第七章还原反应2

1、2022-3-2117.3 羰基羰基(醛、酮醛、酮)化合物的还原化合物的还原最为重要的还原反应之一最为重要的还原反应之一!R C ROHR CH2R合成烷烃及芳烃R CH ROH合成醇及酚RNH2RCRN RRCHRNHRHH胺化还原制胺药物合成基础药物合成基础 第七章第七章 还原反应还原反应 7.3 羰基（醛、酮）化合物的还原羰基（醛、酮）化合物的还原ArC ROArCROHArCROHH还原偶联制二醇2022-3-2127.3.1 羰基羰基(醛、酮醛、酮)化合物还原成烃化合物还原成烃有多种方法还原成烃：有多种方法还原成烃：K OClemmensen反应(Zn-Hg)CH2酸性条件Wolff

2、- -黄鸣龙反应N NH2CH2碱性条件催化剂/ H2CH2AlCl3/LiAlH4CH22022-3-2131. Clemmensen反应反应Clemmensen反应：反应：酸性条件下，用锌汞齐或锌粉还原醛基、酸性条件下，用锌汞齐或锌粉还原醛基、酮基为甲基或亚甲基的反应酮基为甲基或亚甲基的反应有两种历程解释：有两种历程解释：碳离子中间体历程：碳离子中间体历程：R CORZn, ClR CORZn ClHR COHRZnClH-H2OR C RZnCl不饱和或重排副反应产物2 ZnR C RZnClHRHC RZnClH-ZnClRH2C R2022-3-214R CORR COHRZn(e)

3、R COHRZn, H-H2OR C RZnR C RZnHR C RZnHR COHRZnHZn(e)H-Zn 2R C RHHR C RHH自由基中间体历程：自由基中间体历程：2022-3-215PhOEtOPhOEtOZn-Hg/HClClemmensen还原法适宜于还原法适宜于:与羰基共轭的双键则还原，与羰基共轭的双键则还原，几乎所有芳香脂肪酮；几乎所有芳香脂肪酮；反应物中羧酸、酯酰胺的羰基不受影响；反应物中羧酸、酯酰胺的羰基不受影响；孤立的双键业不受影响；孤立的双键业不受影响；与酯羰基共轭的双键则仅仅双键还原与酯羰基共轭的双键则仅仅双键还原CO-OEtOCOOEtZn-Hg/HCl-

4、OH, -NR2OZn-Hg/HClPhOZn-Hg/HClPh2022-3-216RCO3HHcollinsKMnO4HIO4Pb(OAc)4ArC ROArCROHArCROH还原偶联制二醇Zn-Hg/HCl2022-3-2172. Wolff-Kep-黄鸣龙还原反应黄鸣龙还原反应Wolff-Kep-黄鸣龙还原反应黄鸣龙还原反应: 醛、酮在强碱条醛、酮在强碱条件下与水合肼缩合成腙，进而放氮气分解转变为甲基件下与水合肼缩合成腙，进而放氮气分解转变为甲基或亚甲基的反应或亚甲基的反应RCRORCRNNH2NH2NH2NaOEt/或KOHRCH2R+N2ONNH2NH2NH2t-BuOK/DMSO

5、+N2其它例子见书其它例子见书 P3763772022-3-2183. 金属氢化物和催化氢化还原金属氢化物和催化氢化还原金属氢化物和催化氢化还原一般得到醇，金属氢化物和催化氢化还原一般得到醇，得烃的例子较少见得烃的例子较少见C6H5CC6H5OAlCl3/LiAlH4/Et2OC6H5CH2C6H5OOOH2/PdCl2/MeOHOO2022-3-2197.3.2 羰基羰基(醛、酮醛、酮)化合物还原成醇化合物还原成醇醛、酮易被多种化学还原剂醛、酮易被多种化学还原剂 (Na/ROH, Zn/NaOH, Fe/AcOH, Na2S2O4等等)：MeMeOOMeMeMeOHHOMe80%Na2S2O

6、4/C6H625 o, 3 hOZn/NaOH100-105 o, 10 hOH97%但最为广泛应用的还是但最为广泛应用的还是金属氢化物还原和催化氢化还原金属氢化物还原和催化氢化还原2022-3-21101. 金属氢化物为还原剂金属氢化物为还原剂金属氢化物已成为还原羰基化合物为醇的首选试剂，金属氢化物已成为还原羰基化合物为醇的首选试剂，该法羰基温和，选择性号，产率高该法羰基温和，选择性号，产率高常用的催化剂：常用的催化剂：LiAlH4, Li(Na,K)BH4新近也发展一些立体选择性还原试剂：硫代硼氢化钠新近也发展一些立体选择性还原试剂：硫代硼氢化钠(NaBH2S3)、氰基硼氢化钠、氰基硼氢化

7、钠(NaBH3CN)、三仲丁基硼、三仲丁基硼氢化锂氢化锂 (MeCH2(Me)CH)3BHLi2022-3-2111(1). 反应机理反应机理金属氢化物具有四氢铝离子金属氢化物具有四氢铝离子(AlH4-)或四硼离子或四硼离子(BH4-)结构，结构，这种复合阴离子具有亲核性，可向极性不饱和键中带正电的这种复合阴离子具有亲核性，可向极性不饱和键中带正电的碳离子进攻，继而发生氢负离子转移进行还原碳离子进攻，继而发生氢负离子转移进行还原 Page 379(2). 试剂的形成、性质及反应条件试剂的形成、性质及反应条件H BHHHCRRO+CHRROBH3H+CHRROH形成：形成：LiH+AlH3LiA

8、lH4LiH+BH3LiBH4NaH+BH3NaBH4KH+BH3KBH42022-3-2112LiAlH4 可还原的功能基团众多；可还原的功能基团众多；MBH4可还原的功能基团较少可还原的功能基团较少Page 409 表表75反应条件：反应条件：LiAlH4遇水、酸、羟基、巯基化合物可分解放出氢遇水、酸、羟基、巯基化合物可分解放出氢而形成相应的铝盐而形成相应的铝盐, 因而要求无水、无酸、无因而要求无水、无酸、无羟基、无巯基的化合物作溶剂羟基、无巯基的化合物作溶剂常用无水乙醚或常用无水乙醚或THF作溶剂作溶剂LiAlH44 H2OLiOH+Al(OH)3+4 H2LiAlH44 ROHLiAl

9、(OR)4+4 H2在反应结束后，可乙醇、含水乙醚或在反应结束后，可乙醇、含水乙醚或10氯化铵分氯化铵分解未反应完的氢化铝锂和还原物解未反应完的氢化铝锂和还原物还原能力：还原能力：2022-3-2113+LiAlH42 H2OLiAlO24 H2RCHOR4AlLi2 H2OLiAlO2RCHOHR4+加水应近于计算量，使其生成颗粒状沉淀的偏铝锂而加水应近于计算量，使其生成颗粒状沉淀的偏铝锂而便于分离；如果加水过多，则生成胶状的氢氧化铝，便于分离；如果加水过多，则生成胶状的氢氧化铝，形成乳化层而使分离困难，产物损失较多形成乳化层而使分离困难，产物损失较多LiAlO22 H2OLiOH+Al(O

10、H)32022-3-2114Li(Na,K)BH4与与LiAlH4 不同，不同，在常温遇水、醇稳定，不溶于乙醚在常温遇水、醇稳定，不溶于乙醚及及THF，能溶于水、甲醇、乙醇，故常选醇作溶剂，能溶于水、甲醇、乙醇，故常选醇作溶剂反应结束后，加稀酸分解还原物并使剩余的硼氢化反应结束后，加稀酸分解还原物并使剩余的硼氢化物生成硼酸，以便于分离物生成硼酸，以便于分离+KBH4HCl/3H2OB(OH)34 H2RCHOR4BKRCHOHR4+KCl+HCl/3H2OB(OH)3KCl+2022-3-2115(3). 应用实例应用实例OEtOONaBH4/EtOHOEtOHOOHOHLiAlH4/Et2O

11、其它例子见书其它例子见书P380-3812. 醇铝为还原剂醇铝为还原剂(Meerwein-Ponndorf-Verley 反应反应)将醛、酮等羰基化合物和异丙醇铝在异丙醇中共热时，将醛、酮等羰基化合物和异丙醇铝在异丙醇中共热时，可还原得到相应的醇，同时将异丙醇氧化成丙酮可还原得到相应的醇，同时将异丙醇氧化成丙酮O2NOAl(OPr-i)3/i-PrOHO2NOHCHOAl(OC2H5)3/EtOHCH2OHCH2BrOAl(OPr-i)3/i-PrOHCH2BrOH异丙醇铝是对脂肪族和异丙醇铝是对脂肪族和芳香族、酮类选择性很芳香族、酮类选择性很高的还原剂，高的还原剂，对分子中对分子中含有的烯键

12、、炔键、硝含有的烯键、炔键、硝基、缩醛、氰基及卤素基、缩醛、氰基及卤素等功能基不还原等功能基不还原2022-3-21163. 催化氢化还原催化氢化还原醛、酮的催化氢化一般还原成醇醛、酮的催化氢化一般还原成醇常用催化剂为常用催化剂为Raney镍和铂，钯的催化效果较差镍和铂，钯的催化效果较差CH2OHHOHOOHHOCHOH2/Raney Ni/H2O16-32 Kg/cm2, 60-120 o, pH 8.2-8.4CH2OHHOHOOHHOCH2OHRRORh(Ph3P)3Cl/OH-/H225 oRROH2022-3-21177.3.3 还原胺化反应还原胺化反应在还原剂存在下，羰基化合物与氨

13、、伯胺、仲胺发在还原剂存在下，羰基化合物与氨、伯胺、仲胺发生还原胺化反应，分别生成伯胺、仲胺或叔胺。生还原胺化反应，分别生成伯胺、仲胺或叔胺。1. 还原胺化反应还原胺化反应+- H2ORRORNH2RRNHROHRRNRHRRNHR常用还原剂：催化氢化，活泼金属与酸、金属氢化物、常用还原剂：催化氢化，活泼金属与酸、金属氢化物、甲酸及其衍生物甲酸及其衍生物当用甲酸类作还原剂时，反应称为当用甲酸类作还原剂时，反应称为Leuckat胺烷基化反应胺烷基化反应2022-3-21182. Leuckart反应反应Leuckart反应：反应：当用甲酸当用甲酸及其衍生物存在下，及其衍生物存在下，羰基羰基化合物

14、与氨、伯胺、仲胺发生还原胺化反应化合物与氨、伯胺、仲胺发生还原胺化反应+- H2ORRORNH2RRNHROHRRNRRRNHRHCOO HHCOORRNHRMeOHCOONH4180-185oCMeNH2伯胺2022-3-2119HCONMe2/HCOOHONMe2叔胺+CO2H2NHCHOHCOOH+NMeMeH2O+2022-3-21207.3.4 羰基化合物双分子还原偶联反应羰基化合物双分子还原偶联反应 羰基化合物的双分子还原偶联反应是合成羰基化合物的双分子还原偶联反应是合成 -二醇二醇(pinacols)的主要方法的主要方法ArC ROArCROHArCROHH还原偶联制二醇Ph CHOMe3SiClMgPhCCOSiMe3Me3SiOPhHHPhCCOHHOPhHHH2O90%Ph CHOTiCl4Zn/THFPhCCOHHOPhHH98%2022-3-2121+TiCl4Mg(Hg)76%MeMeOMeMeOMeMeOH OHMeMeHOMeMeOHMeMeH2COOMePhOMePhH2CO+TiCl4Mg(Hg)TiCl4Mg(Hg)TiCl4Mg(Hg)RCO3HHcollinsKMnO4HIO4Pb(OAc)42022-3-2122+PhCH2CHOTiCl4Mg(Hg)PhPhOOOHPhCHOHOHHOPhPhPh