevens）重排
—— 季铵阳离子重排成叔胺
—— 锍阳离子重排成硫醚
萨姆勒特 -霍瑟（ Sommelet-Hauser）重排
—— 苄基季铵阳离子重排成邻甲基苄胺
2、经过负离子重排
魏悌息（ Wittig）重排
—— 醚重排成醇
弗里斯（ Fries）重排
—— 羧酸酚基酯重排成邻、对酰基酚
乙醇酸（ Benzil）重排
—— 邻二酮重排成a-羟基酸重排反应在合成中的应用
Aldehydes and Ketones
Pinacol rearangement
Tiffeneau-Demjanov rearrangement
Claisen rearrangement
O
HO
CH
3
OH
OH
OH
O
O O
C
CH
3
H
3
C
NH
2
C
CH
3
OH
CH
3
C
CH
3
H
3
C
CH
3
C
O
CH
3
HNO
2
重排反应在合成中的应用
Alkene Cope rearrangement
Amide Beckmann rearrangement
Alcohol Wittig rearrangement
N
OH
H
+
NH
O
PhCH
OH
CH
2
Ph
PhLi
PhCH
2
O CH
2
Ph
H
3
O
+
②
①
重排反应在合成中的应用
Amine Hoffmann rearrangement，etc.
Lossen重排
Curtius重排
Schimidt重排
CONH
2
Br
Br
2
NaOH
NH
2
Br
RC
O
N
H
OH
RNH
2
+CO
2
+H
2
O
加热 -H
2
O
或 SOCl
2
(CH
3
CO)
2
O,P
2
O
5
异羟肟酸
RC
O
N
3
RNH
2
+CO
2
+N
2
加热
RC
O
OH
+HN
3
RNH
2
+CO
2
+N
2
H
2
SO
4
C
6
H
6
重排反应在合成中的应用
Amine 叔胺 Stevens重排
邻甲基苄胺 Sommelet-Hauser重排
硫醚 Stevens重排
邻甲基苄硫醚 Sommelet-Hauser重排
Diazo（偶氮化合物） 联苯胺重排重排反应在合成中的应用
Acid or ester
Benzilic acid rearrangement
Favorskii rearrangement
Wolff rearrangement
ROH
NaOR
Ph C C Ph
OO
H
3
O
+
Ph
2
C
COOR
O
-
Ph
2
C
COOR
OH
CCR
Cl
O
KOH
CCOH
R
O
RC
O
CH
2
N
2
RCH
2
COOCH
3
RCH
2
COOH
H
2
O
CH
3
OH
Ag
2
O or hυ
-N
2
重排反应在合成中的应用
重排反应由于在反应中碳骨架发生了改变，
因此，合成中分析起始物与目标物的关系不够明显。需要对反应的变化特征相当熟练才能巧妙地运用。
有些重排反应在合成中是应当避免的，则需要考虑选取合适的起始物以达到预期的目标合成。
