13.4.2 醛、酮的还原反应-1

相对于LiAlH4，烷氧基取代的氢化锂铝还原性降低，可以选择性地进行还原反应：
CH3COO
COCH3
LiAlH(OBu-t)3
THF, 0~5oC
H2O CH3COO
OH CHCH3
NaBH4 ： a) 还原能力较弱，通常只还原酰卤和醛、酮。 b) 对分子中的 C=C、C≡C、 COOH、 COOR 、 ‒NO2、‒ C≡N 等基团和1o RX (一级卤代烃)等无影响； c) 反应须在质子溶剂(碱性水溶液或醇溶液)中进行。 d) 常用于还原醛、酮和酰卤等的选择性还原，反应速度快且安全。
200oC
RCH2R'
HO(CH2CH2O)2H 回流3~4hr
——Wolff–Kishner–Huang Minlon还原
反应机理：
R
C O + H2N NH2 R'
R
C N NH2 R'
R
OH
C N NH2 R'
R C N NH
R'
R C N NH
R'
H+
R CH
R'
N NH
:B
R CH
R'
(可能的)反应机理：
络合

R2C O + Al[OCH(CH3)2]3
R2C O Al[OCH(CH3)2]3
R
O
Oi-Pr
C R
H
Al Oi-Pr
O
C
H3C CH3
R
O
Oi-Pr
C R
H
Al Oi-Pr
O
C
H3C CH3
在反应体系中加入过量的异丙醇，新生成的醇铝可
以和异丙醇交换，再生成异丙醇铝，继续进行还原。
CH3 CH3
H2SO4
O
-H2O
CH3 C
CH3 C CH3
CH3 O
2
O
1) Mg-Hg, 苯 2) H2O
H2SO4
OH OH
二、羰基还原成亚甲基 1. Clemmensen 还原： 醛/酮与锌汞齐(Zn-Hg)及浓 HCl 一起回流，羰基
被还原成亚甲基：
Zn-Hg, 浓HCl
CO
CH2
反应机理：
2
C
Mg
O
O
O
二聚
C+C
OH OH H2O R C C R
R' R'
O Mg+O+ CC
H3O+
OH OH CC
自由基负离子
二元醇的盐
应用实例：
O
2 CH3
C
CH3
1) Mg, 苯 2) H2O
CH3 CH3
Al2O3, CH2 C C CH2
OH OH
-H2O
CH3 C C CH3
醇盐
R H2O R' C OH + HOAlH3 Li
H
进攻基团为：AlH4（或者 BH4 ） (NaBH4, LiAlH4)
LiAlH4 ： a) 还原性较强，可以还原醛、酮，羧酸及各种羧酸衍生物，产物均为相应的醇)； 常用于羧酸及其衍生物的还原反应。 b) 还可还原 ‒NO2、‒C≡N 等基团和卤代烃 RX，但对 C=C、C≡C 不起作用； c) 在水中会分解，因此一般在无水的醚中进行。
反应机理：
RCHO
M HA
RCH2OH
COM
CO
C O HA C OH 自由基
自由基负离子 M
C OH HA
负离子
CH OH
2) 双分子还原：
在活泼金属(Na、Al、Mg、Zn 或低价 Ti 试剂等)的作用下，酮在非
O M
2 R C R' 或 TiCl4/M
EtOOC
CHO
NaBH4
EtOH
EtOOC
CH2OH
2) 醛、酮还原反应的立体化学问题： 当羰基 C=O 的 -C 为手性 C 原子时，反应的立体化学符合Cram规则。
H3C HC C6H5
O
C
LiAlH4
CH3 Et2O
(S)-3-苯基-2-丁酮 (S)-3-phenylbutan-2-one
直立键取代基 R 空间位阻大，则倾向于按(a)反式进行，产物以羟基 –OH
处于直立键的动力学产物为主。
Me Me
Me
O
NaBH4 (CH3)2CHOH
Me H3O+ Me
Me
OH
Me
H + Me
64%
Me
H OH
36%
如果没有直立键位阻的影响，或者羰基两侧的立体环境接近时，则反应按(b)方式进行，
R C
R
O + (CH3 CH O)3Al CH3
R
O
( CH R
O)3Al + CH3CCH3 H+ R
CH OH
注意：
R
a) 异丙醇铝具有高度选择性和专一性，对分子中的 C=C、C≡C 和其它易被还原的
基团都不起作用，只与 C=O 发生反应。
b) 反应可逆，须不断蒸出体系中生成的丙酮，使反应朝产物方向进行。
Et2O
H2O H3O+
1) 反应机理——亲核加成。(因此对 C=C 无影响。)
CH2OH OH
:
H M+ CO
H
C
O
M+
H2O H+
醇盐
H C OH + MOH
R
:
络合
C O + LiAlH4
R'
R C OLi
R'
R
C OLi + AlH4 R'
R R' C O Li
H AlH3
R R' C
H
OAlH3 Li
6RCHO + B2H6
2(RCH2O)3B H2O 6RCH2OH + B(OH)3
不饱和醛/酮还原时，先还原羰基，再与C=C双键加成，氧化水解后得到二醇。
O
B2H6 THF, 0oC
H OBH2
B2H6
H2O2, NaOH THF/H2O, 25oC
OH OH
4. Meerwein-Poundorf 还原 (—— Oppenauer 氧化的逆反应)
13.4.2 醛、酮的还原反应
羰基的还原
醛、酮的羰基可以被还原成醇羟基(–CH2OH，
–CHOH)，或者亚甲基(–CH2–) ，或发生双 分子偶联还原生成频哪醇。
一、羰基还原成醇羟基 1. 催化加氢还原：
在 Pt、Pd、Ni 等催化作用下，加氢还原：
O
R
C
H(R)
H2 Pt, 压力,
OH R CH H(R) 一级(二级)醇
催化加氢往往需要在一定的温度和压力条件下才能
进行；最常用的溶剂是醇；顺式加氢。
催化加氢是强还原条件，若分子中有C=C、C≡C、‒NO2、‒ C≡N、‒COOR
等基团，则也被还原。
不饱和醛、酮催化加氢还原时，C=C 与 C=O 不共轭时，基团的还原活性为：
醛C=O > C=C > 酮C=O 。
若C=C 与 C=O 共轭，则加氢还原时，通常先还原 C=C ，再还原羰基；若
不加控制，则均会被还原。
O
O
Pd / C
+ H2 (1mol) CH3
100%
CH3
2. 以 NaBH4, LiAlH4 等为还原剂： 可以选择性地还原羰基而不影响分子中的不饱和键。
CHO NaBH4
CH3OH
CHO LiAlH4
R
O + HS R
SH H+ R S RS
H2 Rany Ni
O CH3CH2CCH2CH3 + 2 CH3CH2SH H+
R
CH2 R
+ NiS + CH3CH3 SCH2CH3
CH3CH2CCH2CH3
SCH2CH3
H2 兰尼Ni
CH3CH2CH2CH2CH3 + NiS + CH3CH3
H2O
H3C HC
OH
H3C
CH+ HC
H C OH
C6H5
CH3
C6H5
CH3
75%
25%
环酮的还原：羰基两侧立体环境不同时，存在着立体选择性。
R Me
Me
(b)
O
(a)
R
OH
(b)
R
H
1) LiAlH4/Et2O Me
2) H3O+
H + Me
OH
(a)
Me
Me
动力学控制产物
热力学控制产物
N
N
慢R - N2 R' CH
H+
快
RCH2R'
O CCH2CH3
Zn-Hg, HCl,
Clemmensen reduction
CH2CH2CH3
NH2-NH2, OH ,
Wolff-Kishner-Huang reduction
O C2H5
?
CH2CH2CH3
OH
OH
3. 经由缩硫酮(醛)还原：
O
Zn-Hg, 浓HCl
C
Ph CH3
PhCH2CH3
80%
H3C HO
Zn-Hg, 浓HCl
CHO
H3C HO
CH3
65%
Clemmensen还原只适用于对酸稳定的醛、酮；
还原芳香族醛/酮时效果较好； 对于, –不饱和共轭醛/酮，C=C 会一起发生反应； 对非共轭不饱和 C=C 一般无影响。
优势产物为羟基 –OH 处于平伏键的热力学产物。
(b)
O
LiAlH4 H2O
Et2O (a)
(b) H OH +
88%
(a) OH H
12%
O
CH3
NaBH4 (CH3)2CHOH
H
H3O+
H
OH CH3
+
H
69%
OH
H CH3 H
31%
3. 用乙硼烷还原：
反应机理与乙硼烷和C=C双键的加成反应类似：
2. Wolff–Kishner–Huang Minlon还原：
醛/酮与肼和Na、K(或 NaOH、KOH)在高温(~200℃)加热：
O R C R'
K or Na, NH2NH2
180~200oC (C2H5OH, 封管)
RCH2R'
——Wolff–Kishner还原
O
R
C
R'
KOH, NH2NH2
O CH3CCH3
+
R
Oi-Pr
CHOAl
R
Oi-Pr
i-PrOH
因此使用催化剂量的异丙醇铝就可完成反应。
R2CHOH + Al(Oi-Pr)3
5. 用活泼金属进行单分子和双分子还原
1) 单分子还原：
活泼金属(Na、Al、Mg等)和酸、碱、水、醇等(质子溶剂)作用，可以将醛
还原为一级醇，将酮还原为二级醇：