重排指某种
化合物在试剂、温度或其他因素的影响下,发生分子中某些基团的转移或分子内
碳原子骨架的改变的过程。
重排指某种
化合物在试剂、温度或其他因素的影响下,发生分子中某些基团的转移或分子内
碳原子骨架的改变的过程。
重排反应(rearrangement reaction)是分子的
碳骨架发生重排生成
结构异构体的
化学反应,是
有机反应中的一大类。重排通常涉及
取代基由一个原子转移到同一个分子中的另一个原子上的过程。
重排的结果可能是:(1)生成原来化合物的同分异构体;(2)失去某些简单的分子(如水等)而生成另一种化合物。重排反应在有机化学中具有理论和实际的意义。如由
四甲基乙二醇(
频哪醇)转变为
3,3-二甲基-2-丁酮的反应称邻叔二醇重排作用或频哪醇重排作用(pinacol conversion)。
反应物分子中的一个基团在分子范围内从某位置迁移到另一位置的反应。常见的迁移基团是
烃基。迁移基团的原来位置称为迁移起点,迁移后的位置称为迁移终点,这类反应又可按价键断裂方式分为
异裂和
均裂,前者重要得多,其中尤以缺电子重排最为重要。
缺电子重排反应是反应物分子先在迁移终点形成一个缺电子
活性中心,从而促使迁移基团带着键裂的
电子对发生迁移,并通过进一步变化生成稳定产物。以频哪酮
重排反应为例,反应物分子中的一个
羟基与酸作用形成锌盐后失水变为缺电子活性中心正碳离子,促使
邻位带羟基碳原子上的一个甲基带着电子对发生1,2-迁移,同时羟 基
氧原子上未
共用电子对转移至碳氧之间构成双键,最后失去
质子而得产物。在迁移终点形成一个富电子活性中心后 ,促使迁移基团不带键裂电子对而转移,叫富电子重排反应,例如法沃斯基重排:a -
卤代酮在强碱作用 下重排,生成碳架不同的羟酸酯,反应通过富电子活性中心
负碳离子进行 。
反应物因分子内
共价键协同变化而发生重排的反应,有
电环化反应和δ
迁移反应。例如环
丁烯经加热发生逆向电
环化而得1,3-丁二烯,1,3-
己二烯经加热发生氢原子1,5-迁移而得2,4-己二烯。这类
重排在合成中应用最多的是属于3,3-迁移的科普重排和克莱森重排。科普重排是1,5-二烯受热重排为另一个1,5-二烯的反应。例如内
消旋-3,4-二甲基-1,5-己二烯经加热几乎定量地转变为(Z ,E)-2,6-
辛二烯。
克莱森重排反应是参与反应的体系中有一个
氧原子代替了碳原子。例如,苯基烯
丙醚经加热重排生成的环己二
烯酮,随即异构化为
邻烯丙基苯酚。
Favorskii重排反应(Favorskii重排),常误写为Favorski重排反应,是α-
卤代酮在
碱作用下重排为
羧酸衍生物(如
羧酸、酯和
酰胺)的反应。
环酮反应得到少一个碳的
环烷基羧酸。使用的碱可以是
氢氧根离子、
醇盐负离子或胺,产物分别为羧酸、酯和酰胺。α,α'-二
卤代酮在反应条件下消除HX生成α,β-不饱和
羰基化合物。环酮的反应常用于合成张力较大的四元环体系。
贝克曼重排反应(
Beckmann重排反应)是一个由酸催化的重排反应,反应物肟在酸的催化作用下重排为
酰胺。若起始物为环肟,产物则为内酰胺。此反应是由德国化学家
恩斯特·奥托·贝克曼发现并由此得名。对于此类重排,需注意三点:(1)
离去基团与迁移基团处于反式;(2)离去与迁移同步进行;(3)迁移基团在迁移前后构型不变。
发生分子内
重排反应时,
基团的迁移仅发生在分子的内部。根据其反应机理,可分为分子内亲电重排和分子内亲核重排。
氢化偶氮苯在酸的作用下,可发生重排反应生成联苯胺。N-取代苯胺在酸性条件下,可发生
取代基从氮原子上迁移到氮原子的
邻位、对位上的反应。例如:
亚硝基的迁移,它也是亲电性的重排反应。
苯基羟胺在
稀硫酸作用下,可发生OH-的迁移,即OH-作为亲核质点从
支链迁移到芳环上,生成氨基酚。