硼烷还原羧基的反应速度

3.1 烯烃的化学还原：硼氢化反应
• 由于空间障碍影响, 硼烷的三个氢被取代的难度 依次增加, 可据此合成一取代和二取代硼烷作还 原剂, 具更好选择性。 • 硼氢化加成时，硼加到低取代碳上，如果取代度 相同，产物分布则主要受空间障碍影响。
3.1 烯烃的化学还原：硼氢化反应
• 硼氢化反应选择性好，其产物可氧化水解为醇， 在药物合成中应用广泛(机理略)。 • 硼氢化钠/乙酸也可直接硼氢化烯烃，其硼氢化的 活性物种是硼氢化钠和乙酸反应形成的配合物。
•1.2 还原反应的分类
分 类 催 化 氢 化 多 相 催 化 氢 化 （ d轨 道 Co,Rh,Pd,Pt…) H2↑ 均 相 催 化 氢 化 （ 将 催 化 剂 变 为 络 合 物 ） 两 相 H2↑/液 相 TTC 转 移 氢 化 （ 采 用 有 机 氢 源 H2NNH2·H2O 无机还原剂 化学还原 有机还原剂 KBH4 NaBH4
表1 不同官能团加氢难易顺序(易→难)
表1 不同官能团加氢难易顺序(易→难)
表1 不同官能团加氢难易顺序(易→难)
多相催化加氢反应示例
• 当底物分子中含多个可还原基团时，处在表的前 部的基团将被优先还原。例如还原不饱和醛的羰 基，可用加氢法，如果是还原其双键，则加氢法 不合适。 • Example：Finasteride 中间体的合成。
第七章 还原反应
Chapter 7 Reduction Reaction
Email: mengge@mail.xjtu.edu.cn http://gr.xjtu.edu.cn:8080/web/mengge 2011,05,15,18,22
1 概述 Introduction
• 1.1 还原反应的定义： • 在化学反应中，使有机物分子中碳原子总的氧 化态降低的反应称为还原反应。
• Reduction, part of a reduction-oxidation (redox) reaction where oxygen is being removed from a compound.
• SUM: 增加氢或减少氧。 • Versus: • Oxidation: 增加氧或减少氢。
均相催化在药物合成中应用
• 选择性还原碳-碳双键 • 常用均相催化剂的应用范：
3 不饱和烃的还原
• 烯烃、炔烃和芳烃可还原为饱和烃，前两者反应 活性大于后者。
底物结构类型
烯烃
炔烃
芳烃
催化加氢 条件苛刻
催化加氢
化学法
3.1 烯烃的化学还原：硼氢化反应
• 硼烷与碳-碳双键加成，生成烷基硼烷的反应称为 硼氢化反应，所得硼烷经酸性水解可得饱和烃， 是烯烃化学还原的主要方法。
2.2 催化转移氢化
• 与多相催化加氢用氢气作氢源不同，催化 转移氢化的氢源为有机化合物，通常为不 饱和脂环烃、不饱和萜类或醇，如环己烯、 α-蒎烯和异丙醇等。 • 催化剂的种类： • 钯黑或钯/碳：常用， • 铂和铑：的活性较低， • 镍：一般用于醇作氢源的反应。
催化转移氢化的应用范围
• 催化转移氢化主要适用于碳-碳不饱和键、硝基、 偶氮基、亚胺基和氰基的还原，也可用于碳-卤键、 苄基及烯丙基的氢解。具有反应条件温和，操作 简单，基团选择性好等优点。
3.2 烯烃的化学还原
3.2.1 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):
Al-Ni+NaOH H2O Na2AlO4+Ni+H2↑
The method is also suitable for alkynes！
② 钯(Pd)为催化剂
(NH4 )2PtCl6 + 4NaNO3
PtO2 + 4NaCl + 2NH4Cl + 4NO2 + O2
多相氢化因素
a 催化剂： 活性高 稳定性 不易中毒,再生 10%～15%被催化物质质量 用量 Ni 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
表2 一些催化转移氢化应用实例
2.3 均相催化加氢
• 主要特点： • 催化剂以分子态溶解在反应介质中，起催化作用，其 氢源为氢气，选择性好，反应条件温和。 • 常见配体：Cl，CN，PPh3，CO和胺等给电子体。 • 常见催化剂：
Catalyst：一般为第VIII族过渡元素Rh，Ru，Ir，Co以及Pt等的配合物。
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(林德拉）催化剂 Pd/BaSO4/喹啉 炔 Lindlar 烯
2 催化加氢
催化加氢种类
反应特点
多相催化加氢
催化转移氢化
均相催化加氢
2.1 多相催化加氢
• 多相催化加氢可完成从酰卤、炔烃、酮、 硝基物、芳烃到羧酸，几乎所有不饱和结 构的还原。 • 多相催化加氢以氢气为氢源，适应面广， 但有时需加压，若底物中有多个活性基团， 存在选择性。 • 不同官能团被还原的反应活性不同，催化 剂及反应条件也不同（表1）。
The method is also suitable for alkyne！
③ 铂（Pt）为催化剂
铂 Na2PtCl6 + 2HCl + 6NaOH H2 PtCl6 + NaBH4 载体铂 PtO2 Adams Pt
亚当斯催化剂: Butcaine
Pt + 2HCOONa + 6NaCl + 4H2O
O
） HN NH
HC NH2
1.3 还原反应的意义
• 还原反应可将不饱和结构转化为饱和结构，将羰 基化合物转化为醇等， • 可实现多种官能团转化，在药物合成中应用广泛。
意 义 ： NO2
NH2
O C
OH C H百度文库C C CH CH OH
1.3 还原反应的主要内容
• 本章主要内容： • 碳-碳(杂)不饱和结构的还原; • 多种含氧不饱和结构的化学还原及氢解等; • 催化多相加氢等大工业生产常见还原过程。