1、有机化学合成机理docArbuzov 反应亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与 卤代烷作用，生成烷基膦酸二烷基酯 和一个新的卤代烷：R(RO)3P + Rx (RO)2P=O + RX亚碼酸三烧基酯 饶基孵醸二熾基酯卤代烷反应时，其活性次序为：RI RBr RCI 。除了卤代烷外， 烯丙型或炔丙型卤化物、a-卤代醚、 a-或b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等 也可以进行反应。当亚酸三烷基酯中 三个烷基各不相同时，总是先脱除含 碳原子数最少的基团。本反应是由醇制备卤代烷的很好方法，因为亚磷酸三烷基酯可以由醇 与三氯化磷反应制得：3R0H + PC13 (RO)3P如果反应所用的卤代烷 RX的烷 基和亚磷酸三烷
2、基酯（ROP的烷基 相同（即R = R ），则Arbuzov反 应如下：这是制备烷基膦酸酯的常用方法。除了亚磷酸三烷基酯外，亚膦酸酯RP(OR) 2和次亚膦酸酯R2POR也能发生该类反应，例如：R-P-OR1 + RXIR反应机理一般认为是按Sn2进行的分子内重排反应：反应实例1-棊甲基隣酸二乙酯Arndt -Eister 反应酰氯与重氮甲烷反应，然后在氧化银催化下与水共热得到酸。反应机理重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮(1),( 1)在氧化银催化下与水共热，得到酰基卡宾（2）, （2）发生重排得烯酮（3）,（ 3）与水反 应生成酸，若与醇或氨（胺）反应， 则得酯或酰胺。反应实例Baeyer-
3、Villiger 反应反应机理过酸先与羰基进行亲核加成，然 后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子 直接相连的氧原子上，同时发生 O-O 键异裂。因此，这是一个重排反应具有光学活性的3-苯基丁酮和过酸反应，重排产物手性碳原子的枸型保持不变，说明反应属于分子内重排：CHjH 少C0CCH3ch3 RaCH-,Q- hCHj- - RCHa- CHS-醛氧化的机理与此相似，但迁移 的是氢负离子，得到羧酸。反应实例O匚”%O昭C叩-丄企酮类化合物用过酸如过氧乙酸、 过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸或三氟 过氧乙酸等氧化，可在羰基旁边插入 一个氧原子生成相应的酯，其中三氟 过氧乙
4、酸是最好的氧化剂。这类氧化 剂的特点是反应速率快，反应温度一 般在1040C之间，产率高。QH5CO3H0QH5-+ CeH5CO2H82%Beckmann 重排肟在酸如硫酸、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 月亏在硫酸作用下重排生成己内酰胺：OH环己酮月亏 己內酰胺反应机理在酸作用下，厉首先发生质子 化，然后脱去一分子水，同时与轻基 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：反应实例Birch还原芳香化合物用碱金属（钠、钾或
5、 锂）在液氨与醇（乙醇、异丙醇或仲丁醇）的混合液中还原，苯环可被还 原成非共轭的1,4-环己二烯化合物。反应机理首先是钠和液氨作用生成溶剂化 点子，然后苯得到一个电子生成自由 基负离子（I）,这是苯环的 J!电 子体系中有7个电子，加到苯环上那 个电子处在苯环分子轨道的反键轨 道上，自由基负离子仍是个环状共轭 体系,（I）表示的是部分共振式。（I） 不稳定而被质子化，随即从乙醇中夺 取一个质子生成环己二烯自由基（n）。（ n）在取得一个溶剂化电子转 变成环己二烯负离子（皿），（皿） 是一个强碱，迅速再从乙醇中夺取一 个电子生成1, 4-环己二烯。Na + NH3 Na+ + e环己二烯负离子（
6、皿）在共轭链 的中间碳原子上质子化比末端碳原 子上质子快，原因尚不清楚。乂 tori反应实例取代的苯也能发生还原，并且通过得到单一的还原产物。例如Bouveault-Blanc 还原脂肪族羧酸酯可用金属钠和醇还 原得一级醇。a , B -不饱和羧酸酯 还原得相应的饱和醇。芳香酸酯也可 进行本反应，但收率较低。本法在氢 化锂铝还原酯的方法发现以前，广泛地被使用，非共辄的双键可不受影 响。反应机理首先酯从金属钠获得一个电子还 原为自由基负离子，然后从醇中夺取 一个质子转变为自由基，再从钠得一 个电子生成负离子，消除烷氧基成为 醛，醛再经过相同的步骤还原成钠， 再酸化得到相应的醇。反应实例75%EQ
7、QCHCQEt 卡詁ZIOCHMCH/COH醛酮也可以用本法还原，得到相应 的醇：Na冬（C恥CHO （环阳恥肚 （CHCH.OHBucherer 反应萘酚及其衍生物在亚硫酸或亚 硫酸氢盐存在下和氨进行高温反应, 可得萘胺衍生物，反应是可逆的。反应时如用一级胺或二级胺与 萘酚反应则制得二级或三级萘胺。如 有萘胺制萘酚，可将其加入到热的亚 硫酸氢钠中，再加入碱，经煮沸除去 氨而得。反应机理本反应的机理为加成消除过程， 反应的第一步（无论从哪个方向开 始）都是亚硫酸氢钠加成到环的双键上得到烯醇（U）或烯胺（W）,它 们再进行下一步互变异构为酮（皿） 或亚胺（W）:反应实例Bamberger,E.重
8、排苯基羟胺（N-羟基苯胺）和稀硫酸一起加热发生重排成对-氨基苯酚:在HzSOCzHOH或CHOH中重排生成对-乙氧基（或甲氧基）苯胺：NHOH NHj,其他芳基羟胺，它的环上的o-p位上 未被取代者会起类似的重排。例如，对-氯苯基羟胺重排成2-氨基-5-氯苯酚：反应机理OilKfli洋洋粋 害铸甘尹 科佯 禅害科*弄 弄弄佯禅 無 铃*弄尹弄禅洋 科反应实例f 还 JIC7iS)_ ”Berthse n, A.Y 吖啶合成法二芳基胺类与羧酸在无水ZnCL存 在下加热起缩合作用，生成吖啶类化 合物。反应机理反应机理不详反应实例/、/、八、I丿、xKxI4（9 苯基-吋症）Cannizzaro 反
9、应凡a位碳原子上无活泼氢的醛 类和浓NaO戚KOH水或醇溶液作用 时，不发生醇醛缩合或树脂化作用而起歧化反应生成与醛相当的酸（成盐） 及醇的混合物。此反应的特征是醛自 身同时发生氧化及还原作用，一分子 被氧化成酸的盐，另一分子被还原成 醇：HCHONaOH + .HCO j脂肪醛中，只有甲醛和与羰基相 连的是一个叔碳原子的醛类，才会发 生此反应，其他醛类与强碱液，作用 发生醇醛缩合或进一步变成树脂状 物质。HCO/ + C 6H5CH3CH0H具有a-活泼氢原子的醛和甲醛首先发生羟醛缩合反应，得到无 a- 活泼氢原子的B -羟基醛，然后再与 甲醛进行交叉Cannizzaro反应，如乙 醛和甲醛
10、反应得到季戊四醇：CVT HCHO3HCHO + CH 5 (H0CH 爲CCHO 加 - * C(CHpH)4 十 HCO 3_反应机理醛首先和氢氧根负离子进行亲 核加成得到负离子，然后碳上的氢带 着一对电子以氢负离子的形式转移 到另一分子的羰基不能碳原子上。CCOf +C MCHQH反应实例Chichibabin 反应杂环碱类，与碱金属的氨基物一 起加热时发生胺化反应，得到相应的 氨基衍生物，如吡啶与氨基钠反应生 成2-氨基啶，如果a位已被占据, 则得Y-氨基吡啶，但产率很低。本法是杂环上引入氨基的简便 有效的方法，广泛适用于各种氮杂芳 环，如苯并咪唑、异喹啉、丫啶和菲 啶类化合物均能发生
11、本反应。喹啉、 吡嗪、嘧啶、噻唑类化合物较为困难。 氨基化试剂除氨基钠、氨基钾外，还 可以用取代的碱金属氨化物：O + 冋-n f kNNHC4H9料 歼 怦 好 ” 押 静 谖 存 丹 歼 旳 反应机理反应机理还不是很清楚，可能是 吡啶与氨基首先加成，（I）, （I）转移一个负离子给质子给予体（AH）, 产生一分子氢气和形成小量的2-氨 基吡啶（），此小量的（）又可 以作为质子的给予体，最后的产物是 2-氨基吡啶的钠盐，用水分解得到2- 氨基吡啶：反应实例吡啶类化合物不易进行硝化，用 硝基还原法制备氨基吡啶甚为困难。 本反应是在杂环上引入氨基的简便 有效的方法，广泛适用于各种氮杂芳 环，如苯
12、并咪唑、异喹啉、吖啶和菲 啶类化合物均能发生本反应。Claisen酯缩合反应含有a -氢的酯在醇钠等碱性缩合 剂作用下发生缩合作用，失去一分子 醇得到B -酮酸酯。如2分子乙酸乙 酯在金属钠和少量乙醇作用下发生 缩合得到乙酰乙酸乙酯。2CH3OO aCjH5CH3COCH aCOaC2H5 75%二元羧酸酯的分子内酯缩合见Dieckma nn缩合反应。旳 静 静 打 卄 静 料 W* 幵 幵 静 M # 幵 幵 挪 悴 打 卄 静 期怦祥反应机理乙酸乙酯的a -氢酸性很弱(pKa-24.5),而乙醇钠又是一个相对 较弱的碱(乙醇的pK15.9)，因此, 乙酸乙酯与乙醇钠作用所形成的负 离子在平
13、衡体系是很少的。但由于最 后产物乙酰乙酸乙酯是一个比较强 的酸，能与乙醇钠作用形成稳定的负 离子，从而使平衡朝产物方向移动。 所以，尽管反应体系中的乙酸乙酯负离子浓度很低，但一形成后，就不断地反应，结果反应还是可以顺利完 成。0CH3-CCHCO2CaH5 + C jHOH o !iiCHs-C-CHCOjCHj常用的碱性缩合剂除乙醇钠外， 还有叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢化钾、 氢化钠、三苯甲基钠、二异丙氨基锂(LDA和 Grignard 试剂等。用黔彎审打样和帚理轉停料悴M 片打歼 W静静H 仲呼时旳静反应实例如果酯的a-碳上只有一个氢原 子，由于酸性太弱，用乙醇钠难于形 成负离子，需要用较强的
14、碱才能把酯 变为负离子。如异丁酸乙酯在三苯甲 基钠作用下，可以进行缩合，而在乙 醇钠作用下则不能发生反应：心MHCOf已十（H抚CM旦一诚H龙囂沁 十 地氓两种不同的酯也能发生酯缩合， 理论上可得到四种不同的产物，称为 混合酯缩合，在制备上没有太大意 义。如果其中一个酯分子中既无 a- 氢原子，而且烷氧羰基又比较活泼 时，则仅生成一种缩合产物。如苯甲 酸酯、甲酸酯、草酸酯、碳酸酯等。与其它含a -氢原子的酯反应时，都 只生成一种缩合产物。实际上这个反应不限于酯类自身的缩合，酯与含活泼亚甲基的化合 物都可以发生这样的缩合反应，这个 反应可以用下列通式表示：Claisen Schmidt 反应一个
15、无，氢原子的醛与一个带 有-氢原子的脂肪族醛或酮在稀氢氧化钠水溶液或醇溶液存在下发生缩合反应,并失水得到:-不饱和醛反应机理反应实例从厂、小5 NaOH水溶液(1) ； ；1CHO + CH3COCH3 一 士10% NaOH O-CH0 + ch3coc6h5 申醇溶液+ CH3COCH30IIch=ch-c-ch3 + h2oN庄OH水溶液.oIICH=CH-C-C6H5 + h2o0ch=ch-c-ch3十h20Claisen 重排烯丙基芳基醚在高温（200 C）下 可以重排，生成烯丙基酚。14OCH2-CHCH2当烯丙基芳基醚的两个邻位未被 取代基占满时，重排主要得到邻位产 物，两个邻
16、位均被取代基占据时，重 排得到对位产物。对位、邻位均被占 满时不发生此类重排反应。ch2-ch=ch2 13 r交叉反应实验证明：Claisen重 排是分子内的重排。采用g-碳14 C标 记的烯丙基醚进行重排，重排后 g- 碳原子与苯环相连，碳碳双键发生位 移。两个邻位都被取代的芳基烯丙基 酚，重排后则仍是a-碳原子与苯环相 连。 毋 洋 解 序 # 兴 升 升 辱 解 审 * 曲 升 辱 無静 静 ” 甘 曲 辛 洋 轉 絆反应机理Claisen重排是个协同反应，中 间经过一个环状过渡态，所以芳环上 取代基的电子效应对重排无影响。d1 a a a烯丙基荒基騎 坏状过渡态 邻烯丙基酚从烯丙基芳
17、基醚重排为邻烯丙 基酚经过一次3,3s 迁移和一次由酮式到烯醇式的互变异构；两个邻位 都被取代基占据的烯丙基芳基酚重 排时先经过一次3,3s 迁移到邻位 （Claisen重排），由于邻位已被取代 基占据，无法发生互变异构，接着又发生一次3,3s 迁移（Cope重排） 到对位，然后经互变异构得到对位烯 丙基酚。取代的烯丙基芳基醚重排时，无 论原来的烯丙基双键是Z-构型还是 E-构型，重排后的新双键的构型都是 E-型，这是因为重排反应所经过的六 员环状过渡态具有稳定椅式构象的 缘故。反应实例ch2-ch=chch3Claisen重排具有普遍性，在醚 类化合物中，如果存在烯丙氧基与碳碳相连的结构，就
18、有可能发生Claisen 重排。0 - CH厂 CH=CH2CH3-CCH-CO2Etch2=ch-o-ch2-ch=ch2 一 ch2=ch-ch2-ch2-ch=oNCl 厂 0 CH2-CH=CH2* CH3-C-CH-CO2EtClemmense n 还原醛类或酮类分子中的羰基被锌汞齐和浓盐酸还原为亚甲基：此法只适用于对酸稳定的化合物。对酸不稳定而对碱稳定的化合物可用Wolff-Kishner- 黄鸣龙反应还原。 洋 洋 玛 W 弄奔券解洋种 M # 科弄样斛洋静 M 寿看券洋 M M反应机理本反应的反应机理较复杂，目前 尚不很清楚。呼 帚 静静怦 和歼 歼 仔 /怦 静 怦 杆 幵
19、好 片 刊 怦 甲静 *4 歼 存 怦 反应实例(1)ZnHgHC1 ,Ach2ch380%0II c-ch365%Zn-HgHC1 ,A亍ch3Combes喹啉合成法Combes合成法是合成喹啉的另 一种方法，是用芳胺与1,3-二羰基化 合物反应，首先得到高产率的炉氨基 烯酮，然后在浓硫酸作用下，羰基氧 质子化后的羰基碳原子向氨基邻位 的苯环碳原子进行亲电进攻，关环 后，再脱水得到喹啉。反应机理在氨基的间位有强的邻、对位定 位基团存在时，关环反应容易发生； 但当强邻、对位定位基团存在于氨基 的对位时，则不易发生关环反应。反应实例Cope消除反应叔胺的N-氧化物（氧化叔胺）热 解时生成烯烃和N
20、,N-二取代羟胺，产 率很高。-CHC- 賀I 亠0NRi实际上只需将叔胺与氧化剂放 在一起，不需分离出氧化叔胺即可继 续进行反应，例如在干燥的二甲亚砜 或四氢咲喃中这个反应可在室温进 行。此反应条件温和、副反应少，反 应过程中不发生重排，可用来制备许 多烯烃。当氧化叔胺的一个烃基上二 个B位有氢原子存在时，消除得到的 烯烃是混合物，但是 Hofmann产物为主；如得到的烯烃有顺反异构时，亠般以E-型为主。例如:反应机理这个反应是E2顺式消除反应,反应过程中形成一个平面的五员环 过度态，氧化叔胺的氧作为进攻的碱:要产生这样的环状结构，氨基和炉氢原子必须处于同一侧，并且在形成五员环过度态时，a，
21、-碳原子上的 原子基团呈重叠型，这样的过度态需 要较高的活化能，形成后也很不稳 定，易于进行消除反应。反应实例Cope重排1,5-二烯类化合物受热时发生类似于0-烯丙基重排为C-烯丙基的重排反应（Claisen重排）反应称 为Cope重排。这个反应30多年来引 起人们的广泛注意。1,5-二烯在 150200 C单独加热短时间就容易 发生重排，并且产率非常好。R，R , R“二 HAik ;匕 Z 二 CN , C6H5Cope重排属于周环反应，它和其它周环反应的特点一样，具有高度的立体选择性。例如：内消旋一3,4-二甲基-1,5-己二烯重排后，得到的产物几乎全部是（Z, E）-2,6 辛二烯：
22、丰Cope重排是3,3s-迁移反应，反应过程是经过一个环状过渡态进行的协同反应:在立体化学上，表现为经过椅式环状过渡态:反应机理反应实例120 C 厂a =/Curtius 反应酰基叠氮化物在惰性溶剂中加热分解生成异氰酸酯：异氰酸酯水解则得到胺:RN=C = OH2Ornh2反应机理0II f QGR-C-N=N=N反应实例(1)O(CH3)2CHCH2C-C1NaN30(CH3)2CHCH3C-N3chci3A (CH3)2CHCH2-N=C=O H2 ” (CH3)2CHCH2-NH2 70%Crigee,R 反应1,2-二元醇类的氧化产物因所用的氧化剂的种类而不同。用或KMnO氧化时生成
23、酸类。用特殊氧化剂四乙醋酸铅在CH3CO0或苯等不活泼有机溶剂中缓和氧化，生成二分 子羰基化合物（醛或酮）。氧化反应也 可以在酸催化剂（三氯醋酸）存在下 进行。本反应被广泛地应用于研究醇 类结构及制备醛、酮类，产率很高。十 PbKU OHa人UHRQH+Pb（oc）ocna）4-i-2CH3aoobi0R,OU-H.1弄洋静.1治洋.反应机理反应过程中先生成环酯中间产物，进一步C-C键裂开成醛或酮用下式表示2MCTI02CH 应 H02CH&OC 乐2. OH0H毗一0HOIIn二詩 口”CHOH1应OH 忆K3- (0H3a0 CtCHa)XJo+ PbOtXX；! u n+CijOUli+
24、IIC-CtH H+PbCOOOC1Ia)J -GHrfXXHr?Uy(JCXJlH反应实例（环己二理1,釣:FbfOCXKJHiUDakin反应酚醛或酚酮类用HO2在NaO存在 下氧化时，可将分子中的-CHO基或 CHCO基被-OH基所置换，生成相对 应的酚类。本反应可利用以制备多远 酚类。反应机理反应实例U+UCO01L5KaOEHElbs反应羰基的邻位有甲基或亚甲基的二芳基酮，加热时发生环化脱氢作用，生成蒽的衍生物:+ H刃何由于这个反应通常是在回流温度或高达400 450 C的温度范围内进行，不用催化剂和溶剂，直到反应 物没有水放出为止，在这样的高温条件下，一部分原料和产物发生碳化， 部分原料酮被释放出的水所裂解，姪 基发生消除或降解以及分子重排等 副反应，致使产率不高。反应机理本反应的机理尚不清楚。反应实例Edvhweiler-Clarke 反应在过量甲酸存在下，一级胺或二 级胺与甲醛反应，得到甲基化后的三 级胺：
