有机化学反应概要
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该重排可能导致缩环或扩环。
35. Wharton烯烃合成(Wharton Olefin Synthesis) α,β-环氧酮首先与肼缩合,然后发生重排得到烯丙醇:
R2R1NHR2R1NR3O-OOR3N2H4R1R2NONH2-HR3N-+NHR2R1R2R3-N2R1OHC--NOR3~H+R2R1NR3OHR2H+HR3R1OH
腙在反应过程中进行了两次消除,最终变为N2离去。 如果环氧的前体是双键,这个反应实际上是把双键移位了。
36. Wittig-[1,2]-和[2,3]-重排(Wittig-[1,2]- and [2,3]- Rearrangement) 醚的α-位在重排中连到另一个碳原子上。 Wittig-[1,2]-重排是通过卡宾机理进行的:
R1R2O碱R3R1OHR2R3
Wittig-[2,3]-重排是通过协同机理进行的:
R1O碱R1OHR2R3R2R3
37. Wolff重排(Wolff Rearrangement)
α-重氮基芳酮在Ag2O存在下重排为烯酮,后者可以生成羧酸或酰胺:
NON+-NO-N+PhO-N2CPhRROPhCROPhPhRPhRCRCO
反应的动力在于芳基能够较好地稳定卡宾碳。 八、 氧化反应
1. Baeyer-Villiger氧化(Baeyer-Villiger Oxidation)
用过酸氧化醛酮,得到羧酸或酯。其关键一步是醛酮上R基的迁移:
HOR1R2O2ORO1
有机化学反应概要
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基团的迁移能力与稳定正电荷的能力和位阻有关。
过氧酸的氧化能力排序为:CF3CO3H>过马来酸>过一硫酸>3,5-二硝基过氧苯甲酸>对硝基过氧苯甲酸>mCPBA~过甲酸>过氧苯甲酸>过氧乙酸>H2O2>t-BuOOH。 2. Cannizzaro反应
在浓的强碱存在下,两分子不含α-H的醛自身氧化还原生成一分子伯醇和一分子羧酸:
HHORHOH-OH-RRRCOOH+~HRCH2O-+RCOO-+RCH2OH
OO反应中涉及负氢的迁移,因此需要浓碱催化。同一分子中两个邻近的醛基,发生Cannizzaro反应后可以进而酯化。含有α-H的醛将优先发生羟醛缩合反应。
用不同的醛酮作原料,可以发生交叉缩合反应,HCHO是最好的还原剂。另外,用Lewis酸也可以催化该反应。 3. Corey-Kim氧化(Corey-Kim Oxidation)
在N-氯代丁二酰亚胺(NCS)、二甲硫醚(DMS),然后三乙胺(TEA)的作用下,醇被氧化为醛酮的反应:
HClONODMSH3CS+CH3R1OOONR2-NHSCH3SH3C+R1OR2HONEt3-DMSR1R2
氧化过程发生的原因在于,S接受O带着一对电子的进攻,后又带着这对电子离去。 对于烯丙醇和苄醇,C-O键更易断裂,得到烯丙基氯或苄氯。 4. Criegee氧化(Criegee Oxidation)
邻二醇在Pb(OAc)4作用下氧化成两分子醛酮。反应经历含Pb的五元环过渡态。该反应可用于构建大环体系。 5. Dakin氧化(Dakin Oxidation)
含有给电子取代基的芳酮在H2O2或过酸作用下,发生类似Baeyer-Villiger氧化的过程,但由于芳环富电子,成为迁移基团,故得到酚酯,水解得酚。若芳环上是吸电子基,则一般是H迁移,氧化得到羧酸。 6. Davis氧氮杂环丙烷氧化(Davis’s Oxaziridine Oxidation)
用氧氮杂环丙烷作为氧化试剂,可以氧化硫醚到亚砜;烯烃到环氧化合物;胺到羟氨或氧化胺;金属有机键到醇酚;烯醇到偶姻。氧化过程一般涉及被氧化分子的亲核部分对O进攻,使N-O键断裂。 7. Dess-Martin氧化(Dess-Martin Oxidation)
AcOIOOAcOAc使用五价碘的氧化剂
O,可将醇氧化到醛酮,肟氧化到酮,烯丙醇到α,β-不饱和酮。反应中,杂原子带
着孤对电子进攻I,这一对电子在断键时被I保留,因而完成氧化。该反应条件温和,产率和选择性好。 8. Fleming-Tamao氧化(Fleming-Tamao Oxidation)
C-Si键在H2O2的氧化下裂解,生成醇。含碳基团迁移到正性的O上,类似Baeyer-Villiger氧化的过程。 9. Jacobsen-Katsuki环氧化(Jacobsen-Katsuki Epoxidation)
在手性的Mn(Ⅲ)催化剂存在下,碳碳双键被立体选择性地氧化成环氧化合物。 10. Jones氧化反应(Jones Oxidation)
用CrO3或Cr2O7氧化一级醇至羧酸,二级醇至酮。反应经历铬酸酯中间体。
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有机化学反应概要
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11. Kornblum氧化(Kornblum Oxidation)
活泼碳上有卤素或磺酸基存在时,可溶于碱性DMSO加热,被DMSO氧化:
CH3R2TsOR1-(CH3)2SR1OO--H3CCH3R2OR1S+H2CCH3-H+S+HR2R1OS+CH3-TsO-R2
这是DMSO氧化作用的典型机理。 12. Ley氧化(Ley Oxidation)
在Ru的高价配合物存在下,用NMO氧化醇至醛酮。 13. Oppenauer氧化(Oppenauer Oxidation)
在异丙醇铝存在下,一级或二级醇与丙酮作用,生成相应的酮和异丙醇:
CH3PrOAlPrOOOHCH3PrOR2R1AlPrOOOHCH3CH3R2R1OR1R2
该反应与Meerwein-Ponndorf-Verley还原互为逆反应,大量丙酮推动氧化反应,大量异丙醇推动还原反应。 14. Pfitzner-Moffatt氧化(Pfitzner-Moffatt Oxidation)
在酸催化下,用DCC与DMSO将一级或二级醇氧化为醛酮。反应机理如下:
NCNNCNH+DMSO活化CH3O-+SCH3NNCONH+NH-CyNHCONHCyOHR1CH3HOR2H3CSOR2SR1CH3-CH2HR1-Me2SOR2H3COSH3C+
DCC的作用是:①被DMSO的O加成,作为吸电子基团增加S的亲电性,从而活化DMSO;②吸收反应产生的H2O。 DMSO参与氧化的典型过程为:①S被待氧化分子O的孤对电子加成;②S-O键断裂时,原来属于O的孤对电子被S拿走,从而实现了双电子的氧化。
15. Pinnick氧化(Pinnick Oxidation)
在NaH2PO4提供的缓冲环境下,用NaClO2将醛温和地氧化成羧酸:
OOH+CH3HClOOClO-HClOROHHRH+RHO-HORO
有机化学反应概要
-
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ClO2进攻醛羰基后,留下O而带着Cl-O键的电子离去,从而实现氧化。还原产物HClO可能与化合物中的敏感基团反应,因此加入2-甲基-2-丁烯来吸收。 16. Prévost反应
在CH3COOAg存在下,用I2氧化烯烃,得到邻二醇。首先I2加成,形成环正离子,然后羧基的两个O同面进攻形成五元环过渡态。若体系无水,则另一个羧酸根从反面进攻,水解得到反式二醇;若体系中有水,五元环中的羰基被水加成,水解后两个O留下,得到顺式二醇:
R1R3R1R2R4R2R4RH2O-HR1R2OO+I+R1R3RCOOAg-AgIR2OOR3R4+-RCOOH2OR1R2HOOHR3R4R3R4OH-R1R2HOR3R4OHROH
17. Prilezhaev反应
用过酸对碳碳双键进行环氧化:
R3R4OOR1R2HOR1(±)OR2RR3R4+RCOOH
18. Riley二氧化硒氧化(Riley Selenium Dioxide Oxidation) 用SeO2选择性地将羰基的α-亚甲基氧化为羰基:
OR2OHR2O~H+OHOR1SeOOHR2-H2OR1OR2SeOR1R1SeOOHH2OR1SeOHR2~HR1-H2SeO+OR2O
其中经历了脱水-加水的过程,动力是使得羟基与较正性的C结合。 19. Rubottom氧化(Rubottom Oxidation) 烯醇硅醚被mCPBA氧化,得到α-羟基酮:
TMSOR1TMSOmCPBAR2R1H2OR2OTMSR2OHOOR1R1+TMSOCR2+HR1硅基迁移R2OOH
该反应的实质是烯醇硅醚的双键被过酸进行了环氧化。 20. Saegusa氧化(Saegusa Oxidation)
烯醇硅醚被Pd(OAc)2氧化,得到α,β-不饱和酮:
R1OTMSPd(OAc)2R1OR2R2
有机化学反应概要
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反应的第一步是双键与Pd配位的过程,之后脱去TMSOAc,氧化得到E型的双键,Pd获得一个H,被还原到0价。为了减少Pd(OAc)2的用量,可以用O2将Pd(0)再氧化。
21. Sharpless不对称环氧化(Sharpless Asymmetric Epoxidation) 在手性催化剂存在下,用叔丁基过氧化物将双键进行不对称环氧化。 22. 史一安不对称环氧化反应(Shi Asymmetric Epoxidation)
在手性催化剂(Shi’s Catalyst)存在下,用KHSO5或H2O2进行不对称环氧化。催化剂结构类似下图:
OH3CH3COOOOCH3CH3O
催化剂中的羰基被过氧加成,生成含两个氧原子的三元环,对双键进行环氧化。 23. Swern氧化(Swern Oxidation)
用TFAA或(COCl)2活化DMSO,来氧化醇到醛酮。活化的过程都是通过被DMSO的O加成,得到固定下来的S,从而增强了其与醇羟基O的亲和力。结合后,硫氧键在断裂过程中将电子给硫,从而达到氧化的目的。 24. Wacker氧化(Wacker Oxidation)
用Pd(Ⅱ)配合物和铜盐催化,用O2或H2O2等将烯烃氧化为羰基:
-+
OCuR2Pd,[O]2+2+R1R1R2
羰基一般在双键中π电子云密度较小的碳原子上形成。 九、 还原反应
1. Birch还原(Birch Reduction)
在含有醇的液氨中,碱金属还原芳环,生成不共轭的环烯烃:
EDGNa,NH3(l)ROHEDGEWGNa,NH3(l)ROHEWG;
芳环上电子云密度越小,还原越容易进行。反应的历程是:结合电子→结合质子→结合电子→结合质子。
给电子基团形成1,4-双烯,吸电子基团形成2,5-双烯。原因是苯环中与吸电子基团直接相连的C原子电子云密度相对较大,易结合H;与给电子基团直接相连的C原子电子云密度相对较小,不易结合H。从产物稳定性判断,给电子基增大双键电子云密度,故位于双键C上;吸电子基降低双键电子云密度,故不在双键C上。一般情况下双键不被还原;与苯环共轭的双键比苯环优先被还原。 杂环的还原为:
Na,NH3(l)ROHXX+
+
,X=O,NR。
由于五元杂环的杂原子是共轭给电子的,不利于还原反应的发生,因此需要杂环上有吸电子取代基才能反应。 Birch还原反应是芳环化合物和脂环化合物之间的桥梁。 2. Clemmensen还原(Clemmensen Reduction) 在盐酸、锌汞齐、甲苯存在下,羰基还原为亚甲基。
改进的条件是在无水有机溶剂中通入干的酸气,加入活性锌粉,在冰浴中反应,可以保护一些对热敏感的官能团。 对于多酮或杂取代酮,反应得到的是一系列的混合物。
3. Corey-Bakshi-Shibata还原(Corey-Bakshi-Shibata Reduction)
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