氢化和还原
氢化的概念
氢化的概念氢化是指将氢原子或氢化物与其他化合物发生反应，从而形成新的化合物。
氢化是一种广泛应用于化学工业和实验室中的重要反应。
在氢化反应中，氢可以以不同的形式参与反应。
最常见的氢化形式是以氢气（H2）的形式提供氢原子。
在一些特殊情况下，氢离子（H+）或氢负离子（H-）也可以参与反应。
氢化反应的目的通常是将不饱和化合物转化为饱和化合物，或者将一个或多个敏感基团还原为较稳定的形式。
氢化可以发生在不同的化学环境下，包括气相、液相和固相。
氢化反应通常使用催化剂促进，以降低反应能垒并加速反应速率。
常用的氢化催化剂包括铂、钯、镍等贵金属，以及一些过渡金属的氢化物。
这些催化剂可以提供活性位点，吸附氢分子并使其与反应物之间发生相互作用。
氢化反应的机理取决于反应物的性质和反应条件。
最常见的氢化反应包括加氢还原、加氢裂解和加氢饱和等。
加氢还原是将一个或多个不饱和键还原为饱和键的反应。
这种反应广泛应用于有机合成领域，例如将烯烃还原为烷烃，将羰基化合物还原为醇等。
加氢还原反应的选择性和反应活性通常由催化剂的选择、反应条件的调节以及反应物的性质决定。
加氢裂解是将一种分子或分子中的一部分断裂为两个或多个分子的反应。
这种反应通常涉及碳碳键的断裂，通过给予碳碳双键一个氢原子，使其断裂为两个烷烃分子。
加氢裂解反应被广泛用于石油化工中，用于裂解油和烃的转化。
加氢饱和是将一个或多个催化剂中的氢原子与反应物中的非氢原子进行取代的反应。
这种反应通常用于有机合成中，例如将卤代烃中的卤素取代为氢。
加氢饱和反应的选择性和反应速率也受到催化剂、反应条件和反应物性质的影响。
总的来说，氢化是一类重要的化学反应，可以将不饱和化合物转化为饱和化合物，或者将敏感基团还原为较稳定的形式。
氢化反应通常使用催化剂促进，通过吸附氢分子并与反应物之间发生相互作用来降低反应能垒。
氢化反应的机理取决于反应物的性质和反应条件，常见的氢化反应包括加氢还原、加氢裂解和加氢饱和等。
第七章 氢化和还原反应
H3C HC CH3 OH
NH2
H2/Pd/C 50～60℃
C O
+ HCl
H2/Pd/C C2H5OH
COOH + CH3
优点：反应易于控制，产品纯度较高，收率 较高，三废少，在工业上应用广泛。 缺点：需要使用带压设备，安全措施要求高， 催化剂的选择要求严格。
7.2.2 非均相催化氢化反应历程
C C
C C
O C OH
O O
芳杂环
O C H
O C
N
C N
催化氢解
在催化剂存在下，含有碳杂键的有机物 分子与氢气反应，发生碳杂键断裂，分解成 两部分氢化产物的反应叫做催化氢解。
催 化 剂 H2
C Z
C H + HZ
Z=X, O, S
H3C HC CH2
O
NO2 C O Cl
COO CH2
催 化 剂 H2
在碱性介质中对硝基化合物的双分子还原
X H2N X NH2
X= H, CH3, Cl, OCH3
OHH+
2ArNO2 + 5Zn + H2O Ar-NH-NH-Ar
Ar-NH-NH-Ar + 5ZnO
H2N-Ar-Ar-NH2
第一阶段：100～105℃，碱浓度12～13％ ArNO2 → ArNO → ArNHOH Ar-N=N-Ar O 第二阶段：90～95℃，碱浓度％ Ar-N=N-Ar → Ar-NH-NH-Ar O 第三阶段：酸性条件 Ar-NH-NH-Ar → H2N-Ar-Ar-NH2
催化剂 Cu/SiO2、Cu/浮石、Cu/Al2O3 工艺 200～300℃ 固定床、流化床 实例
氢 化工原料
氢气在化工领域是一种非常重要的化学原料，具有多种应用。
以下是氢气的主要化工用途：1. 加氢反应：氢气可以与各种不饱和烃、烷基芳香烃等物质进行加氢反应，生成饱和烃或环状化合物。
这种反应广泛应用于石油加工、化学工业和制药等领域。
2. 氢化还原反应：氢气可用于还原有机化合物、无机盐以及金属离子等。
在氢气气氛下，还原反应速度快，还原效果好。
3. 合成氨工业：氢气是合成氨的主要原料之一。
通过合成气和蒸汽加压后，使用铁-铝催化剂，在高温高压条件下，使氮气与氢气发生化学反应，合成氨气。
氨气是制造肥料、尿素等的重要原料。
4. 合成石油和石油制品：氢气是合成石油及其制品（如石油化工原料、合成橡胶、合成纤维等）的重要原料。
通过加氢裂化的方法可以把油砂或其他非传统石油资源转化为合成油。
5. 制取氢氧化物：氢气与氧气在高温高压下反应生成氢氧化物，如氢氧化钠、氢氧化钾等。
这些化合物用于制造肥皂、洗涤剂等日用品，同时也是许多化学工艺的重要原料。
6. 制取氢化物：氢气与许多元素可以发生氢化作用，生成相应的氢化物，如硅烷、硼烷等。
7. 冶金工艺中还原剂：氢气作为还原剂，在金属冶炼、提纯、还原等工艺中发挥重要作用，如铜、镍、钒、钨的冶炼，以及对奥氏体不锈钢进行退火等。
8. 电子工业：在电子工业中，氢气可作为保护气和携带气，用于生产半导体材料、集成电路和电子元器件等。
9. 其他领域：氢气还可用于制造多种化学品，如甲醛、甲醇、氨纶、染料、涂料、香料等。
总之，氢气在化工领域的应用十分广泛，涉及到多个产业和领域。
随着科技的进步和工业的发展，氢气的应用前景将更加广阔。
有机化学中的还原反应
有机化学中的还原反应有机化学是化学科学中的一大分支，研究的是碳和其它元素之间的相互作用和反应。
在有机化学领域，还原反应是一类广泛应用的重要反应类型。
本文将介绍有机化学中的还原反应及其应用。
一、还原反应的定义还原反应是指化合物中的某一原子或官能团的氧化态发生降低，而其他原子或官能团的氧化态增加的化学反应。
在有机化学中，还原反应的具体形式有多种，如氢化还原、金属还原和还原消去等。
二、氢化还原氢化还原是一种常见的有机化学还原方式，通常使用氢气和催化剂进行反应。
这种方式可以将含有多重键（如烯烃和酮）的化合物还原为相应的单键化合物。
例如，将苯烯通过氢化反应，可以得到环己烷：C6H8 + H2 → C6H12此外，醛和酮也可以通过氢化还原变为相应的醇：RCHO + H2 → RCH2OH氢化还原广泛应用于有机合成、医药化学和农药合成等领域。
三、金属还原金属还原是指利用金属作为还原剂，将有机化合物中的氧原子还原的反应。
常用的金属还原剂有锂铝烷、铁水、锌粉等。
例如，将酮类化合物通过金属还原，可以得到相应的烯醇：R2C=O + Zn → R2C=CH-OH金属还原也广泛应用于有机合成领域，尤其是用于制备具有活性官能团的有机化合物。
四、还原消去还原消去是一种通过将含有官能团的化合物还原为含有醇或烷基的化合物的反应。
这种反应常常用于合成具有特定结构和性质的有机化合物。
例如，通过对酮和酸烯醇的还原反应，可以得到烷基化合物：R-(C=O)-R' + Bu3SnH → R-R' + Bu3SnOH这种还原消去反应可以用于制备含有烷基或烷基替代的有机化合物。
还原消去反应在有机化学合成中也得到了广泛的应用，特别是在制备有机小分子药物以及重要天然产物的合成中。
五、还原反应的应用还原反应在有机化学合成中应用非常广泛。
它不仅可以用于合成有机化合物，还可以用于分析化学和工业化学等领域。
在有机合成中，还原反应可以构建碳-碳键和碳-氧键等化学键，从而实现目标分子的合成。
第七章 氢化与还原
无机还原剂： 活泼金属及其合金 Fe/HCl Zn/HOAc Na/ROH Zn-Hg/HCl Na-Hg/EtOH 低价元素的化合物 Na2S Na2Sx FeCl2 SnCl2 Na2S2O4 金属氢化物 NaBH4 KBH4 LiAlH4 LiBH4
有机还原剂： 烷基铝（异丙醇铝、叔丁醇铝），HCHO，葡萄糖
（2）温度和压力 T↑—→选择性↓ P↑—→[H2] ↑—→ ↑—→选择性↓
催化反应温度和压力与催化剂及反应物的关系 催化剂 Pt-C PtO2 Raney 镍 CuCr2O4 反应温度与压力 0－40℃，常压，反应时间短 25－90℃，常压（实验室方法） 约 200℃，加压（工业方法） 高温高压（工业方法） 被氢化基团 烯键、羰基 烯键、羰基、氰基 烯键、羰基、氰基 羰基，酯（氢解）
OHˉ+ H+ H2O Fe2+ H+ + e H
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Fe2+
(－)Fe
杂质(正极)
Fe(－)
e
e
原理：
ArNO2 RNO2 ArNO -NHOH
Fe + HCl(H2SO4 , HAc) 或Fe + FeCl 2 (NH 4 Cl ) 水 溶 液
ArNH2 RNH2 ArNH2 -NH2
选择性还原，对－X，C＝C，C＝O等基团无影响。
（3）电解还原法
有机化合物从电解槽的阴极上获得电子而 完成的还原反应。
电解
2 H2C
CH
CN
NC(CH2)4CN
7.2催化氢化的反应类型
1. 氢化和氢解 氢化：键断裂与氢加成形成饱和键。 氢解：反应物分子中键断裂与氢结合，产物分 解成两部分氢化物 例：氢化
含羰基的有机物_概述及解释说明
含羰基的有机物概述及解释说明1. 引言1.1 概述含羰基的有机物是一类具有碳氧双键（C=O）结构的有机化合物。
羰基作为含氧官能团，具有特殊的化学性质和广泛的应用领域。
通过对含羰基有机物的深入研究，可以扩展我们对于有机化学的认识，并在生活、工业以及科学研究中发挥重要作用。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述。
首先，在引言部分概述了文章的主题和内容安排。
接下来，在第二部分将详细探讨含羰基有机物的定义、特点以及其在化学反应中所起到的作用。
第三部分则会介绍含羰基有机物在生活中和工业领域中的重要性和广泛应用。
第四部分将集中讨论目前关于含羰基有机物合成方法及反应研究进展方面的最新成果和技术，包括键合断裂与键形成反应、功能团转化及异构化反应以及新型催化剂在合成过程中的应用等方面。
最后，在第五部分将对本文所探讨内容进行总结和展望，评价含羰基有机物的重要性，并提出对未来研究发展的建议和方向。
1.3 目的本文的目的是通过对含羰基有机物的综述和解释说明，促进人们对这一类化合物的全面理解。
同时，我们希望通过介绍含羰基有机物在生活、工业和科学研究中的应用，以及相关合成方法及反应研究进展，激发读者对该领域的兴趣，并为未来研究提供一些参考和启示。
2. 含羰基的有机物的定义和特点2.1 羰基的组成与结构含羰基的有机物是指分子中含有一个或多个碳氧双键（C=O）的化合物。
羰基是由一个碳原子和一个氧原子组成的官能团，其化学式为C=O。
在含羰基的有机物中，羰基通常以两种形式存在：酮和醛。
在酮中，羰基可以与两个碳原子相连；而在醛中，羰基则与一个碳原子和一个氢原子相连。
2.2 羰基的化学性质和反应含羰基的有机物具有许多独特的化学性质和反应。
首先，由于羰基中的氧原子具有强亲电性，因此羰基易发生亲电加成反应，如亲核试剂和亲电反应剂对羰基进行攻击形成新化学键。
这种反应包括酸催化下的醇缩聚、胺加成、卤素代替等反应。
其次，在还原条件下，含羰基的有机物可以被还原为相应的醇或烷烃。
有机化学反应方程式总结氧化还原反应
有机化学反应方程式总结氧化还原反应氧化还原反应是有机化学中最常见的一类反应，也是有机合成和有机化工中重要的反应类型之一。
本文将总结常见的有机化学反应方程式，包括氧化反应和还原反应。
一、氧化反应1. 高价态氧化反应氧可以以不同的氧化态参与反应，其中最常见的是氧气（O2）和过氧化氢（H2O2）。
以下是一些常见的高价态氧化反应方程式：1) 醇氧化反应：醇+ [O] → 醛 + H2O2) 全氧氧化反应：碳氢化合物+ O2 → CO2 + H2O3) 羧酸氧化反应：羧酸+ O2 → 一般产物 + H2O2. 过氧化物氧化反应过氧化物是一类含有氧氧单键（O-O）的化合物，可以在氧化反应中作为氧化剂。
以下是一些常见的过氧化物氧化反应方程式：1) 过氧化氢氧化反应：过氧化氢 + 2H+ + 2e- → 2H2O2) 过氧化苯酚氧化反应：过氧化苯酚+ [O] → 苯醌 + H2O3) 过氧化乙酸氧化反应：过氧化乙酸+ [O] → 乙酸 + CO2 + H2O二、还原反应还原反应是氧化反应的逆过程，即被氧化物失去氧原子或获得氢原子。
以下是一些常见的有机化学还原反应方程式：1. 还原脱氧反应还原脱氧反应是有机化合物中含氧原子的官能团被还原为碳-碳键。
以下是一些常见的还原脱氧反应方程式：1) 脂肪酸还原脱氧反应：脂肪酸+ LiAlH4 → 醇 + Al(OH)32) 酮还原脱氧反应：酮+ NaBH4 → 醇3) 羧酸还原脱氧反应：羧酸+ LiAlH4 → 醇 + Al(OH)32. 氢化还原反应氢化还原反应是有机化合物中含氧或含氮官能团被还原为相应的醇或胺。
以下是一些常见的氢化还原反应方程式：1) 酮氢化反应：酮+ NaBH4 → 醇2) 醛氢化反应：醛+ NaBH4 → 醇3) 羧酸酯氢化反应：羧酸酯+ LiAlH4 → 醇结论：本文总结了有机化学中的氧化还原反应方程式，包括氧化反应和还原反应。
通过对这些反应方程式的了解，我们可以更好地理解氧化还原反应的原理和应用，为有机化学合成和化工工艺的设计提供指导。
氢化还原
7.6 金属复氢化合物还原
可以还原碳原子和杂原子之间的双健和叁健而一般 不能还原碳一碳之间的双健和叁键，这是与催化氢化 还原显著的不同之处。
7.7 其他还原方法
1、醇铝还原 作用温和、选择性好、反应速度快、副反应少，常用 乙醇铝。
2、硼烷类还原 可将羧酸还原成相应的醇而不影响其他 基团，生成反应如下。
温度和压力确定氢化的温度和压力时应考虑催化剂的活性反应物的活性反应的选择性副反应以及反应物和反应产物的热稳定性应尽量选择较低的氢化温度
第五次课 （第七章）氢化和还原
7.1 概述
广义地讲，在还原剂的参与下，能使某原子得到 电子或电子云密度增加的反应称为还原反应。 狭义地讲，即在有机分子中增加氢或减少氧的反 应，或者兼而有之的反应称为还原反应。 分为三类：
3、电解还原（P183）
1、写出卤化一章中遇到的各种亲电卤化反应、亲核卤化 反应和自由基卤化反应的名称。 2、讨论影响芳香族磺化反应的影响因素。 3、现在萘一硝化时用质量含量98%的发烟硝酸和98%的 浓硫酸来配制混酸，要求混酸脱水值1.27、硝酸比1.07。 试计算1mol萘一硝化制1-硝基萘时要用多少千克98%发 烟硝酸？多少克98%的浓硫酸？并计算所配混酸的质 量和组成。
7.2.1 液相催化氢化
1、催化氢化过程
2、催化剂（表7-1） a、骨架镍：有铝镍合金用氢氧化钠水溶液处理溶去 铝而得。 b、载体型：主要是钯-炭催化剂，将钯盐水溶液浸渍 在或吸附于载体上(如活性炭)，再经还原剂处理，使其 形成金属微粒，经洗涤、干燥得载体钯催化剂。
3、影响因素
a
b
c 温度和压力 确定氢化的温度和压力时应考虑催化剂的活性、反应 物的活性、反应的选择性、副反应以及反应物和反应 产物的热稳定性，应尽量选择较低的氢化温度。
第七章氢化与还原
＞ RCOOR′＞ RCONHR′ ＞
各种官能团的反应活性
NO2
O ＞ C C ＞ C C ＞ R C R1 ＞ RNO2 ＞
碳氢化合物中 直链烯烃＞环状烯烃＞萘＞苯＞烷基苯＞芳香 烷基苯
①
C
O
CH2OH
H2,Ni
CH3CHO
25℃，110atm
CH3CH2OH OH
O H3C C CH3
H3C CHCH3
②
C
C
C
C
H2 , Ni
CH
CH
H2C
CH
COOH
130～170℃
CH3CH2COOH
PhC
CH
H2,Pd-CaSO4 喹啉
PhC
CH2
CH3
H2 , Raney Ni
175℃,10MPa
ArNH2 + 3Fe3O4
4ArNO2 + 9Fe + 4H2O
2.硝基化合物还原的各步历程
ArNO2 + 2H+ + 2e ArNO + 2H+ + 2e ArNHOH + 2H+ + 2e ArNO + H2O ArNHOH ArNH2 + H2O
7.3.2反应影响因素
1.被还原物的结构 芳环有吸电子基－→容易，反应温度低； 芳环有推电子电子基－→较难，反应温度较高； 2.铁屑质量与用量 铸铁：含杂质（ C,Mn,P,Si ），可形成微电池， 效果好； 熟铁粉、钢粉等：含杂质少，效果差； 理论用量：ArNO2 ～ 2.25Fe 实际用量：1 ArNO2～ （3－4）Fe
2.4 氢化和还原
CN
CN
（2）几何形状 微球形、颗粒型、挤条形等
骨架镍：弱碱性或中性条件反应 镍-铝合金成分，NaOH浓度及用量， 溶铝温度和时间，洗涤条件 Pt/C： 贵，易中毒，活性高，中性或酸性反应 Pd/C 较贵，不易中毒，活性较高，碱性或酸性 反应
催化剂的性能 （1）活性（负荷） （kg/L•h，kg/kg•h） （2）选择性 （3）强度 （4）寿命 （5）稳定性
2.4.2.3 催化剂
催化剂的类型
一般金属系：Ni、Cu、Mo、Cr、Fe、Pb 贵金属系：Pt、Pd、Rh、Ir、Os、Ru、Re 还原型纯金属粉： Pt、Pd、Ni等，如骨架镍、骨架铜 化合物型：氢氧化物、氧化物、硫化物如PtO2、MoS 载体型：如Pt/C、Pd/C
适用的反应、安全性及价格
催化剂的选择 （1）活性和选择性
NO2 + 2H2
Cu/SiO2,250～270℃ 流化床
NH2 + 2H2O
2.4.3 化学还原
电解质溶液中的铁屑还原 硫化碱还原 锌粉还原 其它化学还原方法
2.4.3.1 电解质溶液中的铁屑还原
以金属铁为还原剂，反应在电解质溶液中进行 工艺成熟、简单，适用范围广 副反应少 对设备要求低 产生大量的含胺铁泥和废水
在碱性介质中对硝基化合物的双分子还原
Cl 2 NO2 + 5 Zn + H2O OH Cl H N H N H Cl H2N Cl NH2 Cl
第一阶段：100～105℃，碱浓度12～13％ ArNO2 → ArNO → ArNHOH Ar-N=N-Ar O 第二阶段：90～95℃，碱浓度％ Ar-N=N-Ar → Ar-NH-NH-Ar O 第三阶段：酸性条件 Ar-NH-NH-Ar → H2N-Ar-Ar-NH2
[药学]还原反应
![[药学]还原反应](https://img.taocdn.com/s3/m/c5fda839fad6195f312ba634.png)
第九章还原反应在还原剂的作用下使有机物分子中增加氢原子或减少氧原子，或者两者兼而有之的反应称为还原反应。
而将硝基、亚硝基、羟氨基、等含碳—氮键的化合物在还原剂作用下制得胺类的方法是还原反应中重要的一类。
同时，不饱和烃的还原、芳烃的还原、羰基的还原、羧酸及其衍生物的还原在药物合成中也有很重要的作用。
还原反应根据所用还原剂及操作方法不同，基本上可分为三类。
凡是使用化学物质包括元素、化合物等作还原剂所进行的还原反应称为化学还原反应，其中包括电化学还原反应。
化学还原反应按机理分主要分为负氢离子转移还原反应和电子转移还原反应。
另一种在催化剂存在下，借助于分子氢进行的还原反应称为催化氢化还原或催化加氢还原。
还有一种利用微生物发酵或活性酶进行的还原反应称为生物还原反应，这里不介绍。
9.1 化学还原反应化学还原反应常有的还原剂有无机和有机还原剂，前者应用更广泛。
9.1.1 金属还原剂1. 底物与进攻试剂金属还原剂包括活泼金属、它们的合金及其盐类。
一般用于还原反应的活泼金属有碱金属、碱土金属、以及铝、锡、铁等。
合金包括钠汞齐、锌汞齐、铝汞齐、镁汞齐等。
金属盐有硫酸亚铁、氯化亚锡等。
金属还原剂在不同的条件下可还原一系列物质，不同的金属还原的应用场合有所差别。
2. 反应机理及影响因素金属还原剂在进行还原时均有电子得失的过程，且同时产生质子的转移。
金属是电子的供给者，而质子供给者是水、醇、酸等化合物。
其还原机理是电子-质子的转移过程。
如羰基化合物用金属还原为差羟基化合物的过程中，是羰基首先自金属原子得到一个电子，五项原则负离子自由基，后者再由金属得到一个电子，形成二价负离子，二价负离子由质子供给者提供质子生成羟基化合物：CO +MC MM-eC MHCH OH（1）铁和低价铁盐为还原剂铁屑在酸性条件下为强还原剂，可将芳香族硝基、脂肪族硝基以及其它含氮氧功能团（亚硝基、羟氨基等）还原成氨基，将偶氮化合物还原成两个胺，将磺酰氯还原成巯基。
第七章 还原反应
Chapter 7 Reduction Reaction
③立体选项百分率（不对称合成百分率）： 当产物为一非对映异构体时用立体选项百分率表示。
立体选择（选向）性与立体专一性的区别： 前者选择性（或选向率）大于0，小于100％；后者选向 率或产品关学纯度为100％。一般生物反应具有立体专一性特 征。
Chapter 7 Reduction Reaction
一、手性醛、酮的不对称还原（Cram规则）
对于手性醛、酮，根据手性碳上连接基团性质的差异，其 立体控制途径可分为三类模型： 1．开链模型
O
Z
M
S
R'
LR
OZ
M
S
R
R'
L
Chapter 7 Reduction Reaction
开链模型要点说明：
② 还原试剂包括金属氢化物、醇铝（也包含格氏试剂同 类）将从所成环空间阻碍较小的一边（S所在一边）对羰基进 行加成，从而决定反应的立体选择性；
③ 环状模型中影响立体选择性的因素较之开链模型要复 杂一些，除了手性碳基团与前手性中心羰基之间的立体效应和 电子效应以外，还可能受反应试剂、溶剂、温度等因素的影响。
Chapter 7 Reduction Reaction
不对称反应（合成）效率的表示： 一种立体异构体在产品中占优势的程度。
根据不同的检测方法，可有不同几种表达形式： ①光学纯度百分率（percent optical purity）：
②对映体过量百分率（percent enatiomeric excess）：
Chapter 7 Reduction Reaction
还原反应
_ CH2CH=C--CHC=CC=CHCH 2OH + H2
CH3 OH CH2CH=C--CHCH=CHC=CHCH2OH CH3 CH3 CH3
Pd/C， 喹 啉 甲 醇
3.3芳环的催化氢化还原：
+ 3H2
Ni/Al2O3， 150-250℃ 30-65atm
OH + 3H2
Raney— Ni 150— 160℃ ， 25-28atm
表2-3 LAH对有机官能团的还原
Example：
(1)
醛酮的还原
0.25molLiAlH4 乙醚 0.25molLiAlH4 乙醚
CH3（CH2）5CHO
CH3（CH2）5CH2OH
86% 80%
CH3CH=CHCHO
CH3CH=CHCH2OH
计量的氢化铝锂可选择性还原α,β-不饱和醛酮的羰 基，而过量的氢化铝锂则可使C=C一起还原。
第二章 还原反应 Chapter 2 Reduction Reactions
第一节 Introduction and Review Conception and Classification
Conception:
有机还原反应是指有机物氧化数降低的过程。
有机物氧化数降低则主要指有机物中碳原子 的电子云密度增大，换言之，则指碳原子所 连的电负性大的元素变为电负性小的元素。 有机分子中引入氢原子的反应叫还原反应， 也叫氢化反应。
4LiH + AlCl3
无水乙醚
LiAlH4 + 3LiCl
LiAlH4+4H2O LiAlH4+4C2H5OH
LiOH+Al（OH）3+4H2 LiOC2H5+Al（OC2H5）3+4H2
典型的有机还原反应
典型的有机还原反应
典型的有机还原反应是指在有机化学中，将有机化合物中的碳-碳双键或碳-碳三键还原成单键的反应。
这些反应通常需要使用还原剂来提供电子，以实现碳-碳键的饱和。
以下是几种典型的有机还原反应：
1.氢化反应：通过与氢气反应，将有机化合物中的碳-碳双键或碳-碳三键还原成单键。
这种反应通常在催化剂存在下进行，例如铂、钯或镍等金属。
2.还原胺化反应：将醛或酮与胺反应，在碳-氧双键处加上氨基，生成胺类化合物。
这种反应通常使用催化氢化或金属还原剂来实现。
3.还原酯化反应：将羧酸酯还原成醇类化合物。
这种反应通常使用金属氢化物或铝作为还原剂。
4.还原脱羧反应：将脱去羧基的有机化合物还原成醇类化合物。
这种反应通常使用金属钠或锂作为还原剂。
这些反应都是有机化学中常见的还原反应类型，它们在合成有机化合物和开发新的化学工艺方面具有重要意义。
通过这些反应，可以制备具有特定结构和性质的化合物，应用于医药、农药、材料科学等多个领域。
bechamp还原反应
bechamp还原反应
贝朗普还原反应（Bechamp reduction）是一种有机化学反应，由法国化学家安托万-加布里埃尔-拿破仑·贝朗普（Antoine-Gabriel-Joseph Bechamp）于19世纪初提出。
贝朗普还原反应是一种破坏烯丙基键（C=C）的反应，将烯烃或酮类化合物还原为相应的烷烃或醇。
该反应通常使用铝酸铜（CuAl2O4）或其他催化剂作为还原剂，将烯烃或酮类加热至高温下与还原剂反应。
贝朗普还原反应的机理包括以下几个步骤：
1. 吸附：还原剂（如铝酸铜）吸附在烯丙基键上。
2. 氢化：还原剂将氢气分子加成到烯丙基键上，生成相应的碳氢化物。
3. 脱附：生成的碳氢化物与还原剂之间的键解离，产生相应的烷烃或醇。
贝朗普还原反应在有机合成中具有重要的应用价值，可以用于合成饱和烷烃和醇类化合物，同时还可以用于将烯烃和酮类化合物转化为其他有机功能团。
氢化和还原
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（2）实验操作
物料加入前后顺序以及注意事项 反应装置介绍（氢化瓶、高压釜）
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狭义上讲，有机分子中增加氢或者减少氧的反 应，或者兼而有之的反应。
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还原反应的分类
催化氢化法：催化剂存在下有机化合物与氢发生的 还原反应；
还 原
化学还原法：使用化学物质作为还原剂；
反
a. 活泼金属及其合金；
应
b. 低价元素化合物；
c. 金属氢化物；
d. 有机还原剂；
电解还原法
（3）影响因素
a. 被氢化物的结构和性质 b. 催化剂的选择和用量 c. 温度和压力 d. 溶剂的极性
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（4）催化还原应用
a. 碳-碳重键的催化氢化 b. 其他不饱和基团的催化氢化 c. 催化氢解（脱卤氢解、脱苄氢解、脱硫氢解）
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（2）均相催化剂反应特点
均相催化剂催化活性较高，且不会由于含硫等 杂质的存在而丧失或者降低活性；反应条件温 和；反应速度快；选择性好。
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1. 非均相催化反应
常用催化剂： 非均相催化剂：铂、钯、铑、镍等金属微粒或者粉末。或 将它们载于某些载体，或制成多孔性微粒。例如：雷尼镍 （Raney Ni）、钯炭（Pd/C）。 还原应用面广，可用于各种双键的氢化和多种官能团的氢 解。
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不对称催化氢化反应
C=N双键(主要是亚胺)的不对称氢化 反应，不如C=C双键和C=O双键的不对 称氢化反应研究的那样多、那样深入。 原因是对大多数催化体系，前手性亚胺 的不对称氢化反应只给出中等的光学产 率，而且反应的转化率往往也较低。
这是因为亚胺的不对称氢化反应比烯 烃和酮的不对称氢化反应更复杂，除了 催化剂本身的选择性外，还存在着亚胺 Z、E异构化的问题。
近年来，Noyori发现了由Ru-BINAP— 手性二胺-KOH组成的三元催化体系，它对 各种不具官能团的简单酮的不对称氢化反 应有很好的效果。
最近报道了由RuBICP-手性二胺KOH组成的催化体系，它对芳香酮及其 他芳基烷基酮有很好的反应活性和较好 的对映选择性。特别是在2-乙酰基噻吩 及其衍生物的不对称氢化反应中，得到 了93%e.e.的对映选择性。
1、 α-乙酰胺基丙烯酸及其衍生物的不 对称氢化反应：
α- 乙酰胺基丙烯酸 及其衍生物是最早 进行不对称催化氢 化反应并获得成功 R 的烯烃底物。 化学结构见右图：
COOR1
NHAc
（1）基本化学反应：
C O O R 1 H 2 C O O H
R
性 铑 催 化 剂R N H A c 手 — ( 酰 氨 基 ) 丙 烯 酸 衍 生 物 的 不 对 称 氢 化
（2）α-氨基酮的不对称氢化反应：
α-氨基酮的不对称氢化反应生成具有 光学活性的氨基醇。例如：在（R，S）BPPFOH-Rh配合物手性催化剂催化下， 3，4-二羟基苯基-N-甲基甲胺基酮发生不 对称氢化反应，生成肾上腺素，e.e. 达到 95%。
（ 3 ） α- 和 β- 羰基羧酸衍生物的不对称氢化 反应：
碳碳双键氢化还原
碳碳双键氢化还原
用金属氢化物还原。
金属氢化物是还原羰基最常用的试剂，其中选择性高和还原效果好的有硼氢化钠（NaBH4），氢化锂铝（LiAlH4）。
如硼氢化钠只对羰基起还原作用，而不影响孤立的C=C —C≡C—及其他可被催化加氢的基团。
因此在还原不饱和醛、酮成为不饱和醇时是很有用的，但是在一定的条件下，硼氢化钠也可将α，β-不饱和醛酮中的碳碳双键和羰基同时还原。
因此在用硼氢化钠还原α，β-不饱和醛酮时要指出反应的条件。
硼氢化钠与醛、酮的还原反应，至今未能弄清楚其机制，可以简单地看成是以负氢离子的转移来实现的。
反应历程如下：，直至硼氢化钠的四个氢都转移给醛或酮。
然后水解生成相应的醇：，它的还原性较硼氢化钠强，并能与水猛烈反应，因此反应需要用干燥乙醚作溶剂，反应完毕后，再小心地加入水以分解产物，便得到醇，产率也较高、酮外，还可还原—COOH、RCO—以及除碳碳重键以外的一些不饱和基团（如—NO2、—C≡N等。
）。
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Br
Br
O C C N H
H N C C O
Br
Br
无水吡啶介质,58~ 60 C
Fe/SO3 HCl C 5 H 5 N
四溴靛蓝
Br
Br
SO3H C5H5N Br O H C N C C N C Br H O SO3H C5H5N
水解脱去吡啶
Na 2 CO3 ,中和
硫酚。如：
注意与铁 屑还原的 区别
Cl
SO2Cl
Cl
SH
8 ~ 70 C
Zn/稀H 2SO4
收率约90%
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《精细有机合成》
——氢化与还原
（3）C=S双键还原-脱硫成亚甲基（酸性介质） C=S双键比C=O双键容易被还原，用锌粉还原时，可 以选择性地只还原碳硫双键而不影响碳氧双键。例如：
H 2 O, 水解
Br
C N H
SO3Na O H N C C C O SO3Na
溶靛素O4B
Br
羰基还原为羟基； 再硫酸化成硫酸酯。
Br
Br
《精细有机合成》
——氢化与还原
（3） 醛基的还原成醇羟基 一般采用氢气还原法，有个别实例采用铁粉还 原法。例如正庚醛还原成正庚醇：
/ 过量稀盐酸 C6H13 CHO Fe C6H13 CH2OH 约100 C
Schiemann反应 Gatterman反应（铜粉） Sandmeyer反应（铜盐）
（2）由醌类制取相应的酚
（3）将醛、酮、羧酸还原成相应的醇或烃
（4）由含硫化合物制取硫酚或亚硫酸
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《精细有机合成》
——氢化与还原
二、还原剂
氢气（H2） 无机： 低价元素化合物 金属：FeCl2，SnCl2 非金属：Na2S,Na2S2,Na2Sx,Na2S2O4
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《精细有机合成》
——氢化与还原
苯酚如何 制备？
（4）芳磺酰氯的还原成硫酚
芳磺酸相当稳定，不易被还原成硫酚，所以硫 酚主要是由芳磺酰氯还原制得的。
Cl
Cl
Fe / 过量稀硫酸 约105 ~110 C
SO2Cl
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《精细有机合成》
——氢化与还原
4、应用范围 （1） 芳环上的硝基还原成氨基 对于芳环上的硝基，铁粉为强还原剂。 因环境污染问题，发达国家已不再使用。 我国也逐渐改用氢气还原法或硫化碱还原法。 苯胺是一种重要的有机化工原料和化工产品，由其制得的 化工产品和中间体有300多种，在染料、医药、农药、炸药、 香料、橡胶硫化促进剂等行业中具有广泛的应用，开发利 用前景十分广阔。
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《精细有机合成》
——氢化与还原
一、定义及重要性
1、定义
广义地讲，在还原剂的参与下，能使某原子得到 电子或电子云密度增加的反应称为还原反应。
狭义地讲，在有机分子中增加氢或减少氧的反应， 或者兼而有之的反应称为还原反应。 2、重要性
（1）将硝基还原成各种芳胺
苯醌用铁粉还原成对苯二酚的方法。再经浓缩脱色结
晶干燥可得产品。
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《精细有机合成》
——氢化与还原
棉织物染色
溶靛素蓝O4B的制备 用类似方法，可以将一系列还原染料进行 还原-硫酸酯化制成可溶性还原染料。
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连二亚硫酸钠
活泼金属及其合金:Fe、Zn、Na、Zn-Hg、Na-Hg
金属复氢化合物：NaBH4、KBH4、LiBH4、LiAlH4 有机：乙醇、甲醛、甲酸、甲酸与低碳叔胺的配合物、 烷氧基铝(如Al[OCH(CH3)2]3)、硼烷和葡萄糖等。
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致癌
1t产品至少排放2t含大量有机物的铁泥
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《精细有机合成》
——氢化与还原
2、反应历程
4ArNO2+9Fe+4H2O
O
FeCl2
O O
4ArNH2+3Fe3O4
Ar
N O
Ar
N O
Fe0 +e
Ar
N
.
+H+
.
OH
Fe0 +e
Ar
N
..
OH O-
O C
Zn/NaOH 1 00~1 05 C
C H
(医药中间体)
（5）羰基还原成亚甲基（酸性介质中）
在一定的条件下，锌粉可以选择性地只将指定的羰
基还原成亚甲基，而不影响其他羰基。例如：
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《精细有机合成》
——氢化与还原
芳香族硝基化合物的还原
如：硝基苯的还原
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《精细有机合成》
——氢化与还原
2、应用实例 （1）芳磺酰氯还原成芳亚磺酸（中性介质）
芳磺酸基很难被还原，而芳磺酰氯分子中的氯相当
浓度：3％。
（4）水量 作用：提供质子； 有利于搅拌； 有利于传热和传质。 用量：80～100mol/molArNO2。
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铁的预蚀
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《精细有机合成》
——氢化与还原
（5）温度 一般95-120℃ ，接近反应液的沸腾温度。 但在Fe/CH3COOH体系中，在75-80℃对硝基乙酰苯胺 还原制备对氨基乙酰苯胺，目的在于防止乙酰氨基水解。 （6）搅拌 铁屑密度较大，易沉底，需搅拌。
《精细有机合成》
——氢化与还原
三、还原方法
均相催化氢化：催化剂溶于反应介质 加氢还原（催化氢化） 液相催化氢化 非均相催化氢化 气固相催化氢化 化学还原：以化学物质为还原剂
电解还原：在阴极上进行电子转移
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《精细有机合成》
——氢化与还原
四、还原反应的类型
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5.2
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（4）羰基还原成羟基（酸性介质）
当羰基容易还原时，也可以用锌粉作还原剂。例如：
维生素K4
O CH3 O
O O C CH3 CH3 O C CH3 O
(2)(CH3 CO)2 O/CH3 COONa
(1)Zn/CH 3 COOH
锌粉在氢氧化钠水溶液中，还可以将二苯甲酮还原 成二苯甲醇，收率98%： OH
Ar-NO2→Ar-NH2→Ar-NHR(ArNR2)
进而，将氨基转变为其它取代基
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《精细有机合成》
——氢化与还原
合成染料的中间体
Ar-NH2→Ar-N2+Cl-→-Cl，-I，-F，-CN，-N=N-，-H
Ar-NH2→Ar-N2+Br-→-Br
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《精细有机合成》
——氢化与还原
一、电解质溶液中的铁屑还原
1、特点
一种传统的生产芳伯胺的方法
以金属铁为还原剂，反应在电解质溶液中进行 还原性较弱，选择性好，副反应少 工艺成熟、简单，适用范围广 对设备要求低，投资少 产生大量的含胺铁泥和废水 硝基或其它含氮的基团
绿色 棕色 黑色
铁红颜料
黑色磁粉
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《精细有机合成》
——氢化与还原
3、反应影响因素
（1）被还原物的结构 芳环上含吸电子基， 易反应；反之难反应。 （2）铁屑的质量和用量 含硅铸铁或洁净、粒细、质软的灰铸铁。 Si
60-100目
3-4molFe/mol硝基化合物。
SH
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（5） 二芳基二硫化物的还原成硫酚 不易制得相应的芳磺酰氯时，可改用以下合成路线。
COOH
COOH
NaNO2 /HCl/H2 O
NH2 0 ~5 C
COOH S S COOH
N2Cl
0 ~15 C
Na 2 S 2 /H 2 O
-OH-
Ar
N
O
Fe0 +e Fe0 +e
Ar
N
.
O-
+H+
Ar
N
.
OH
Fe0 +e Fe0 +e
Ar
N
..
OH
-
+H+
Ar
NH
OH
Ar
NH
.
OH
-
-OH-
Ar
NH
.
Ar
NH
..
-
+H+
Ar
NH 2
首先在铁粉的表面得到电子生成负离子自由基， 后者再从质子给体（如水）得到质子而生成产物。