有机化学中的十个人名反应
白鹏
(西北师范大学,化学化工学院,兰州 730070)
摘要:在有机化学中,有机人名反应占具着重要的地位。本文主要从背景、机理和应用三个方面分别浅析了Birch 还原反应、Beckmann 重排反应、Dakin 反应、Friedel -Crafts 烷基化反应、Fries 重排反应、Hinsberg 反应、Leuckart 反应、Lossen 反应、Steven s 重排反应和Wagner -Meerwein 重排反应等十个有机化学中的比较重要的人名反应。
关键词:反应背景、反应机理、应用、Birch 还原、Beckmann 重排、Dakin 反应、Friedel -Crafts 烷基化反应、Fries 重排、Hinsberg 反应、Leuckart 反应、Lossen 反应、Steven s 重排和Wagner -Meerwein 重排。
Birch 还原反应、Beckmann 重排反应、Dakin 反应、Friedel -Crafts 烷基化反应、Fries 重排反应、Hinsberg 反应、Leuckart 反应、Lossen 反应、Steven s 重排反应和Wagner -Meerwein 重排反应基于不同的机理,有着特殊的反应步骤和应用,这些反应在一定程度上为有机化学研究者提供了合成有机物的新思路和简捷路径,因而受到人们的重视。
一Birch 还原
1、 反应背景
2、反应机理
3、应用
二、Beckmann 重排 1、反应背景
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:
2、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:
3、应用
三、Dakin 反应 1、反应背景
2、反应机理
3、
应用
四、Friedel -Crafts 烷基化反应
1、反应背景
芳烃与卤代烃、醇类或烯类化合物在Lewis 催化剂(如AlCl 3,FeCl 3, H2SO 4, H3PO 4, BF3, HF 等) 存在下,发生芳环的烷基化反应。
卤代烃反应的活泼性顺序为:RF > RCl > RBr > RI ; 当烃基超过3个碳原子时,反应过程中易发生重排。
2、反应机理
首先是卤代烃、醇或烯烃与催化剂如三氯化铝作用形成碳正离子:
所形成的碳正离子可能发生重排,得到较稳定的碳正离子:
碳正离子作为亲电试剂进攻芳环形成中间体 络合物,然后失去一个质子得到发生亲电取代产物:
3、应用
五、Fries 重排
1、反应背景
酚酯在Lewis 酸存在下加热, 可发生酰基重排反应, 生成邻羟基和对羟基芳酮的混合物。重排可以在硝基苯、硝基甲烷等溶剂中进行,也可以不用溶剂直接加热进行。
邻、对位产物的比例取决于酚酯的结构、反应条件和催化剂等。例如,用多聚磷酸催化时主要生成对位重排产物,而用四氯化钛催化时则主要生成邻位重排产物。反应温度对邻、对位产物比例的影响比较大,一般来讲,较低温度(如室温) 下重排有利于形成对位异构产物(动力学控制) ,较高温度下重排有利于形成邻位异构产物(热力学控制) 。
2、反应机理
3、应用
六、Hinsberg 反应
1、反应背景
干燥的羧酸银盐在四氯化碳中与卤素一起加热放出二氧化碳,生成比原羧酸少一个碳原子的卤代烃:
X = Br , Cl , I
2、反应机理
3、应用
Leuckart 反应
1、反应背景
醛或酮在高温下与甲酸铵反应得伯胺:
除甲酸铵外,反应也可以用取代的甲酸铵或甲酰铵。
2、反应机理
反应中甲酸铵一方面提供氨,另一方面又作为还原剂。
3、应用
Lossen 反应
1、反应背景
异羟肟酸或其酰基化物在单独加热或在碱、脱水剂(如五氧化二磷、乙酸酐、亚硫酰氯等) 存在下加热发生重排生成异氰酸酯,再经水解、脱羧得伯胺:
本重排反应后来有过两种改进方法。 2、反应机理
本重排反应的反应机理与 Hofmann 重排、Curtius 反应、Schmidt 反应机理相类似,也是形成异氰酸酯中间体:
在重排步骤中,R 的迁移和离去基团的离去是协同进行的。当R 是手性碳原子时,重排后其构型保持不变:
3、应用
Steven s 重排
1、反应背景
季铵盐分子中与氮原子相连的碳原子上具有吸电子的取代基Y 时,在强碱作用下,得到一个重排的三级胺:
Y = RCO , ROOC , Ph等,最常见的迁移基团为烯丙基、二苯甲基、3-苯基丙炔基、苯甲酰甲基等。 硫Ylide 也能发生这样的反应:
2、反应机理
反应的第一步是碱夺取酸性的α-氢原子形成内鎓盐,然后重排得三级胺。
硫Ylide 的反应是通过溶剂化的紧密自由基对进行的,重排时,与硫原子相连的苯甲基转移到硫的α-碳原子上。
由于自由基对的结合非常快,因此,当苯甲基的碳原子是个手性碳原子时,重排后其构型保持不变。
3、应用
十、Wagner -Meerwein 重排
1、反应背景
当醇羟基的 碳原子是个仲碳原子(二级碳原子) 或叔碳原子(三级碳原子) 时,在酸催化脱水反应中,常常会发生重排反应,得到重排产物:
2、反应机理
3、应用
有机化学中的十个人名反应
白鹏
(西北师范大学,化学化工学院,兰州 730070)
摘要:在有机化学中,有机人名反应占具着重要的地位。本文主要从背景、机理和应用三个方面分别浅析了Birch 还原反应、Beckmann 重排反应、Dakin 反应、Friedel -Crafts 烷基化反应、Fries 重排反应、Hinsberg 反应、Leuckart 反应、Lossen 反应、Steven s 重排反应和Wagner -Meerwein 重排反应等十个有机化学中的比较重要的人名反应。
关键词:反应背景、反应机理、应用、Birch 还原、Beckmann 重排、Dakin 反应、Friedel -Crafts 烷基化反应、Fries 重排、Hinsberg 反应、Leuckart 反应、Lossen 反应、Steven s 重排和Wagner -Meerwein 重排。
Birch 还原反应、Beckmann 重排反应、Dakin 反应、Friedel -Crafts 烷基化反应、Fries 重排反应、Hinsberg 反应、Leuckart 反应、Lossen 反应、Steven s 重排反应和Wagner -Meerwein 重排反应基于不同的机理,有着特殊的反应步骤和应用,这些反应在一定程度上为有机化学研究者提供了合成有机物的新思路和简捷路径,因而受到人们的重视。
一Birch 还原
1、 反应背景
2、反应机理
3、应用
二、Beckmann 重排 1、反应背景
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:
2、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:
3、应用
三、Dakin 反应 1、反应背景
2、反应机理
3、
应用
四、Friedel -Crafts 烷基化反应
1、反应背景
芳烃与卤代烃、醇类或烯类化合物在Lewis 催化剂(如AlCl 3,FeCl 3, H2SO 4, H3PO 4, BF3, HF 等) 存在下,发生芳环的烷基化反应。
卤代烃反应的活泼性顺序为:RF > RCl > RBr > RI ; 当烃基超过3个碳原子时,反应过程中易发生重排。
2、反应机理
首先是卤代烃、醇或烯烃与催化剂如三氯化铝作用形成碳正离子:
所形成的碳正离子可能发生重排,得到较稳定的碳正离子:
碳正离子作为亲电试剂进攻芳环形成中间体 络合物,然后失去一个质子得到发生亲电取代产物:
3、应用
五、Fries 重排
1、反应背景
酚酯在Lewis 酸存在下加热, 可发生酰基重排反应, 生成邻羟基和对羟基芳酮的混合物。重排可以在硝基苯、硝基甲烷等溶剂中进行,也可以不用溶剂直接加热进行。
邻、对位产物的比例取决于酚酯的结构、反应条件和催化剂等。例如,用多聚磷酸催化时主要生成对位重排产物,而用四氯化钛催化时则主要生成邻位重排产物。反应温度对邻、对位产物比例的影响比较大,一般来讲,较低温度(如室温) 下重排有利于形成对位异构产物(动力学控制) ,较高温度下重排有利于形成邻位异构产物(热力学控制) 。
2、反应机理
3、应用
六、Hinsberg 反应
1、反应背景
干燥的羧酸银盐在四氯化碳中与卤素一起加热放出二氧化碳,生成比原羧酸少一个碳原子的卤代烃:
X = Br , Cl , I
2、反应机理
3、应用
Leuckart 反应
1、反应背景
醛或酮在高温下与甲酸铵反应得伯胺:
除甲酸铵外,反应也可以用取代的甲酸铵或甲酰铵。
2、反应机理
反应中甲酸铵一方面提供氨,另一方面又作为还原剂。
3、应用
Lossen 反应
1、反应背景
异羟肟酸或其酰基化物在单独加热或在碱、脱水剂(如五氧化二磷、乙酸酐、亚硫酰氯等) 存在下加热发生重排生成异氰酸酯,再经水解、脱羧得伯胺:
本重排反应后来有过两种改进方法。 2、反应机理
本重排反应的反应机理与 Hofmann 重排、Curtius 反应、Schmidt 反应机理相类似,也是形成异氰酸酯中间体:
在重排步骤中,R 的迁移和离去基团的离去是协同进行的。当R 是手性碳原子时,重排后其构型保持不变:
3、应用
Steven s 重排
1、反应背景
季铵盐分子中与氮原子相连的碳原子上具有吸电子的取代基Y 时,在强碱作用下,得到一个重排的三级胺:
Y = RCO , ROOC , Ph等,最常见的迁移基团为烯丙基、二苯甲基、3-苯基丙炔基、苯甲酰甲基等。 硫Ylide 也能发生这样的反应:
2、反应机理
反应的第一步是碱夺取酸性的α-氢原子形成内鎓盐,然后重排得三级胺。
硫Ylide 的反应是通过溶剂化的紧密自由基对进行的,重排时,与硫原子相连的苯甲基转移到硫的α-碳原子上。
由于自由基对的结合非常快,因此,当苯甲基的碳原子是个手性碳原子时,重排后其构型保持不变。
3、应用
十、Wagner -Meerwein 重排
1、反应背景
当醇羟基的 碳原子是个仲碳原子(二级碳原子) 或叔碳原子(三级碳原子) 时,在酸催化脱水反应中,常常会发生重排反应,得到重排产物:
2、反应机理
3、应用