第七章还原反应精

第七章还原反应精第1页，共139页，2023年，2月20日，星期一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生物还原第2页，共139页，2023年，2月20日，星期一一、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第3页，共139页，2023年，2月20日，星期一第4页，共139页，2023年，2月20日，星期一（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。第5页，共139页，2023年，2月20日，星期一（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-KishnerReduction第6页，共139页，2023年，2月20日，星期一2.亲电加成硼烷THFoptimallyprovidesuncomplexed,monomericBH3availableforreduction(orotherreactions).Inether(B2H6),orinthepresenceofamines(BH3•NR3),lessreactiveborane-complexesareformed第7页，共139页，2023年，2月20日，星期一第8页，共139页，2023年，2月20日，星期一（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。第9页，共139页，2023年，2月20日，星期一（2）硼烷对羰基化合物及含氮化合物的还原第10页，共139页，2023年，2月20日，星期一二自由基反应机理电子转移还原氢化还原机理第11页，共139页，2023年，2月20日，星期一氢解还原机理第12页，共139页，2023年，2月20日，星期一（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、偶氮化合物等第13页，共139页，2023年，2月20日，星期一（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，氢原子取代卤原子第14页，共139页，2023年，2月20日，星期一三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。第15页，共139页，2023年，2月20日，星期一一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。第16页，共139页，2023年，2月20日，星期一2.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。第17页，共139页，2023年，2月20日，星期一3.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。第18页，共139页，2023年，2月20日，星期一Polyani历程:第19页，共139页，2023年，2月20日，星期一Bond历程:(H转移)(歧化)第20页，共139页，2023年，2月20日，星期一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。第21页，共139页，2023年，2月20日，星期一1.催化氢化H2/RaneyNi;H2/CuCr2O4;PtO2;(Ph3P)RhClLindlar:Pd/CaCO3/Pb(OAc)2重点内容讲解第22页，共139页，2023年，2月20日，星期一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。第23页，共139页，2023年，2月20日，星期一2.溶解金属还原金属+酸：

Clemmensenreduction第24页，共139页，2023年，2月20日，星期一第25页，共139页，2023年，2月20日，星期一金属+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、PinacolCoupling第26页，共139页，2023年，2月20日，星期一PinacolCoupling第27页，共139页，2023年，2月20日，星期一BlancReduction溶解金属还原的一般过程：双电子化，双质子化。第28页，共139页，2023年，2月20日，星期一伯奇还原

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。第29页，共139页，2023年，2月20日，星期一反应机理：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第30页，共139页，2023年，2月20日，星期一Mechanism第31页，共139页，2023年，2月20日，星期一金属+非质子溶剂

AcyloinCondensationBenzene/Toluene第32页，共139页，2023年，2月20日，星期一Mechanism第33页，共139页，2023年，2月20日，星期一Example第34页，共139页，2023年，2月20日，星期一3.氢转移试剂还原第35页，共139页，2023年，2月20日，星期一第36页，共139页，2023年，2月20日，星期一（1）LAH第37页，共139页，2023年，2月20日，星期一羰基-醇第38页，共139页，2023年，2月20日，星期一酯-醇Lactone-diol第39页，共139页，2023年，2月20日，星期一Amide-AmineCarbamate-MethylatedAmine第40页，共139页，2023年，2月20日，星期一Epoxide-olNitrile-Amine第41页，共139页，2023年，2月20日，星期一AliphaticNitro-AmineHalolide-alkane第42页，共139页，2023年，2月20日，星期一DIBAL低温下将酯、内酯、腈还原为醛：第43页，共139页，2023年，2月20日，星期一（2）Red-AlNaAlH2(OCH2CH2OMe)2=REDAL-H第44页，共139页，2023年，2月20日，星期一（3）NaBH4第45页，共139页，2023年，2月20日，星期一第46页，共139页，2023年，2月20日，星期一第47页，共139页，2023年，2月20日，星期一第48页，共139页，2023年，2月20日，星期一第49页，共139页，2023年，2月20日，星期一第50页，共139页，2023年，2月20日，星期一NaBH4+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。第51页，共139页，2023年，2月20日，星期一第52页，共139页，2023年，2月20日，星期一思考题：第53页，共139页，2023年，2月20日，星期一第54页，共139页，2023年，2月20日，星期一（4）BH3第55页，共139页，2023年，2月20日，星期一4.Amalgam-derivedReducingAgents

(1)Na−Hg

JuliaOlefinSynthesis第56页，共139页，2023年，2月20日，星期一(2)Al−Hg

Cyclicketonesandaldehydesarereduced.Acyclicketonesareinert.第57页，共139页，2023年，2月20日，星期一Myers’AldehydeSyn.第58页，共139页，2023年，2月20日，星期一第59页，共139页，2023年，2月20日，星期一(3)Zn-Hg

第60页，共139页，2023年，2月20日，星期一5.OtherReductionMethods

(1)DiimideReduction第61页，共139页，2023年，2月20日，星期一第62页，共139页，2023年，2月20日，星期一Formation(generation)ofreagents(diimide)

第63页，共139页，2023年，2月20日，星期一第64页，共139页，2023年，2月20日，星期一（2）

Wolff-Kishnerreduction第65页，共139页，2023年，2月20日，星期一theuseofDMSOinsteadofglycolsasthereactionmediumcontainingKOt-Bu,followedbytheslowadditionofpreformedhydrazones,allowsthereductiontotakeplaceatroomtemperature(Crammodification)第66页，共139页，2023年，2月20日，星期一（3）Rosenmund还原(4)硫代缩醛/缩酮用RaneyNi还原第67页，共139页，2023年，2月20日，星期一（5）Nef反应第68页，共139页，2023年，2月20日，星期一

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。第69页，共139页，2023年，2月20日，星期一(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第70页，共139页，2023年，2月20日，星期一b:反应温度和压力第71页，共139页，2023年，2月20日，星期一c:溶剂的影响

溶剂:EtOH53%47%EtOH/HCl/H2O93%7%EtOH/KOH35-50%65-50%第72页，共139页，2023年，2月20日，星期一(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)第73页，共139页，2023年，2月20日，星期一(乙醇中制备P-2型，水中制备P-1型)第74页，共139页，2023年，2月20日，星期一顺式加氢第75页，共139页，2023年，2月20日，星期一(3)转移氢化(安宫黄体酮)第76页，共139页，2023年，2月20日，星期一用肼或二酰亚胺还原(C=C取代基增多，氢化明显下降)第77页，共139页，2023年，2月20日，星期一(用其他方法还原多导致二硫键断裂)第78页，共139页，2023年，2月20日，星期一

选择性还原末端及环外双键2均相催化氢化第79页，共139页，2023年，2月20日，星期一(饱和烃)3硼氢化反应第80页，共139页，2023年，2月20日，星期一

注:(1)反应速度:a>b>c第81页，共139页，2023年，2月20日，星期一(2)X=-OCH391%9%

当X为供电子基时，更有利单硼化物生成第82页，共139页，2023年，2月20日，星期一

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。第83页，共139页，2023年，2月20日，星期一(3)利用上述性质可制备醇或酮第84页，共139页，2023年，2月20日，星期一二芳烃的还原1催化氢化还原(抗胆碱药安胃灵中间体)第85页，共139页，2023年，2月20日，星期一供电子基双键在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86页，共139页，2023年，2月20日，星期一第87页，共139页，2023年，2月20日，星期一第88页，共139页，2023年，2月20日，星期一第三节醛酮的还原反应一还原成烃的反应第89页，共139页，2023年，2月20日，星期一1Clemmensen反应(Zn+HgCl25-10%)

有两种机理(略)第90页，共139页，2023年，2月20日，星期一(1)-酮酸及其酯还原成-OH，、-酮酸及其酯类还原成CH2

第91页，共139页，2023年，2月20日，星期一(2)孤立双键不受影响，与共轭双键被还原第92页，共139页，2023年，2月20日，星期一第93页，共139页，2023年，2月20日，星期一2Wolff-（Kishner）-黄鸣龙还原第94页，共139页，2023年，2月20日，星期一注：(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%)第95页，共139页，2023年，2月20日，星期一(85%)

第96页，共139页，2023年，2月20日，星期一(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。第97页，共139页，2023年，2月20日，星期一二还原成醛的反应

1金属氢化物还原剂(邻氯喘息定中间体)第98页，共139页，2023年，2月20日，星期一(避孕药炔诺酮中间体)第99页，共139页，2023年，2月20日，星期一(酮的反应活性大于、-不饱和醛、酮)第100页，共139页，2023年，2月20日，星期一9-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第101页，共139页，2023年，2月20日，星期一反应机理：其他氢化物，如：LiAlH4与之机理相同第102页，共139页，2023年，2月20日，星期一2醇铝还原剂(Meerwein-Ponndorf-Verley反应)第103页，共139页，2023年，2月20日，星期一第104页，共139页，2023年，2月20日，星期一(92%)(天麻素中间体)3催化氢化还原第105页，共139页，2023年，2月20日，星期一第四节羧酸及其衍生物的还原一酰卤的还原第106页，共139页，2023年，2月20日，星期一二酯和酰胺的还原1还原成醛第107页，共139页，2023年，2月20日，星期一

(心血管药物乳酸心可定中间体)

第108页，共139页，2023年，2月20日，星期一2还原成醛第109页，共139页，2023年，2月20日，星期一(96%)3双分子酯还原成偶姻第110页，共139页，2023年，2月20日，星期一(氯苯达诺)(地恩丙胺中间体)4酰胺还原成胺第111页，共139页，2023年，2月20日，星期一三腈的还原(凝血酸中间体)(VB6中间体)第112页，共139页，2023年，2月20日，星期一(不影响-NO2)第113页，共139页，2023年，2月20日，星期一四羧酸及酸酐的还原(加AlCl3起催化剂作用，否则不还原)第114页，共139页，2023年，2月20日，星期一(B2H6可还原COOH-CH2OH，对其他官能团无影响)第115页，共139页，2023年，2月20日，星期一第116页，共139页，2023年，2月20日，星期一电解还原第117页，共139页，2023年，2月20日，星期一(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还原剂第118页，共139页，2023年，2月20日，星期一(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)第119页，共139页，2023年，2月20日，星期一2其他金属还原剂(多巴胺中间体)(驱虫药甲胺苯脒中间体)第120页，共139页，2023年，2月20日，星期一二含硫化合物为还原剂(只还原一个-NO2，而保留另一个-NO2)第121页，共139页，2023年，2月20日，星期一第122页，共139页，2023年，2月20日，星期一三催化氢化还原(甲砜霉素中间体)第123页，共139页，