第七章 还原反应( 精)

第七章还原反应Chapter7ReductionReaction有机物分子中碳原子总的氧化态(OxidationStete)降低的反应为还原反应，即加上H或减少O。三大类：①催化氢化多相催化氢化(HeterogeneousHydrogenation)均相催化氢化(HomogeneousHydrogenation)②化学还原③生物还原一、电子反应机理亲核加成（1）金属复氢化物对羰基化合物的还原LAHNaBH4LiBH4KBH4NaBH3CN各种烷氧基硼氢化物第一节还原反应机理（2）金属复氢化物对含氮化合物的还原脂肪族硝基化合物可被LAH还原为胺；芳香族硝基化合物可被LAH还原为偶氮化合物；硫代硼氢化钠可还原硝基化合物为胺；硼氢化钠可还原亚胺、烯胺。（3）烷氧基铝对羰基化何物的还原即Meerwein-Ponndorf-VerleyReduction（4）甲酸及其衍生物对羰基化合物的还原胺化经过Shiff碱后还原（5）水合肼对醛、酮的还原即Wolff-KishnerReduction2.亲电加成硼烷THFoptimallyprovidesuncomplexed,monomericBH3availableforreduction(orotherreactions).Inether(B2H6),orinthepresenceofamines(BH3•NR3),lessreactiveborane-complexesareformed（1）硼烷对烯烃的还原顺式加成，四中心过渡态，硼原子加到取代较少的碳上。（2）硼烷对羰基化合物及含氮化合物的还原二自由基反应机理电子转移还原氢化还原机理氢解还原机理（1）碱金属对芳香族化合物的还原即Birch还原（2）活泼金属对羰基化何物的还原Clemmensen还原、Blanc还原、偶姻缩合、Pinacol偶联（3）活泼金属对含氮化合物的还原硝基化合物、肟、偶氮化合物等（4）硫化物或含氧硫化物对含氮化合物的还原

前者为电子供体（5）活泼金属作用下的氢解反应2.自由基取代还原R3SnH作用，使碳卤键断裂，氢原子取代卤原子三非均相催化氢化反应1基本原理非均相催化氢化的五个连续步骤①:作用物分子向催化剂界面扩散;②:作用物分子向催化剂表面吸附(物理和化学);③:作用物分子向催化剂表面发生化学反应;④:产物分子在催化剂表面解吸;⑤:产物分子由催化剂界面向介质扩展。一般决速步骤主要为吸附和解吸两步：(1)物理吸附和化学吸附:物理吸附(范德华吸附):作用物分子在cat表面浓集，为物理作用力，无选择性多分子吸附。化学吸附：化学键引起，形成新的化学键，生成活化吸附中间物，降低活化能，使氢化进行。2.活化中心cat表面晶格上有很高活性的特定部位，如：原子、离子、有若干原子有规则排列而成的一个小区域。作用物分子结构与活性中心结构间有一定的几何对应关系，才能发生化学吸附，表现出催化活性。3.多相催化氢化反应历程(1)H2在cat表面活性中心发生化学吸附;(2)C=C+cat-络合物;(3)活化的H半氢化状态中间物;(4)H2进行顺式加成烷烃。Polyani历程:Bond历程:(H转移)(歧化)Bond历程较Polyani历程进步，可以解释H交换，C=C位置异构及顺反异构现象。但不能解释活性中心的本质及不同cat具有不同活性的结果。1.催化氢化H2/RaneyNi;H2/CuCr2O4;PtO2;(Ph3P)RhClLindlar:Pd/CaCO3/Pb(OAc)2重点内容讲解Wilkinsoncat.(Ph3P)RhCl-通常只还原位阻最小的双键；加入Ph3P不但能够促进催化剂在有机溶剂中的溶解度，而且使其更具空间效应。2.溶解金属还原金属+酸：

Clemmensenreduction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：Blancreduction、PinacolCouplingPinacolCouplingBlancReduction溶解金属还原的一般过程：双电子化，双质子化。伯奇还原

金属钠溶解在液氨中可得到一种蓝色的溶液，它在醇的存在下，可将芳香化合物还原成1，4-环己二烯化合物，该还原反应称为伯奇还原。NaNH3(l)C2H5OH1K、Li能代替Na，乙胺能代替氨；2卤素、硝基、醛基、酮羰基等对反应有干扰。反应机理：Na+NH3Na++（e-)NH3CH3OH-CH3O-(e-)NH3CH3OH自由基负离子溶剂化电子自由基负离子

环上有给电子取代基时，反应速率减慢。环上有吸电子取代基时，反应速率加快。金属钠溶解在液氨中可得到一种蓝色的溶液，这是由钠与液氨作用生成的溶剂化电子引起的Mechanism金属+非质子溶剂

AcyloinCondensationBenzene/TolueneMechanismExample3.氢转移试剂还原（1）LAH羰基-醇酯-醇Lactone-diolAmide-AmineCarbamate-MethylatedAmineEpoxide-olNitrile-AmineAliphaticNitro-AmineHalolide-alkaneDIBAL低温下将酯、内酯、腈还原为醛：（2）Red-AlNaAlH2(OCH2CH2OMe)2=REDAL-H（3）NaBH4NaBH4+CeCl3能区别醛羰基和酮羰基，选择性还原活性小的羰基。通常认为醛基先作为水合物被保护，这种水合物通过与铈离子络合而稳定。思考题：（4）BH34.Amalgam-derivedReducingAgents

(1)Na−Hg

JuliaOlefinSynthesis(2)Al−Hg

Cyclicketonesandaldehydesarereduced.Acyclicketonesareinert.Myers’AldehydeSyn.(3)Zn-Hg

5.OtherReductionMethods

(1)DiimideReductionFormation(generation)ofreagents(diimide)

（2）

Wolff-KishnerreductiontheuseofDMSOinsteadofglycolsasthereactionmediumcontainingKOt-Bu,followedbytheslowadditionofpreformedhydrazones,allowsthereductiontotakeplaceatroomtemperature(Crammodification)（3）Rosenmund还原(4)硫代缩醛/缩酮用RaneyNi还原（5）Nef反应

第二节不饱和烃的还原一炔、烯的还原1多相催化氢化

常用的氧化cat有：Ni(骨架)、Pd、Pt、载体Pd/C及Pt/C。(维生素A中间体)喹啉为抑制剂，可使C=C而不进一步还原a：毒剂(Poisons)和抑制剂(Inhibitors)(1)影响氢化反应速度和选择性的因素b:反应温度和压力c:溶剂的影响

溶剂:EtOH53%47%EtOH/HCl/H2O93%7%EtOH/KOH35-50%65-50%(2)炔、烯的选择性加氢及立体化学(避孕药双炔失磺酯中间体)(位阻小的一面加氢)(乙醇中制备P-2型，水中制备P-1型)顺式加氢(3)转移氢化(安宫黄体酮)用肼或二酰亚胺还原(C=C取代基增多，氢化明显下降)(用其他方法还原多导致二硫键断裂)

选择性还原末端及环外双键2均相催化氢化(饱和烃)3硼氢化反应

注:(1)反应速度:a>b>c(2)X=-OCH391%9%

当X为供电子基时，更有利单硼化物生成

57%43%95%5%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大。(3)利用上述性质可制备醇或酮二芳烃的还原1催化氢化还原(抗胆碱药安胃灵中间体)供电子基双键在2，5位形成吸电子基双键在1，4位形成且吸电子基有利于还原，故为C离子历程。2化学还原法第三节醛酮的还原反应一还原成烃的反应1Clemmensen反应(Zn+HgCl25-10%)

有两种机理(略)(1)-酮酸及其酯还原成-OH，、-酮酸及其酯类还原成CH2

(2)孤立双键不受影响，与共轭双键被还原2Wolff-（Kishner）-黄鸣龙还原注：(1)黄鸣龙改进:加二聚醇乙二醇(DEG)或三聚乙二醇(TEG)将生成的水带出，使收率提高许多。(80%)(85%)

(2)对高温或强碱敏感的基团，不能采用上述方法。先转变成腙，再还原。二还原成醛的反应

1金属氢化物还原剂(邻氯喘息定中间体)(避孕药炔诺酮中间体)(酮的反应活性大于、-不饱和醛、酮)9-BBN：9-硼双环[3，3，1]壬烷，可迅速还原、-不饱和醛、酮，而不影响分子中其他易还原基因反应机理：其他氢化物，如：LiAlH4与之机理相同2醇铝还原剂(Meerwein-Ponndorf-Verley反应)(92%)(天麻素中间体)3催化氢化还原第四节羧酸及其衍生物的还原一酰卤的还原二酯和酰胺的还原1还原成醛

(心血管药物乳酸心可定中间体)

2还原成醛(96%)3双分子酯还原成偶姻(氯苯达诺)(地恩丙胺中间体)4酰胺还原成胺三腈的还原(凝血酸中间体)(VB6中间体)(不影响-NO2)四羧酸及酸酐的还原(加AlCl3起催化剂作用，否则不还原)(B2H6可还原COOH-CH2OH，对其他官能团无影响)电解还原(双氯咪唑青霉素钠中间体)

第五节硝基化合物的还原一活泼金属还原剂1Fe还原剂(甲氧非那明中间体)(痢特灵中间体)(不影响其他不饱和官能团)2其他金属还原剂(多巴胺中间体)(驱虫药甲胺苯脒中间体)二含硫化合物为还原剂(只还原一个-NO2，而保留另一个-NO2)三催化氢化还原(甲砜霉素中间体)(异硫氰酸荧光素中间体)

第六节氢解反应一脱卤氢解

活性位置的卤素易发生氢解N吸电子作用使4位C电子云密度较7位低，易氢解二脱苄氢解脱苄活性顺序：(前列腺素F2

中间体)58%)三开环氢解四脱硫氢解第七节不对称还原反应一-手性醛、酮的不对称还原(Cram规则)最优势构象，原因：对O结合，增加了体积，因而使C=O-，Z位于M、S中间而与L成反式，此时构象最稳定。若羰基-手性碳上有-OH、-NH2等富电子基团，则可通过氢键与羰基成环。如