（有机化学专业论文）αβ不饱和羰基化合物的碳碳双键选择性还原研究.pdf

摘要饱和羰基化合物是生产医药、激素、香料、食品添加剂、农业化学品等的重要物质。为了合成饱和羰基化合物，常常需要对a ，b 不饱和羰基化合物进行碳碳双键的选择性还原，即仅还原q ，b 一不饱和羰基化合物中的碳碳双键，而碳氧双键不受影响或得到一定立体构型的产物。这在有机合成中是一个富有挑战性的课题。在研究过程中，过渡金属及其络合物催化是应用最多的方法。过渡金属如p d ，r h ，r u ,nn i ，c u ，i r 等，这是由于它们具有可利用的空d 轨道，既能给予电子，又能接受电子，因而它们的氧化态和配位数可以发生可逆的改变，在与有机化合物配位时，产生特殊的电子效应和空间效应，从而有利于提高还原反应的选择性。另外，非过渡金属如s n ，s e ，t e ，b 等的氢化物以及廉价的还原剂n a 2 s 2 0 4 等，也己用于a ，d 不饱和羰基化合物的选择性还原。为了提高选择性，负载的双金属原子簇催化还原、生物还原也愈来愈受到人们的关注。上述方法能够有效地选择性还原a ，p 一不饱和羰基化合物，但反应体系大都采用贵金属，制备成本高，有的条件苛刻、操作过程繁琐、反应时间长、产率低。因此，为了提高选择性，降低成本，保护环境等原因，目前对它的研究仍然是热点，仍然具有挑战性。鉴于这些原因，我们试图寻找新的、简单、有效的还原体系对a ，p 不饱和羰基化合物进行选择性还原。在查阅文献的基础上，我们对0 【，b 不饱和酯、酰胺、酮的碳碳双键还原进行了研究，还原后的饱和化合物的结构经过元素分析、i r 、1 h - n m r 的确证。本文包括以下四章：1 q ，d 不饱和羰基化合物的碳碳双键选择性还原研究进展。主要对a ，p 不饱和醛、酮、羧酸、酯、酰胺等q ，d 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原情况进行了介绍，并对其发展趋势、应用前景作了进一步的展望。2 c 【，d 不饱和酯的碳碳双键的选择还原研究。发现n a b h 4 - c u c i c h 3 0 h 还原体系能有效地选择性还原0 【，d 不饱和酯，考察了还原剂n a b h 4 和c u c i 的用量、溶剂、不同的卤化物等因素对反应的影响，从而筛选出了a , 1 3 不饱和酯的碳碳双键还原的最优化条件。在该条件下选择性还原a ，b 不饱和酯具有反应速度快( 1 0 m i n ) 、产率高、选择性好、后处理容易等优点。3 c 【，b 不饱和酰胺的碳碳双键的选择性还原研究。在研究q ，p 不饱和酯的研究基础上，用n a b i - 1 4 c u c i c 2 h 5 0 h 体系还原q ，d 一不饱和酰胺得到了预期的结果。该方法产率高、操作简便、试剂价廉易得、环境友好，为q ，p 不饱和酰胺的选择性还原提供了一种新方法。4 芳基取代查耳酮的选择性还原研究。发现了一种即不需要催化剂又无苛刻条件、操作简便的选择性还原取代查耳酮的还原体系一z 洲h 4 c i c 2 h 5 0 h h 2 0 体系。该还原方法试剂价廉易得、操作简便、条件温和、具有1 0 0 的选择性，对环境友好，增加了用锌还原碳碳双键的实例，在一定程度上拓宽了锌在有机合成中的应用。关键词：a ，b - 不饱和羰基化合物，碳碳双键，选择性还原，硼氢化钠，锌粉i la b s t r a c ta sw ea l lk n o w , s a t u r a t e de a r b o n y lc o m p o u n d sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h ep r o d u c t i o no fm e d i c i n e ，h o r m o n e ，s p i c e ，f o o da d d i t i v ea n da g r o c h e m i c a l s w en e e dt os e l e c t i v er e d u c t i o no fa , 1 3 一u n s a t u r a t e dc a r b o n y ic o m p o u n d si no r d e rt os a t u r a t e dc a r b o n y lc o m p o u n d s i no t h e rw o r d s ，i tm u s tb ep o s s i b l et os e l e c t i v e l yr e d u c et h ec o n j u g a t ed o u b l eb o n d su n d e ra p p r o p r i a t ec o n d i t i o n s ，a n dt h eo t h e rr u n i o nn e e dn o tb er e d u c e d i th a sa l w a y sb e e nac h a l l e n g i n gp r o b l e mi no r g a n i cs y n t h e s i s n u m e r o u sm e t h o d o l o g i e so fs e l e c t i v er e d u c t i o no fn ， - u n s a t u r a t e dc a r b o n y lc o m p o u n d sh a v eb e e nr e p o r t e di nt h el i t e r a t u r e ，f o re x a m p l e ，i d ，r h ，p t , n i ，i r , c oa n dt h e i rc o m p l e x e s t h e yh a v ea v a i l a b l ev a c a n tdo r b i t a lw h i c ha c c e p ta n dr e c e i v ee l e c t r o n t h e r e f o r e ，t h e i ro x i d a t i o ns t a t ea n dc o o r d i n a t i o nn u m b e ra r er e v e r s i b l e t h e yh a v es p e c i a le l e c t r o n i ce f f e c ta n ds p a t i a le f f e c tw h e nc o o r d i n a t et h eo r g a n i cc o m p o u n d f u r t h e r m o r e ，h y d r i d e so fs n ，s e ，t e ，b ，s o d i u md i t h i o n i t ea n ds o d i u mb o r o h y d r i d ew e r ea l s or e p o r t e dt ob eu s e f u lf o rt h eh y d r o g e n a t i o no fq ，d u n s a t u r a t e dc a r b o n y lc o m p o u n d s c a t a l y s i so fy e a s ts p e c i e sh a sb e e ns t u d i e dt o o a l t h o u g ht h e s es y s t e m sa ree f f e c t i v e ，t h e ys u f f e rf r o mt h e i ro w nl i m i t a t i o n s ：h a s hr e a c t i o nc o n d i t i o n ，i n d i s p e n s a b l ea g e n t s ，c o m p l i c a t e dm a n i p u l a t i o n s ，l o n gr e a c t i o nt i m ea n dl o wy i e l do rl o wf u n c t i o n a ls e l e c t i v i t y t h e r e f o r e ，t h ed e v e l o p m e n to fam i l da n ds e l e c t i v er e d u c i n ga g e n tf o rt h ec o n j u g a t er e d u c t i o no fa ，p u n s a t u r a t e dc a r b o n y lc o m p o u n d ss t i l la t t r a c tag r e a td e a lo fa t t e n t i o no fo r g a n i cc h e m i s t s i no u rw o r k , w et r yt of m das i m p l es e l e c t i v er e d u c t i o ns y s t e m w es t u d yo nt h es e l e c t i v er e d u c t i o no ft h ec a r b o n c a r b o nd o u b l eb o n d so fq ，p - u n s a t u r a t e de s t e r s ，a m i d e s ，k e t o n e s t h es a t u r a t e dc o m p o u n d sh a v eb e e nc h a r a c t e r i z e db ye l e m e n t a la n a l y s i s 1 i t , 1h n m rt h i sp a p e rc o n s i s t so ff o u rp a r t s p a j t1 r e c e n td e v e l o p m e n t so fs e l e c t i v er e d u c t i o no ft h eo l e f i n i cb o n d si na , p - u n s a t u r a t e di i ic a r b o n y lc o m p o u n d sa r er e v i e w e d ，i n c l u d i n gt h ea ，p - u n s a t u r a t e da l d e h y d e ，k e t o n e s ，a c i d s ，e s t e r s ，a m i d e s ，t h ed e v e l o p i n gt r e n da n db r o a da p p l i c a t i o np r o s p e c t sa r ea l s od i s c u s s e d p a r ti i ar e d u c i n gs y s t e m ，n a b h 4 - c u c i c h 3 0 h ，w a sa p p l i e df o r t h es e l e c t i v er e d u c t i o no fc a r b o n c a r b o nd o u b l eb o n do fa , 1 3 一u n s a t u r a t e de s t e r sw i t hh i g hs e l e c t i v i t y e f f e c t so ft h ea m o u n to fn a b h 4a n dc u c i ，s o l v e n t , d i f f e r e n th a l i d eo nt h er e a c t i o nw e r ei n v e s t i g a t e di no r d e rt ot h eb e s tc o n d i t i o n s t h i sm e t h o di se a s yo p e r a t i o n ，h i g hy i e l d s ，e a s yp r o g n o s t i cd i s p o s e d p a r ti i i t h es t u d yo nt h es e l e c t i v er e d u c t i o no fa ，p u n s a t u r a t e da m i d e s af a c i l ep r o c e d u r ef o r t h ec o n j u g a t er e d u c t i o no fa , 1 3 - u n s a t u r a t e da m i d e si sr e p o r t e dw i t hn a b h d c u c ii ne t h a n o la ta m b i e n tt e m p e r a t u r e t h em e r i t sl i ei ne x c e l l e n ty i e l d s ，i n e x p e n s i v er e a g e n t , s i m p l eo p e r a t i o na n de n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l y p a r ti v t h es t u d yo nt h es e l e c t i v er e d u c t i o no fs u b s t i t u t e dc h a l c o n e s ar e d u c i n gs y s t e m ，z n n h 4 c i c 2 h s o h h 2 0 ，w a sa p p l i e df o rt h es e l e c t i v er e d u c t i o no fc a r b o n - - c a r b o nd o u b l eb o n do fc h a l c o n e sw i t h o u tc a t a l y s ta n dh a r s hc o n d i t i o n t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ep r o c e s sh a st h e m e r i t so fs a f e t y ,e a s yo p e r a t i o n ，h i g h e ry i e l d s ，s h o r tr e a c t i o nt i m e ，s i m p l ea p p a r a t u sa n ds oo n i te x p e n d st h er e a c t i o nu s i n gl o w - c o s tz i n cm e t a la sr e d u c t a n ti nt h eo r g a n i cs y n t h e s i s k e yw o r d s ：a ，p u n s a t u r a t e dc a r b o n y lc o m p o u n d s ，t h ec a r b o n c a r b o nd o u b l eb o n d s ，s e l e c t i v er e d u c t i o n ，s o d i u mb o r o h y d r i d e ，z i n cp o w d e r独创性声明独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河南师范大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢：亡己j 虱。签名：丕逸垂逮日期：迎呈星：坐关于论文使用授权的说明本人完全了解河南师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河南师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书)签名：猕邋导师签名：塑车日期：冱塑：生：2第一章a , 1 3 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还厚研窑盛展第一章0 【，p 一不饱和羰基化合物的碳碳双键选择性还原的研究进展1 1 文献综述饱和羰基化合物是生产医药、激素、香料、食品添加剂、农业化学品等的重要物质。为了合成饱和羰基化合物，常常需要对a , 1 3 不饱和羰基化合物进行碳碳双键的选择性还原，即仅还原q ，p 不饱和羰基化合物中的碳碳双键，而另一官能团碳氧双键、硝基、氰基等则不受影响，这在有机合成中是一个极富有挑战性的课题。长期以来，控制和提高a , 1 3 不饱和羰基化合物的区域选择性则是研究的焦点，而对催化剂性能的研究和对反应条件的选择则是实现这一目的的关键。在a , 1 3 不饱和羰基化合物碳碳双键的选择性还原研究中，过渡金属及其络合物催化是应用最多的方法。这是由于它们具有可利用的空d 轨道，既能给予电子，又能接受电子，因而它们的氧化态和配位数可以发生可逆的改变，当与有机化合物配位时，就产生了特殊的电子效应和空间效应，从而有利于提高还原反应的选择性。另外，非过渡金属如s n ，s e ，t e 、b 等的氢化物以及廉价的还原剂n a 2 s 2 0 4 等，也可以用于a ，p 一不饱和羰基化合物中碳碳双键的选择性还原。为了提高其选择性，选择性高的负载双金属原子簇催化还原、生物还原愈来愈受到人们的关注。本章综述了近年来0 【，p 不饱和醛酮、羧酸、酯和酰胺选择还原的一些研究进展。1 1 1o 【，p 一不饱和醛、酮的选择性还原在过渡金属及其络合物催化0 【，p - 不饱和羰基化合物中碳碳双键的选择性还原反应中，钯类催化剂使用最为广泛。其中，p d c 是应用最多的负载催化剂，它在催化氢化还原a , 1 3 不饱和醛、酮的碳碳双键时，有很高的区域和立体选择性f 2 1 。5 p d c 1 n a 2 c 0 33 4 8 k 4 h h 2oa ，b 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究op h 1 0 p d c , ( - ) e p h e d r i n e 1 h ，r t c h 3 c n ，h 2o氢源除了氢气外，还常采用甲酸盐【3 4 】( 产物具有1 0 0 的立体选择性) 、1 ，8 萜二烯【5 】等氢化试剂【6 ，7 1 。10 p d c ，h c o o n h 4 c h 3 0 h25 m i n r e f l u xo10 p d c 1j m o n e n er e f l u x 3 0 m j no除无机载体外，天然高聚物和合成高聚物【1 1 也可以作为钯的载体，由于高聚物上有多种可与金属配位的基团，增加了负载型催化剂配体的可调范围及幅度，从而提高了催化剂的选择性和活性，例如：巴豆醛在p d c l 2 - t s ( 柞蚕丝) 的催化下加氢，几乎能定量地生成丁醛。c h 3 c h = c h c h op d c l 2 - t s3 0 3 k c h 3 c h 2 0 h h 2c h 3 c h 2 c h 2 c h o二茂铁胺硫钯络合物【8 】是通用性很好的催化剂，它可以选择催化氢化a , p 不饱和醛、鬻m m e 26 等斧6r 3( 4 ：r 1 = m e 。r z 2 n p r r 3 = h )若采用0 2 作用下的膦配位钯络合物a f 9 】为催化剂，可以在温和条件下还原a ，6 不饱2第一章a ，b 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究进展弋r一p 等分一p o 刚一几oa t h fr t 6 h h 2oa( r = t - b u )r h c l 3 在相转移条件下，可以催化选择性还原伍，p 一不饱和酮的碳碳双键【1 0 川，且具有高立体选择性。【( c 8 h 1 7 ) 3 n c h 3 】+ r h c l 3 】催化氢化产率则很高。or h c l 3相转移邺y c o c h = c h - - - 面 ( c b h 而1 7 ) 3 n c 丽h 3 * r h c l 3 邺y c o c h 2 c h 2 q在氢转移试剂p m h s ( 聚二苯基甲基氢化硅氧烷) 【1 3 l y 阼f f - f ，q ，b 不饱和醛类也可以被很好地选择还原。c h = c ( c h 3 ) c h or h c l 3 3 h 2 0 a l i q u a t - 3 3 6p m h s 6 0 m i n 。r t c h 2 c h ( c h 3 ) c h o若用r h ( c o ) 2 ( a c a c ) 一( 一) 一d i o p 在室温下催化氢化0 【，p - 不饱和醛，可以获得高立体选择性【14 1 。c h o( 一) - d i o p =r h ( c o ) 2 ( a c a c ) ( 一) d i o pp h m e r t h 2 ，6 hop p h 2a c a c ：乙酰丙酮p p h 2d 喇g 一厶凯川酮r u c l 2 ( p p h 3 ) 3 催化还原查耳酮【1 5 】，碳碳双键的选择性为1 0 0 ，且反应极为迅速。c e h s c h = c h c 。c 6 h s 睾等宅手暑言呈 器c 6 h 5 c h 2 c h 2 c o c 6 h 5钌族形物时( p p h 3 ) 2 】【r u 4 h 3 ( c o ) 1 2 】催化0 【，p 不饱和薄荷酮碳碳双键1 6 1 得到高的非对3a ，p 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究映立体选择产物。【1 7 1【n ( p p h 3 ) 2 】【r u 4 h 3 ( c o ) 12 l2 - p r o p a n 0 1 4 8 hr a n e yn i a _ 1 2 0 3 催化氢化还原柠檬醛可以高产率地得到合成维他命的原料香茅醛，、r a n e yn i a 1 2 0 3h o 2 p r o p a n o l ，h 2 ，2 9 0 kh o镍组合催化剂n i c r a s i 能迅速还原a , p 不饱和酮的碳碳双键f 1 8 】。堂麓卫1oo( n i c r a s i 表示被m e 3 s i c ! 激活，由n a h 、r o n a 和i v l x 。混合制得的组合镍催化剂)s c - 1n i 2 b 催化氢化还原c 【，p 一不饱和醛、酮【19 1 ，a , 1 3 一不饱和醛、酮碳碳双键的还原选择性大于9 9 。oc o o c h 2 c h 3s c - 1n i 2 bh 2 r t oc o o c h 2 c h 3镍的氢化物l a n i 6 h 6 对醛、酮的a , 1 3 位双键的还原有高选择性【2 0 1 。生璺丛生竖61 兰z 曼鉴t h f c h 3 0 h 6 h固载在聚苯乙烯上的铱络合物 一 ( p p h 2 ) 2 i r ( c o ) c 1 。催化还原位阻较大的碳碳双键1 2 1 】，获得出人意料好的结果。4o】洲由出一l1 2生h爿由第一章a , 1 3 - 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究进展c e h s c h = c c c 6 h s ，c o c 6 h s 震；苫眚篆 等： 善专芝； j ：i _ i 孑石i - c e h 5 c h 2 c h c c 6 h s ，c 。c 6 h 5在碱c s 2 c 0 3 和2 丙醇的存在下，铱络合物 i r ( c o d ) c i 】2 高选择性地还原不饱和酮【2 2 1 。oo ih ir ( c o d ) c i 2+ l 巳! q 璺巳垒! 旦篓c s 2 c 0 3oh yl c c 等报道c o ( c o ) s - h 2 0 体系选择性1 , 4 还原不饱和羰基化合物【2 3 】。铜负载于无机载体s i 0 2 2 4 1 或a 1 2 0 3 【2 5 】上，催化氢化a , p 一不饱和酮的碳碳双键，而分子中其它的双键不受影响。c u a 1 2 0 3 p h m eh 2 ，3 6 3 k铜络合物 ( p h 3 p ) c u h 6 还原q ，p 一不饱和醛、酮具有高的化学选择性【2 6 朋。o o o hp h 认1 堡型 孚挚p h p 从+ p h 一一从金属锌在c h 3 c o o n h 4 的作用下，高产率的选择性还原查尔酮【2 8 】。oz n l c h 3 c o o n h 4 1 c 2 h s o h i h 2 0r t o一氧化碳和水在少量锡的作用下，选择性还原0 【，p 不饱和酮【2 9 1 。r o 垓r + c 。，a 。m ，+ h ：。1 喜器r j 定，r r 垓r + c o ( 1 a t m ) + h 2 01 喜器r u r r = a r y l h e t e r o a r yr = a l k y l a r y l h e t e r o a r y低价钛的配合物c p 2 t i c i 也能很好地选择性还原a ，p 不饱和酮f 3 0 】。p h器h f m e o hp h 从 _ _ - - _ - - - _ i _ 。- ，、t7v 5，p 一不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究除过渡金属类催化剂外，非过渡金属化合物如s e 、s n 、t e 、b 的氢化物及n a 2 s 2 0 4等也可以选择性还原a , 1 3 不饱和酮的碳碳双键。【3 9 l6l i s e h 【3 l 】、p h 3 s n h 【3 2 】、n a h t e p 3 3 4 l 均可高产率还原c c ，p 不饱和酮、酯的碳碳双键。p h c h = c h c o c h 35 hp h c h 2 c h 2 c o c h 3p p 3 = ( c h 2 c h 2 p p h 2 ) 3n a 2 s 2 0 4 鳓j 3 6 , 3 7 】主要用于不饱和酮的a , 1 3 碳碳双键的还原。f r 3 n c h 3 + c i 。n a h c 0 3n a 2 s 2 0 4 ，h 2 0 c 6 h 6 。2 hn a 2 s 2 0 4 已用于重要的甾族药物中间体乙酸取代的孕( 甾) 烯醇酮的合成中f 3 8 j 。on a 2 s 2 0 4n a h c 0 3 h 2 0 p t c0在其他饱和醛、酮的存在下，n a 2 s 2 0 4 对a , 1 3 不饱和碳碳双键仍有高的化学选择性r c h = c h c o r + r ”c o r n a 2 s 2 0 4 5 0 ch 2 0 q 夕r 。= ho ra l k y lr = ho ra l k yr c h 2 c h 2 c o r i n c l 3 n a b h 4 体系可以高选择地还原a , l s 不饱和酮、酯。第一章0 【，p 一不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究进展oc 6 h 弋瓜扒c 6 h 5i n c l 3 n a b h 4c h 3 c noc 6 h 沁八从c 6 h 。碱金属在液氨中可还原a ，d 不饱和酮的碳碳双键4 1 1 。o! ! ! 型当( 蓬l3 3 生物催化也是当前研究的热点之一。酵母类( y e a s ts p e c i e s ) 催化a ，p 不饱和酣4 2 】时，无论取代基在仅位还是在p 位，所得构型相同。hoxoh 八夕rxo z ozh 八办r 上巡幽箜+ h k发面酵母( b a k e r sy e a s t ) 催化0 【，p 不饱和羰基化合物【4 3 】经氢的反式加成，生成光学活性的饱和酮【4 4 1 。o ro能 嚣器警ob a k e r sy e a s th 2 0 ，c h 3 c h 2 0 h ，2 4 h 。3 0 8 k1 1 20 【，p 一不饱和羧酸的选择性还原c用于不饱和羧酸选择性还原较多的是钉系催化剂，水溶性铑络合物【i 让( c o d ) c l 】与2 及二膦糖醇铑催化剂也可以有效地催化q ，p 碳碳双键的还原。2【r h ( c o d ) c i 2 + 2 ，3 2 3 kh c o o n h , d h 2 0 。15 hhhppp h 心；淼7p - 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究p h c h ：c ( c o o h ) n h a c 案s 卜p h c h 2 f h c o o h n h a ch c o ( c n ) 5 在d 环糊精存在下【4 6 】也可以有效地还原碳碳双键。c h ：c h c o o h 竺鱼旦! 里坠：! ：! ：丝! c h 2 c h 2 c o o h在室温下，n i c i z 6 h 2 0 n a b h 4 可以高选择性地还原a , 1 3 不饱和醛、酮、羧酸、酯【翎。p h 泓o o h m 型e o h 罱筹or t p h o h“h ，广钯系催化剂除了二茂铁胺硫钯络合物8 1 外，p d c 是催化还原a , 1 3 不饱和羧酸常采用的固载催化剂【1 1 。p d c ，m e 2 c o ，c 0 22 h ，3 2 3 k1 1 30 【，1 3 i 一不饱和羧酸酯的选择性还原除了上面提到的钯络合物嗍、s e 、s n 、t e 氢化物【3 1 。3 1 外，胶态催化剂【4 8 1 催化a , p 不饱和羧酸酯的碳碳双键还原，活性高，短时间内即可完成。p d ( h f a c a c ) 2 + r ( 3 x ) s i h xe t 3 s i hh f a c a c = c f 3 c o c h 2 c o c f 3x i aj i a 等报道r h l t h f 体系选择性还原q 脱氢氨基酸衍生物【4 9 】。l ( s ) 一2 ，2 。一o ，o 一( 1 1 - b i n a p h t h y l ) - d i o x o n n - d i e t h y l p h o s p h o l i d i n e )在室温下，硼氢化物交换树脂( b e r ) 一c u s 0 4 在甲醇溶液中可以选择性还原q ，p 不饱和羧酸衍生物1 5 0 1 。8o姒。e 。挚、)，一n一p、，oo第一章a , 1 3 一不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究进展p - t o l - b i n a p , c u c i 和n a o t b u 在氢转移试剂( p m h s ) 存在下还原不饱和酯，得到立体选择产物5 。其中p - t 0 1 b i n a p 是2 , 2 一b i s ( d i - p t o l y l p h o s p h i n o ) 1 ，l b i n a p h t h y l 的缩写。p h 姒m eo 。e 。上堂旦i 二旦尘些莒吾毒亲 卫，- 些虬p h m u eo 。e 。四苯基卟啉铁氯化物f e ( t p p ) c l 和n a b h 4 在甲醇中，可以控制催化还原q ，b 不饱和羧酸酯的碳碳双键【5 2 】。【5 3 ，5 4 】邺崦c h 。e t 旦喘器迪邺一c h - 。e 。叱c 征t 盥絮半邺一。e too i im g 和m e o h 在回流中催化还原a ，p 一不饱和酯可以定量给出q ，p 一碳碳双键还原产物hc o o e tm g m e o hh此外，n a b h 4 b i c l 3 嗍对a ，p 不饱酯的碳碳双键选择性也很高。r c h = c h c o o r 塑些坠r c h 2 c h 2 c o o r 9 5 c h 3 c h ，o h生物还原0 【- 取代的0 【，p 不饱酯得到极高的立体选择饱和酯f 4 2 1 。，c - 人。m1 ) s u p p o r t e db a k e r sy e a s t 3 0 h 3 0 5 ke2 ) c h 2 n 21 1 4q ，p 一不饱和酰胺的选择性还原e tc lc 。m ehc 【，p - 不饱和酰胺的选择性还原相对研究较少，q ，p 碳碳双键的还原除二茂铁胺硫钯络合物f 8 】卓越的催化效果外，镧系化合物s m l 2 1 2 0 1 催化q ，p 不饱和酰胺的选择性还原反应也十分迅速，催化性能高。ii姒c 。： 等嚣u c 。：n a b h 4 b i c l 3 1 5 6 能高选择性地还原q ，p 不饱和酰胺中的碳碳双键，反应体系中的其他碳碳双键不受影响，且反应条件温和，操作简便。9a , p 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究ch3ch=chconhph1当訾萎等ch3ch2ch20htc h z c 。n h p hc h 3r m g 在m e o h 中回流也可以选择性1 ，4 还原a , 1 3 不饱和酰胺【5 7 】。利用红酵母r u b r ac b s6 4 6 9 1 5 8 1 在温和条件下，通过选择性还原可以合成治疗非胰岛素糖尿病的药物b r l 4 9 6 5 3 及同系物。，_ 、吨夕h 2 0r u b r ac b s ，3 0 kk yk o l t u n o v 报道经过酸性活化处理的沸石在环己烷溶液中选择性还原a , p - 不饱和羧酸衍生物【5 9 】。o op h 姒n h 2 三里兰p h u n h 21 2 本文研究内容从国内外对a , p 不饱和羰基化合物碳碳双键选择性还原的报道看，还存在以下问题：( 1 ) 过渡金属及其络合物多为贵重金属，制备困难，成本高、难以实现工业化。况且，过渡金属的结构特殊，氢给予体和配体的不同以及反应条件的差异，直接影响着还原效果和选择性。( 2 ) 非过渡金属氢化物的制备需无水无氧技术，条件苛刻，也难以实现工业化。( 3 ) 采用n a 2 s 2 0 4 还原剂虽然价格便宜，但反应需要在苯溶剂中氮气下进行，污染环境。( 4 ) 生物还原等需要的时间较长且产率不高。因此，寻求操作简便、试剂价廉易得、选择性好、反应速度快、适用于工业化的经济实用的选择还原方法仍是人们关注的热点之一。在查阅上述文献的基础上，我们进行了以下研究工作：为了开拓选择还原研究领域，我们依据选择性好，降低成本，保护环境等原则，对q ，b 不饱和酯、酰胺、酮类化合物的碳碳双键的还原进行了研究。发现n a b h 4 c u c i m e o h体系对q ，d 一不饱和酯的碳碳双键的还原具有反应速度快、产率高( 大于9 0 ) ：产物易分离提纯、操作简便等优点。该体系应用于a ，p 一不饱和酰胺中，也得到了预期的好结果。在对q ，岱一不饱和酮类化合物主要是对查耳酮系列的碳碳双键的选择还原研究中，发现z n n h 4 c i c 2 h 5 0 h h 2 0 体系是一种既不需要催化剂又无苛刻反应条件、操作简便的选择l o嗽e 、i抄取第一章c l , p 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究进展性还原体系。在大量实验的基础上，对其选择性还原的可能机理也进行了探讨。我们还对a , p 一不饱和醛、酸、腈类化合物的选择性还原进行了研究，但还未找到符合要求的还原体系。第二章n a b h 4 - c u c i m e o h 体系对c 【，b 一不饱和酯的选择性还原研究第二章n a l 3 h 4 c u c i m e o h 体系对q ，p 一不饱和酯的选择性还原研究2 1n a b h 4 在有机合成中的应用进展硼氢化钠( n a b h 4 ) 是一类经典的还原剂，广泛用在有机合成中。n a b h 4 中的负离子集团是反应质点，具有以硼原子为中心的四面体结构，氢原子处在四面体的4 个顶点上。该负离子基团是负氢源，碱性很强并具有强亲核性。n 出h 4 还原的有机化合物一般通过两种途径：一是硼氢化钠在水或醇体系中，负离子基团b h 4 直接进攻反应底物提供负氢而将底物还原；二是经过修饰，将n a b h 4 中的一个或多个氢置换或将钠置换为为其它金属，再有对反应条件进行改进，采用新型能源等。近年来，n a b h 4 通过反应条件改变以及修饰在还原领域的应用越来越广，并在化学选择性、区域选择性和立体选择性还原方面的应用也越来越多。随着其应用范围的不断扩大，研究n a b i - 1 4 及修饰的n a b h 4 在有机合成中的应用具有重要的理论意义和广阔的应用前景【6 。现从醛酮、醇、酯、酰胺、腈、硝基化合物、亚胺、烯炔和其它基团化合物9 个方面综述了近几年来n a b h 4 及修饰的n a b h 4 在有机合成中的应用进展。2 1 1 醛n i j , 0 还原n a b i - h 最典型的应用是将醛酮还原为相应的醇。一般在室温或水作溶剂即可直接进行还原。如果对n a b h 4 进行修饰，反应会加快，产率大大提高并具有选择性。在碱性卤化物( m g c l 2 ，c a c l 2 ，s r c l 2 ，b a c l 2 ) 的存在下，n a b h 4 选择性l ，2 还原0 l ，p 不饱和酮【6 2 1 。本研究得到河南省自然科学基金( 0 6 1 1 0 2 1 7 0 0 ) 年o n 南省教育厅自然科学基金( 2 0 0 7 1 5 0 0 2 4 ) 的资助p 不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究oy i e l d ( )o h+or a t i o o f l 2 ：1 ，45 1 ：4 9m g c l 28 59 5 ：0 5c a c l 29 29 7 ：0 3s r q z9 18 1 ：1 9b a c l 28 69 3 ：0 7m _ n c l 2 n 出h 4 对2 甲基3 酮酯类化合物和2 甲基3 酮酰胺类化合物具有立体选择性还原【6 3 1 。p hoc o n m e 2 m n 器c 1 22 m mp h( o )。m eo h9 hc o n m e 2+p y c o n m e 2m ee r y t h r o ：t h r e o 9 9 ： 1p d c l 2 n 如h 4 在甲醇溶液中，把芳基酮还原为相应的芳烃【6 4 1 。wn a b h 4 p d c l 2 a f 八r 1 巧丽一a r rr = a r y l a l k y l甲醇溶液中，n a b i - h 在有机镧系复合物l n c p c l 2 ( t h f ) 3 ( l n = s ma n de r ) 的催化下，高产率地1 , 2 还原q ，p 不饱和醚6 5 1 。丸c 黄赫fe r c p c l 2 ( t h f ) 39 7 7 ( s m )9 5 6 ( e r )三氟乙酸( t f a ) 介质中，酮羰基可被n a b h 4 还原为亚甲基，反应体系中a , p 一不饱和羰基的碳碳双键不受影响，反应易于进行，产率较高旧1 ，避免使用c l e m m e n s e n 方法中剧毒的锌汞齐和黄呜龙的高温”。这一还原反应为烷基取代的芳烃提供了一条简便、快捷、有效的合成路线。o1 4s 0 2 p ha t _ c o ，a i c l 3 ，c h 2 c 1 22 5 9 8 s 0 2 p hc h 3 n a b h 4 , c f 3 c o o h1 5 - 2 5 9 9 s 0 2 p h凸：第二章n a b h 4 一c u c i m e o h 体系对a ，b 不饱和酯的选择性还原研究啤1 2 hn a b h 4 , c f 3 c o z h蔓o 百丽万i 丽臼芗人2 hf eb在t h f 中，n a b i - 1 4 a m b e r l y s t 1 5 ( 旷) 体系可还原不活泼的酮基【6 舯，该方法反应速度快，产率高并且操作简单。羧基、羧酸酯、烯丙基酸、烯丙基y 一内酯、缩酮、卤素取代基、孤立双键等都不受影响。9 8 a m b e r l y s t - 1 5 ：- 7 , 烯基苯交联磺酸化聚苯乙烯在相转移催化剂作用下，n 扭h 4 在酮的存在下可以选择性还原醛，这是一个简单有效经济的方法【铡。溶剂为甲苯或二氯甲烷，相转移催化剂为p h c h 2 n e e t 3 c l 或削i q 眦3 3 6 在这种条件下脂肪族和芳香族的不饱和醛快速高产率地被还原，而二烷基酮、芳烷基酮、二芳基酮、环状酮都不受影响。c h o+ p h c o c h 3o m en a b h 4 p t cp h c o c h 39 8 9 8 在合适的还原剂存在下，醛酮和n h 3 、伯胺、仲胺反应生成相应的伯胺、仲胺、叔胺。n a b i - 1 4 c h 3 c o o h l 7 0 】、n a b h 4 h 2 s 0 4 7 1 1 、n a b i - h m g ( c 1 0 4 ) 2 【7 引、n a b 地t i ( o p r i ) 4 7 3 】等可以作为该反应的还原剂。凸o + o h 景 p o凸+ o 景 p oo t b s+ n h 2 r竺垡鱼! 旦! 里n a b h 4o t b sn h r310 0 e r y t h r or = a l k y l森器森a , 1 3 一不饱和羰基化合物的碳碳双键的选择性还原研究2 1 2 醇的还原o+ h ：n 八n h r 2t i ( o p r l ) 4 n a b h 4or r 爿儿n h r ：r 1 r 22a f k y a r y l0 9 4 一般情况下，醛酮等羰基化合物用n 扭h 4 还原的终产物是醇，但是n a b h 4 a i c l 3 7 4 , 7 5 、n a b i - l dt f a 7 6 】体系能将醇还原为相应的烃基。2 1 3 酯的还原r 1 o hr r 3a i c l 3 n a b h 4 t h fa ，2 hr 土r 3r 1 = a r y l ；r 2 = a l k y l a r y l ；r 3 = h a r y l8 5 - 9 5 o h丛坌旦h 4 。工e t h fr1 9 7 8 r = i m o m e ，p - m e s p - o h 。p - n m e 2室温下，酯能被过量n a