第七章还原反应(精)

1、Chapter 7Reduction Reaction 第一节第一节 不饱和烃的还原不饱和烃的还原一一 炔、烯的还原炔、烯的还原1 1 多相催化氢化多相催化氢化 常用的氧化常用的氧化catcat有：有：Ni(Ni(骨架骨架) )、PdPd、PtPt、载体载体Pd/C Pd/C 及及Pt/CPt/C。Pd / CaCO3 / H2 / 喹啉1kg / cm2, 30-370COHCH2OH(78%)OHCH2OH( (维生素维生素A A中间体中间体) )喹啉为抑制剂，可使喹啉为抑制剂，可使 C=CC=C而而不进一步还原不进一步还原a a：毒剂：毒剂(Poisons)(Poisons)和抑制剂和抑

2、制剂(Inhibitors)(Inhibitors)C CC C (1) (1) 影响氢化反应速度和选择性的因素影响氢化反应速度和选择性的因素Raney Ni / H2100kg / cm2O250C1200C2600COOHOHb:b:反应温度和压力反应温度和压力c:c:溶剂的影响溶剂的影响 溶剂溶剂: EtOH 53% 47%: EtOH 53% 47% EtOH/HCl/H EtOH/HCl/H2 2O 93% 7%O 93% 7% EtOH/KOH 35-50% 65-50% EtOH/KOH 35-50% 65-50%(2) (2) 炔、烯的选择性加氢及立体化学炔、烯的选择性加氢及立

3、体化学( (避孕药双炔失磺酯中间体避孕药双炔失磺酯中间体) )( (位阻小的一面加氢位阻小的一面加氢) )Ni2B(P-2) / H2Ph(95%)CCCH3H2N-CH2CH2-NH2CCCH3HHNiBH4 / NaOHaq,EtOH / 250C+Ni(OCOCH3)2Ni2BH2( (乙醇中制备乙醇中制备P-2P-2型，水中制备型，水中制备P-1P-1型型) )(98%)Ni2B(P-2) / H2CHCH2EtOHCH2CH3Raney Ni / H2RRHHPd / CaCO3 / H2 /DMF / 喹啉硫2kg / cm2, 50-550COHOHOHOHCONH2ClN(CH

4、3)2OOOCH2(58%)OHOHOHOHCONH2N(CH3)2OOOHCH3顺式加氢顺式加氢+Pd-C / EtOH5h(65%)OCH3CH3CHOOCOOCH3CH3CHOOCO(3) (3) 转移氢化转移氢化( (安宫黄体酮安宫黄体酮) )+HCCHHHHNNHCCNNCCNNPhPhCu2 + 空气PhPh(80%)CCCH2CH2NH2NH2(69%)CHCH3CH2(CH2)8COOHK3Fe(CN)6(CH2)9NH2NH2COOH用肼或二酰亚胺还原用肼或二酰亚胺还原 (C=C (C=C取代基增多，氢化明显下降取代基增多，氢化明显下降) ) (93%)CH2CHCH2SSC

5、HCH2CH2C7H7SO2NHNH2C3H7SSC3H7(用其他方法还原多导致二硫键断裂用其他方法还原多导致二硫键断裂)(90%)(Ph3P)3RhCl / H2 / PhHOHOH 选择性还原末端及环外双键选择性还原末端及环外双键2 2 均相催化氢化均相催化氢化(94%)(Ph3P)3RhCl / H2OCH3H2CCCH3OCH3CHCH3CH3+HCCBH3BH2CCCCBH2H+3H2O2 / NaOH（醇）BCCHH3OH2OOHB(OH)3CCHHBCCH( (饱和烃饱和烃) )3 3 硼氢化反应硼氢化反应 注注: : (1) (1)BH3n-BuCH=CH2an-BuCH2CH

6、2BH2n-BuCH=CH2bn-BuCH=CH2c(n-BuCH2CH2)2BH(n-BuCH2CH2)3B反应速度反应速度:abc:abc2+XCHCH2BH3XCHCH2CH2BCH3XB(2)(2) X=-OCH X=-OCH3 3 91% 9% 91% 9% 当当X X为供电子基时，更有利单硼化物生成为供电子基时，更有利单硼化物生成i-PrMei-Pri-Pr+CHCCHHBH3CH2CH3BCHCH2CH3BMeMe2CHCH2BH 57% 43%57% 43% 95% 5% 95% 5%当烯烃碳原子上取代基数目相等时，取当烯烃碳原子上取代基数目相等时，取代基的位阻对反应结果影响较

7、大。代基的位阻对反应结果影响较大。3n-C8H17H2O2 / NaOH(95%)3n-C8H17CH2CH2CHCH2BH3H2OOH250C22B3H6 / Et2OCrO3 / H3O / EtOH(78%)OCH3BH250CCH3CH3(3) (3) 利用上述性质可制备醇或酮利用上述性质可制备醇或酮PtO2 / H2 / AcOH3kg / cm2 ,250C(100%)COOHCH2CH2COOH90kg / cm2 , 250CPtO2 / H2 / EtOHPh(60%)COHCOOHCOHCOOH二二 芳烃的还原芳烃的还原 1 1 催化氢化还原催化氢化还原( (抗胆碱药安胃灵

8、中间体抗胆碱药安胃灵中间体) )Na / NH3 / EtOH(95%)COOHCOOHLi / NH3 / EtOH(88%)CH3CH3供电子基双键在供电子基双键在2 2，5 5位形成位形成吸电子基双键在吸电子基双键在1 1，4 4位形成位形成且吸电子基有利于还原，故为且吸电子基有利于还原，故为C C 离子历程。离子历程。2 2 化学还原法化学还原法+e(Na)e(Na)HHHHNH3HHNH3HHHHHH 环上有给电子取代环上有给电子取代基时，反应速率减慢。基时，反应速率减慢。 环上有吸电子取代环上有吸电子取代基时，反应速率加快。基时，反应速率加快。Li / NH3 / EtO(50%)

9、- 400COHHCH3OHOCH3OHCOCH2NH2NCCH2第二节第二节 醛酮的还原反应醛酮的还原反应一一 还原成烃的反应还原成烃的反应1 Clemmensen反应反应 (Zn+HgCl2 5-10%)PhZn-Hg / HCl / Tol(90%)Ph(CH2)2COOH(CH2)3COOHOCCOOEtZn-Hg / HClCOOEtCH3OHCHOCCH3COOEtCOOEtZn-Hg / HClCH3CH3OCCH2CH2CH2(1) -(1) -酮酸及其酯还原成酮酸及其酯还原成-OH-OH， 、 - -酮酸酮酸及其酯类还原成及其酯类还原成CHCH2 2 PhPhZn-Hg /

10、HClCH3CH3OCCHCHCH2CH2CH2COOEtPhPhZn-Hg / HClCOOEtCHCHCH2CH2 (2) (2) 孤立双键不受影响，与孤立双键不受影响，与 共轭双键被还原共轭双键被还原COZn / HCl /Et2O0-50C(84%)OHHREtONa or KOHRR+RH2NNH2N2CORCNNH2RCH22 Wolff-2 Wolff-（KishnerKishner）- -黄鸣龙还原黄鸣龙还原注：注：(1) (1) 黄鸣龙改进黄鸣龙改进: :加二聚醇乙二醇加二聚醇乙二醇(DEG)(DEG)或三聚乙二醇或三聚乙二醇(TEG)(TEG)将生成的水带将生成的水带出，使

11、收率提高许多。出，使收率提高许多。CHOCH3CH3CH380% H2NNH2 H2O / KOHCH3CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH3(80%)(80%)85% H2NNH2 H2O / KOH / TEG180-2000CCH3HOCOCH3HOCH2 (85%) (85%) (95%)PhPhDMSOPhPh +CPh2t-BuOKCOH2NNH2NNH2CH2N2(2) (2) 对高温或强碱敏感的基团，不对高温或强碱敏感的基团，不能采用上述方法。先转变成腙，再能采用上述方法。先转变成腙，再还原。还原。KBH4 / CH3OH250C, 5h(86%)CH2CHOCClBrCH

12、2ClBrOH二二 还原成醇的反应还原成醇的反应 1 1 金属氢化物还原剂金属氢化物还原剂( (邻氯喘息定中间体邻氯喘息定中间体) )KBH4 / EtOHCCHOHOOHCCHOH(避孕药炔诺酮中间体避孕药炔诺酮中间体)NaBH4 / EtOHOOHOO( (酮的反应活性大于酮的反应活性大于 、 - -不饱和醛、酮不饱和醛、酮) )(1) 9-BBN / THF, 00C(2) H2NCH2CH2OH(95%)OCH3COOC2H5CH3COOC2H5OH9-BBN9-BBN：9-9-硼双环硼双环33，3 3，11壬烷，可壬烷，可迅速还原迅速还原 、 - -不饱和醛、酮，而不饱和醛、酮，而不

13、影响分子中其他易还原基因不影响分子中其他易还原基因反应机理：反应机理：RRCO+NaBH4(H-)RRCHOBH3NaROHRRCHOH+NaBH3OR其他氢化物，如：其他氢化物，如：LiAlHLiAlH4 4与之机理相同与之机理相同-HOPr - ii - ProC1C2Al(OPr - i )3C1C2i - ProOCH2PNO2NHAcAlHOHC6H4OCH2PNO2NHAcHC6H4O2 2 醇铝还原剂醇铝还原剂(Meerwein-Ponndorf-(Meerwein-Ponndorf-VerleyVerley反应反应) )C1C2C1C2CH2OHPNO2NHAcHC6H4HOH

14、CH2OHPNO2NHAcHC6H4HOHi - ProC1C2-Me2C=Oi - ProC1C2COAlCH2PNO2NHAcHC6H4OOMe2HOAlCH2PNO2NHAcHC6H4OHH2ORaney - Ni / EtOH5kg /cm2, r, tOCH2OAcAcOOAcCHOOOAcCH2OHOAcOOAcCH2OOAcOAc(92%)(92%) ( (天麻素中间体天麻素中间体) )3 3 催化氢化还原催化氢化还原 金属+ NH3 (l): 一般溶解金属还原；对炔烃还原为反式烯 金属 + NH3 (l) + 质子溶剂：Birch还原 金属+醇：Blanc reduction、

15、Pinacol Coupling4 4 溶解金属还原溶解金属还原Pinacol CouplingBlanc Reduction 溶解金属还原的一般过程：双电子化，双质子化。MeOMeOMeOMeOMeOMeOH2 / Pd-BaSO4 / Tol喹啉硫(84%)ClCOCHO(63%)NO2ClCOO2NLiAlHOC(CH3)33NO2O2NCHO第三节第三节 羧酸及其衍生物的还原羧酸及其衍生物的还原一一 酰卤的还原酰卤的还原NaBH4 / AlCl3(84%)NO2CH2OHCOORO(CH2CH2OCH3)2NO2NaBH4 / RCONHPh1000C,5h(89%)CH2OHCOOC

16、H3NCNCH3NC二二 酯和酰胺的还原酯和酰胺的还原 1 1 还原成醛还原成醛 Rosenmund还原还原COOEtNa / EtOH / AcOEt85-900C, 1-2h(78%)CH2CH2CHCH2CHOHBouveault-Blanc反应COOEtNa / EtOHCH3NCHCH2CH3CH3CH3NCHCH2CH3CH3CH2OH ( (心血管药物乳酸心可定中间体心血管药物乳酸心可定中间体) ) COOC4H9-nAlH( i-C4H9)2(86%)COOC4H9-nCHOCHO2 2 还原成醛还原成醛(86%)LiAlH2 (OC2H5)2ClCON(CH3)2ClCHOM

17、eO(1) Na / Liq / NH3 / Et2O(2) H3OMeOHCH2COOCH3COOCH3OHO (96%) (96%)(1) Na / 二甲苯(2) HOAcCOOEtCOOEtCHO(CH2)321400C(CH2)32COH3 3 双分子酯还原成偶姻双分子酯还原成偶姻PhLiAH4 / THFPh(80%)CH3NCH2NHCHCOCH2CH3NCH2CHCH2NHCH2CH3CH3PhPhLiAH4 / Et2O / HCl4hPhPhHOCH2CCOCH3CH3NHOCH2CCH2CH3CH3NHCl ( (氯苯达诺氯苯达诺) )( (地恩丙胺中间体地恩丙胺中间体)

18、)4 4 酰胺还原成胺酰胺还原成胺COOMeH2 / Raney-Ni / CH3OH NH31kg / cm2 , 250CCOOMeNCH2NCH2H2 / 5%Pd-C / H2O-HCl1.5kg / cm2, 25-300C(70%)CH3NHCH2CH2ClCNOH3CO2NCH3NCH2OH3CH2NNH2三三 腈的还原腈的还原( (凝血酸中间体凝血酸中间体) ) (VB6 (VB6中间体中间体) )B2H6 / THFCNNO2250CNO2CH2NH2KBH4 / PdCl2 / MeOHr. t.(90%)CH2NH2CN( (不影响不影响-NO-NO2 2) )LiAlH

19、4 / Et2O(93%)COOH(CH3)3CH2OHC(CH3)3C四四 羧酸及酸酐的还原羧酸及酸酐的还原NaBH4 / AlCl3(82%)O2NCOOHO2NCH2OH( (加加AlClAlCl3 3起催化剂作用，否则不还原起催化剂作用，否则不还原) )B2H6 / THF(92%)COOHIICH2OH(94%)20-250C,2hB2H6 / THF2O2NCOOHCH2O2NCH2CH2OHCOOEtCOOEt(88%)-180C, 10hB2H6 / THFHOOOHO(CH2)4(CH2)4CH2 (B (B2 2H H6 6可还原可还原COOH-CHCOOH-CH2 2OH

20、OH，对其他官，对其他官能团无影响能团无影响) )(60%)LiAlH4 / (n-C4H9)2OOOOCH2OHCH2OHNaBH4 / THF250C, 1h(97%)(成内酯)OOOZn-HOAcOOOO电解(91%)COOHCH2OHHg(100%)CH2(CH3)2NNPbH(CH3)2CO(96%)CH2PbHNH2CNPb / Pb-15%H2SO410A, 27.5V,300C(78%)COOHOHNH2NH2CH2电解还原电解还原Fe / H2O / HCl3h(93%)ClCH3NH2NO2ClCH3( (双氯咪唑青霉素钠中间体双氯咪唑青霉素钠中间体) ) 第四节第四节 硝

21、基化合物的还原硝基化合物的还原一一 活泼金属还原剂活泼金属还原剂1 Fe1 Fe还原剂还原剂(70%)Fe / HCl / FeCl31hCH3CONO2NH2CH3CHCH3COCH3CH(60-70%)10-150C, 30minFe / H2O / HClONH2N NOOONO( (甲氧非那明中间体甲氧非那明中间体) ) ( (痢特灵中间体痢特灵中间体) )( (不影响其他不饱和官能团不影响其他不饱和官能团) )MeOZn / HCl / EtOH-H2O80-850C, 3hMeO(70%)CH2CH2NH2HONO2CH2CH2HOHCl2 2 其他金属还原剂其他金属还原剂Sn /

22、 HCl(65%)CH3CH3O2NCH3N(CH3)2800CHClH2NCNCH3NCN( (多巴胺中间体多巴胺中间体) ) ( (驱虫药甲胺苯脒中间体驱虫药甲胺苯脒中间体) )EtONa2S2 / H2O138-140 0C, 12h(95.5%)EtONH2NO2二二 含硫化合物为还原剂含硫化合物为还原剂Na2S2 / NH4Cl80-850C(61%)O2NHONO2HONO2H2N( (只还原一个只还原一个-NO-NO2 2，而保留另一个，而保留另一个-NO-NO2 2) )Na2S2O4 / H2O30-400C, 30minOONH2NO2COONaNHHNOOCOONaNHH

23、N(84.5%)HClNH2OONHHNCOOHH2 / Pd-CaCO340-450C,2kg / cm2(98%)CHOHCH2OHO2NCNHCH3OCHH2NCHOHCH2OHCNHCH3OCH三三 催化氢化还原催化氢化还原( (甲砜霉素中间体甲砜霉素中间体) )Raney Ni / H2, Ni / H2N-NH2室温, 2h(85%)OHOONO2COOHOHOONO2( (异硫氰酸荧光素中间体异硫氰酸荧光素中间体) ) 第五节第五节 氢解反应氢解反应一一 脱卤氢解脱卤氢解 活性位置的卤素易发生氢解活性位置的卤素易发生氢解Raney Ni / H2 / EtOH- KOH1kg /

24、 cm2, 250C47ClNClOHHClNOHN N吸电子作用使吸电子作用使4 4位位C C电子电子云密度较云密度较7 7位低，易氢解位低，易氢解Zn / HCl(90%)O(CH2)2CCOOH(CF2)2OCCOOHLiAlH4 / Et2O(80%)NH2CH3CF3NH2Pd-C / H2 / THF(81%)OHOCH3OCH2IOHOCH3OH3CONHCH2NCH2NCH2RR1CH2R二二 脱苄氢解脱苄氢解10% Pd-C / H2 / EtOH1kg / cm2, 250C(62%)PhPhPhOCH2CH2CH3NHCH3HOCH2NHH脱苄活性顺序：脱苄活性顺序：Pd

25、-C / H2 / AcOEt1kg / cm2, 250CPhPhPhPhPhOOOOOCH2CH2COOOOCH2COHPhMeMeMeMe Pd-C / H2 / EtOHNHCOOONSCH2RNHCOOONSHR( (前列腺素前列腺素F F2 2 中间体中间体) ) 58%) 58%)(82%)LiAlH4 / AlCl3(90%)(10%)(5%)(95%)(71%)+CH3CH2CH2OHOHOCH3C6H5CHCH2LiAlH4AlCl3LiAlH4C6H5CHC6H5CHC6H5CH2OHCH2C6H5OH三三 开环氢解开环氢解+(1) B2H6 / LiBH4 / THF(

26、2) H2SO4 -THF(72%)(28%)88%HOCH3CH3HOOCH3Pt - C / H21atm, 500CCHCH2C2H5CH3CH2CHC2H5CH3Raney Ni / H2 /dino(82%)NH2N(CH3)2HCCH2(CH3)3C600CRnaey - Ni(75%)H2NCH3NNHSO2NNN四四 脱硫氢解脱硫氢解/ BF3 - Et2ORnaey Ni / EtOH回流( (74%)OSSHSHSNaNO2 / HCl5-200C(84%)NH2COOH00CNa2SN2ClCOOHCOOHCOOHSSZn / HOAc(84%)SHCOOHPh3P / H2O / Dion(77%)2NO2SSO2NO2NSH250CRLZL ： 大M ： 中S ： 小LOZROSMRSMR第六节第六节 不对称还原反应不对称还原反应一一 - -手性醛、酮的不对称还原手性醛、酮的不对称还原(Cram(Cram规则规则) )最优势构象，原因：对最优势构象，原因：对O O结合，增结合，增加了体积，因而使加了体积，因而使C=O-C=O-，Z Z位于位于M M、S S中间而与中间而与L L成反式，此时构象最稳成反式，此时构象最稳定。定。+(1) RZ(2) H2ORLRLRLRRCCOOHSMCCSMCCSMOHRLRO