第七章 还原反应

2 异丙醇铝为还原剂（Meerwein-Ponndorf-Verley）米尔魏因-庞多夫-韦莱
RCHO+CH3CH2OH
(i-PrO)3Al oppenauer
RCH2OH+CH3CHO
特点：
①可逆反应，增加异丙醇铝的用量，收率提高
②醛用（EtO）3Al; 酮用（i-PrO）3Al O
③反应有选择性，还原-CHO,or C
• 还原反应在药物合成中应用最为广泛，许多重要的中间体 如氨基化合物，羟基化合物均用还原反应制备 。
[H]
O2N
OH
H2N
OH
C CH2 N O
HN S
KBH4
（扑热息痛中间体）
CH CH2 N OH
HN S
（左旋咪唑的中间体）
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原1多相催化氢化
②钯(Pd)为催化剂
氯霉素
Ph
C H
C H
CHO Al(OEt)3 Ph EtOH
C H
C H
CH2OH
还原有选择性
第四节 羧酸及其衍生物的还原二酯及酰胺的还原1 酯还原成醇
1 酯还原成醇
①金属复氢化合物为还原剂
(a)LiAiH4 O
R C OR' + LiAiH4
R
OAlH3 C OR'
-AlH3(OR')
H
酯:LiAiH4=1:0.5
钯黑 PdCl2+H2
Pd↓+HCl
Pd(黑色粉末)
PdCl2+HCHO+NaOH
Pd↓+HCOONa+NaCl+H2O
载体钯：加入载体（活性炭、CaCO3、BaSO4、硅藻土、Al2O3) 增大比表面，增大活性
钯C（Pd/C)
Lindlar Lindlar(林德拉）催化剂 Pd/BaSO4/喹啉 炔
O LiAiH4 OAlH3
R CH
RCH
H2O
H
RCH2OH
(b) 3LiAiH4+AlCl3
3LiCl+4AlH3 (铝烷)还原能力比LiAiH4弱
反应溶剂：苯，EtOH，丙酮 特点：反应条件温和（常温、常压反应）；均相反应体系； 氢化顺序：末端双键＞单取代＞双取代＞三取代＞四取代
OH
OH
H2/TTC PhH RT
易氢化末端双键 90%
S CH2CH=CH2 H2 TTC
S CH2CH2CH3 S使催化剂中毒
TTC本身就是络合物不会使催化剂中毒
H2O R
R' C OH
H
R
R' C O
H-AlH3
R
R'
C H
OAlH3
第三节 醛、酮的还原反应二 还原成醇的反应1 金属复氢化合物
特点：①还原能力强,除 C C ， C X 外，都被还原，选择性弱 ②稳定性差，遇水、醇，-SH化合物分解,所以用无水醚为试剂
CHO LiAlH4 Et2O
CH2OH
2.* Birch反应（伯奇还原）：芳香化合物用碱金属（钠、钾或 锂）在液氨与醇（乙醇、异丙醇或仲丁醇）的混合液中还原， 苯环可被还原成非共轭的1，4-环己二烯化合物
Birch
R
R=供电基 R
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Birch
R=吸电基 R 吸电基加速反应，供电基阻止反应
M NH3 e
M (NH3) e(NH3)
H HH
NH3
O HC C C
HH
Zn-Hg HCl
CH3CH2CH2
phC C COCH3
phCH C CH2CH3 H
• 最初的反应只有将羰基转变为腙或者是缩胺脲后和 EtONa于封管中加热200℃反应，收率低，操作复杂，缺 少实际应用价值。1946年黄鸣龙改进，将醛或酮和85% 水合肼，KOH or NaOH混合后，在DEG(二聚乙二醇） 或TEG（三聚乙二醇）等高沸点溶剂中加热到180-200℃ 常压反应2到4小时，即还原得亚甲基产物。此法不须加
美国亚当斯化学奖 Roger Adams Award in Organic chemistry 创办时间: 1959年.世界最有成就的一些有机化学家、 诺贝尔奖金获得者都曾获得过亚当斯奖。如1965年获诺贝尔化学奖 金的美国人伍德沃德、1969年获诺贝尔奖金的英国人巴顿等。 颁奖机构：
美国化学协会（American Chemical Society） 通信地址：1155 Sixteenth St., N.W., Wsshington,D.C.
1913年回国后，亚当斯先在哈佛大学任讲师，主要研究课题是有 机合成，他合成了许多药物，如丁卡因就是由他首次合成的。还有他 合成的催化剂，后来成为实验室中最常用的一种催化剂，人们将其称 为亚当斯催化剂。他对具有生理特效的天然产物也一直进行研究，并 取得很多成果。此外他还对有机化学理论及美国有机化学工业都作出 了很大贡献，他一生发表了405篇文章。
第三节 醛、酮的还原反应二 还原成醇的反应1 金属复氢化合物
例
CHO NaBH4
CH2OH
CH3OH
NO2
NO2
O NaBH4 H2O
OH 酯羰基不被还原（LiAlH4能还原酯羰基）
COOEt
COOEt
O
OH
1/4当量NaBH4
EtOH
O
O
饱和醛酮的活性大于α,β-不饱和醛酮
第三节 醛、酮的还原反应二 还原成醇的反应 2 异丙醇铝
水溶性小的限制，适用于各种酮。 (b) 结构中的 C C ， 醚键，羧基等不受影响。
O H2N/NH2.KOH
N
N
85%
O C (CH2)4COOH (CH2)4 COOH
H2N/NH2.KOH
CH2
(CH2)4 COOH (CH2)4 COOH
94%
（2）还原不饱和酮时,通常分子中的孤立双键可不 受影响,α、β-不饱和醛酮的双键同时被还原
• 1.Clemmense Reaction
(由丹麦人Clemmense1913年发现：在酸性条件下用
鋅汞齐或鋅粉将醛基还原成甲基，酮基还原成亚甲
基。)
• 通式
R COR'（H） Zn-Hg or Zn HCl
R C H 2R '（ H ）
鋅汞齐的制备：将鋅粉或鋅粒用5%-10%的二氯化汞水溶液处理后制得，讲鋅 汞齐与羰基化合物在约5%盐酸中回流进行还原反应。
③铂（Pt）为催化剂
铂 Na2PtCl6 + 2HCl + 6NaOH Pt + 2HCOONa + 6NaCl + 4H2O
H2PtCl6 + NaBH4 Pt
载体铂 PtO2 Adams 亚当斯催化剂
(NH4)2PtCl6 + 4NaNO3
PtO2 + 4NaCl + 2NH4Cl + 4NO2 + O2
1Hkg2//cPmt 2 H2/Pt 2kg/cm2
CC CH2 CH2
c 溶剂： EtOH H2O
O AcOH 效果最好
O
第二节不饱和烃的还原二 芳烃的还原反应 1 催化氢化
R
R
1 催化氢化 (高压高湿条件下）
H2/Ni 300Kg/cm2
140℃
H2/Ni 100Kg/cm2
200℃
COOH H2,Rh/C 5Kg/cm2
OO CC
LiAlH4 Et2O
HH CC OH OH
第三节 醛、酮的还原反应二 还原成醇的反应1 金属复氢化合物
（ 2）KBH4 NaBH4 LiBH4
机理:
CO
H HB
HH
CH OB
机理与用LiAlH4相同
特点：
O
①活性较LiAlH4 差,一般只能还原 R C R' H 但选择性好
②使用条件:在H2O、ROH中使用，与LiAlH4正相反
• (b) 均相催化氢化（Homogeneous Hydrogenation）：催化剂 溶解于反应介质中。
• (c) 催化转移氢化（转移氢化，Catalytic transfer）：以有机
物为氢源
第二节 不饱和烃的还原 一、烯、炔的还原 1. 多相催化氢化
[H2]
[H2]
H
H
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原1多相催化氢化
（2）化学还原：除催化氢化以外的所有还原 • ① 无机还原剂：a金属 b.还原性酸，c金属复氢化物 • ② 有机还原剂：水合肼 ，甲醛
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原 1多相催化氢化 1 多相催化氢化法 （催化剂 Ni , Pd , Pt ）
•①镍为催化剂:
•RNi(Raney Ni)(活性Ni):
TEG
O
CH2CH2CH2COOH
O COCH3
NH2NH2 H2O / KOH /TEG
HO
HO
CH2CH3
第三节 醛、酮的还原反应二 还原成醇的反应1 金属复氢化合物
O R C R'
[H]
OH R C R'
H
1 金属复氢化合物还原剂 (1)LiAlH4为还原剂
LiAlH4 KBH4
R
R' C
O + AlH4
第四节 羧酸及其衍生物的还原一酰氯的还原2 金属复氢化合物
2 金属复氢化合物为还原剂
① KBH4 NaBH4 (COOH ，COOEt， C C ，不受影响)
多用在长链脂肪族物质的还原
n-C15H31COCl
NaBH4 OO
n-C15H31CHO
② LiAlH[OC(CH3)3]3/Glyme(乙二醇二甲醚)多用在芳香族酰氯的还原
NH2
COOH NH2
OH H3C
O Pd-C/H2 H3C
CH3
CH3
H OCH3 Li(e)
H OCH3 NH3
OCH3 Li(e)
H
H
HH
OCH3 NH3
OCH3
HH
HH
HH
Li/NH3 EtOH
CH3O
Li/NH3
EtOH CH3O
3 均相催化反应：使用过渡族金属元素的配合物为催化剂，如： (Ph3P)3RhCl, TTC(氯化(三苯瞵)合铑)、(Ph3P)3RuCl
HH e
H
H
H
HH
NH3
HH
第三节 羰基(醛、酮)的还原反应
O
R C R1 (H)
[H]
R
H2 C
R1
(H)
烷烃，芳烃
O
[H]
OH
R C R1 (H)
R
C H
R1 (H)
醇，酚
O
R2 NH2
R C R1 (H)
R C N R2 [H]
R
CH NHR2 胺
R1
R1
(H)
(H)
一、醛基和酮基还原成烃的反应
Al-Ni+NaOH H2O Na2AlO4+Ni+H2↑
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原1多相催化氢化
亚当斯1889年生于美国波士顿，1908年毕业于哈佛大学，曾 在柏林Ｅ·费歇尔实验室从事博士后研究工作。这一年的国外学习为 他以后一生的事业奠定了基础，使他成长为美国化学界最有代表性的 人物之一
烯
2．分类：
按还原剂种类一般分两大类:即催化氢化和化学还原
（ 1 ） 催 化 还 原 （ 催 化 氢 化 ） ,Catalytic reduction (hydrogenation)：反应底物与分子氢进行的加氢反应。
• (a) 多 相 催 化 氢 化 （ 非 均 相 催 化 氢 化 ,Heterogeneous Hydrogenation ）：催化剂为固态，以气态H2为氢源。
压，且收率有所提高，一般60-95% 之间。
历程 ：
R
C N NH2 R1
BR
C N NH HB R1
R
C N NH R1
H2O H2O
R CH N NH
R1
R
CH2 R1
B
R
CH N N HB R1
R
N2
CH
R1
B: RONa, HO, CH3SOCH2,
O
COCH2CH2COOH
H2NNH2.KOH
2.Wolff-K-黄鸣龙还原：醛酮在强碱条件下， 与水合肼缩合成腙，进而放出氮气，分 解转变成甲基和亚甲基的反应。
通式
R CO
R'
H2NNH2
R C N NH2
R'
NaOEt or KOH
R CH2
R'
+ N2
影响因素
（1）化合物结构 (a) 本法适于对H+敏感而对-OH 稳定化合物，不受分子量大小、
第七章 还原反应
• 一、概述 • 1．定义: 在化学反应中，使有机物分子中碳原子总的氧
化态降低的反应称还原反应。 • 在还原剂的作用下，使有机物分子得到电子或使参加反
应的碳原子上的电子云密度增加的反应称还原反应。 • 有机分子增加氢或减少氧的反应。
3．应用
意义： NO2
O
NH2
C
OH
C
CC
H
CH CH OH
4.硼氢化反应：硼烷与烯键加成再经水解得饱和烃
BH3
H2O/H
CC
H BH2
H BH2
HH
(C5H11)2BH
H2O/H
CH2B(C5H11)2
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原1多相催化氢化
b 氢压 收率
高压: 400atm (磁搅拌) 低压: 4atm(磁搅拌) 常压: 1atm(摆床)
CC
O2N
COCl
LiAlH[OC(CH3)3]3
Glyme
NO2
O2N
CHO NO2
COCl LiAlH[OC(CH3)3]3
CHO
N
Glyme
N
第三节 醛、酮的还原反应二 还原成醇的反应 2 异丙醇铝
O2N
O NHAc
（i-PrO）3Al
C
C H
CH2OH
i-PrOH
O2N
＊H C C CH2OH OH NHAc
10036,U.S.A
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原1多相催化氢化
多相氢化因素:
a 催化剂：活性高 稳定性 不易中毒,再生 用量 Ni 10%～15%被催化物质质量 Pd/C 1%～5%被催化物质质量 Pt 0.5%～1%被催化物质质量
载体：为增大催化剂的表面在催化剂制备中加入的多孔物质