还原反应机理

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9.2.3 催化转移氢化
O O CO CH 3
+ O
Pd-C/EtOH O
O OCOCH3
氢源是氢化芳烃、不饱和萜类及醇类，如环已烯、环已二烯、 四氢萘、α-蒎烯、乙醇、异丙醇、环已醇等。
用于还原不饱和键、硝基、氰基
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9.2.4 氢解
Ar
N
NH
Acid hydrolysis 2 H2O ,2 NaHSO4
ArNHNH
2
NO 2 Na 2SO3/NaHSO 3
SO3NaSO3Na
NHSO 3Na SO3Na H3+O
NH2 SO 3Na
HO
OH
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OH
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(2)连二亚硫酸钠还原
O
HN
O
N
H
NO 2
Na 2S2O4/H2O
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（3) 还原腈为伯胺
H3COH 2C O2N
CN
H2 / 5%Pd C / H2O HCl
H3COH 2C H2N
CH 2NH 2
H3C
N
Cl
(4) 还原酰卤成醛
ClOC
H2 / Pd BaSO4 / Tol / 喹林 硫
H3C
N
维生素B6中间体
OHC
H3CO 2021/4/18
OCH 3
r.t., 2h
Cl
抗真菌药芬替康唑中间体 Cl
CH 2 N
O
HN
S
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KBH 4/NaOH/EtOH
CH 2 N
OH
HN
S
驱虫药左旋咪唑中间体
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还原剂的影响：
4ArNO2 6Na2S 7H2O 4ArNH2 3Na2S2O3 6NaOH
ArNO2 Na2S2 H2O ArNH2 Na2S2O3
还原
第三阶段： 50℃
稀盐酸
转位
第四阶段：
稀硫酸及硫酸钠 成盐析出
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9
二、锌粉其它还原
(1) 锌粉将硝基还原为氨基
NH2 NO 2 Zn/NaOH C2H5OH,reflux, 1h
NH2
NH2
抗组胺药奥沙米特（oxatomide）中间体
(2)锌还可将醛或酮还原成醇
O
OH
Zn/NaOH
C6H5 N H2 N H2C6H5 slow NH2C6H4 C6H4 NH2
k[ ArNHNHAr][H ]2
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8
2ArNO2 5Zn H2O ArNHNHAr 5ZnO
第一阶段： 100~105℃
12~13%NaOH 还原
第二阶段： 90~95℃
9%NaOH
Ni
甲酸型 Ni，Co 金属甲酸盐热分解
镍粉
骨架型 Ni，Cu 金属与铝的合金用碱溶 骨架镍
沉淀型 Pt ， Pd ， 金属盐水溶液用碱沉淀 胶体钯
Rh
硫化物型 Mo
金属盐用硫化氢沉淀 硫化钼
氧化物型 Pt ， Pd ， 金属氯化物用硝酸钾熔 二氧化铂
Re
融分解
载体型 Pt ， Pd ， 用活性碳、二氧化硅等 钯/活性炭、
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2.反应机理和影响因素
C O + H AlH2
C OAlH3 H
CO
C O AlH2 H2
C O Al H4
C OH H
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3.实例分析
C2H5OOCCH2COCH2COOC2H5
NaBH4
C2H5OOCCH2CH(OH)CH2COOC2H5
HO
H3C CH3
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9.1.5 肼还原剂
一、还原硝基
NC
CN
H2NNH 2/FeCl 3/C
催化剂：
NO 2 CH 3OH
NH2
三氯化铁、硫酸钴、镍、铜等
担载在活性碳或硅胶或硅藻土上
H3C
NO 2
H2 NNH2 H2O / CH3OH
70 ~ 75C
CH3
NH2
H2 NNH2 H2O 140C
H3C
H2 (g) H2 (adsorb.) 2H (activeH ) 2H 2e (H Ni )
原料和产物 （2） 吸附络合物之间发生化学反应
（3） 产物的解析和扩散，离开催化剂表面
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二、催化剂
种类
常用金属 制法概要
举例
还原型 Pt ， Pd ， 金属氧化物用氢还原 铂黑，钯黑
H
NH
Fe-e Ar
NH
H
Ar NH2
3
（1）铁和低价铁盐为还原剂
4ArNO2 9Fe 4H2O 4ArNH2 3Fe3O4 电解质 介质 化学结构与反应活性
铁的品质和用量 过程与特点
O2N 2021/4/18
CHCN CH3
Fe/NH 4Cl H2N
95C,1.5h
CHCN CH3
消炎药苯恶洛芬中间体
C
CH
C2H5OH , 70 ~ 74C, 2h
钙拮抗剂盐酸马尼地平（manidipine）中间体
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酸性条件下
还原醛基、酮基为甲基或亚甲基
Clemmensen反应
O
N O
CH COOH CH 2CH 3
Zn,(C2H5)O
HCl(g) 0C
N O
CH COOH CH 2CH 3
C
H
Ph3P
Rh
C
Ph3P
H Cl
(II)
_ Ph3P
H
Ph3P
S
Rh
Ph3P
H
(I) Cl
C
H
Ph3P
Rh
C
Ph3P
H
Cl
(III)
CC _S
S+H2 (I) + CH CH
均相催化氢化对羰基、氰基、硝基、卤素、重氮基、 酯基等不加氢，也不氢解碳-硫键等，选择性好。由 于是顺式加成，因此能催化不对称加成。
NH2 F
F
F
CH3(CH2)4COCH3
Na CH3(CH2)4CHCH3 OH
Sn/HCl
O2N
COOH
H2N
COOH
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9.1.2 含硫化合物还原剂
一、用硫化碱的还原
硫化钠 硫氢化钠 多硫化钠 铵类硫化物 硫化铁
还原芳香族硝基 ——齐宁（Zinin）还原
ArNO2
6S
2
7 H 2O
Ni，Cu 浸渍金属盐再还原
铜/二氧化硅
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催化剂的评价：
活性： 负荷 空间速度
选择性： 稳定性： 催化剂寿命
中毒 再生
毒物
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三、影响因素 （1） 原料: 中毒物质
（2） 温度和压力 （3 ） 物料的混和 （4） 反应介质
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常见用途
（1） 硝基化合物加氢还原制胺
O
LiAlH4
HO
N
CH3
CN O H2
HN S
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KBH4/NaOH/EtOH
H3C CH3
N CH3
H2 CN OH
HN S
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9.1.4 硼烷还原剂
亲电性氢负离子转移还原剂 易还原羧基 与双键发生硼氢化反应
O2N
O
B2H6/THF
C
N(CH 3)2
,1h
O2N
CH 2 N(CH 3)2
NH2
O2N 2021/4/18
NO 2
H2N 23
二、还原重氮键
HO NN
HO
H2 NNH2 H2O / CH3OH
Cat.
NH2 NH2
+
(H3C) 3C
(H3C) 3C
三、还原醛或酮为甲基或次甲基
Wolff—КИЖЕР—黄鸣龙还原反应
H3COCHN
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O H2NNH 2/H2O/KOH
4
（2）钠和钠汞齐作为还原剂
Birch反应 芳香族化合物
液氨
H3C
OH
非共轭二烯
H3C
OH
Li/NH 3/Et 2O
40C,30 min
H
H3CO
H3CO
Bouveault-Blanc反应： 羧酸酯 金属钠+无水乙醇 伯醇
Ph
CH 202P1h/4/18
CH 2COOEt
Na/EtOH/AcOEt
85 ~ 90C,1 ~ 2h
Ph
CH CH 2CH 2OH
Ph
5
（3）锌和锌汞齐作为还原剂
一、强碱性介质中锌粉还原 亚硝基、羟胺化合物
氧化偶氮化合物
+ ArNO ArNHOH
副反应 3 ArNHOH
+ ArN=NAr H2O
O
+ ArN=NAr ArNH2
O
+ ArNHOH H2
+ ArNH2 H2O
CH3 CH 2COOH
O 2021/4/18
茚满烷类化合物
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(7) 还原芳烃
COOH
H2 / 5%Pd C
145 ~ 160C,3.92MPa
COOH
(8)还原烯键或炔键
H3CO 2021/4/18
CH CHCOOH
H2 / 5%Pd C
NaH 2PO 2
H3CO
CH 2 CH 2COOH
4
ArNH 2
3S
O2
23
6OH
电子供给者 硫化物
质子供给者 水或醇
S22
S 0 S 2 S22
2021/4/浓18 度较稀时是一个双分子反应过程
14
OH
CH3
CH
OH
CH3
CH
KBH 4/EtOH
ref lux
O
HO
避孕药炔诺酮中间体
O
OH
NaBH 4/CH 3OH
Cl
CH 2Cl
Cl
CH 2Cl
碱度的影响 取代基的影响
OCH 3
NO 2
OCH 3 NH2
NO 2
NO 2
还原过程 2021/4/18
部分还原、完全还原
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二、用含氧硫化物的还原
亚硫酸盐 连二亚硫酸钠
(1) 亚硫酸盐还原
亚硫酸盐可将硝基、亚硝基、羟胺基、偶氮基还原成 氨基，将重氮盐还原成肼。
Ar
N2
HSO4
2 NaHSO3 H2SO4
COOCH 3 OSO 2CH 3
H2,10%Pd C
COOCH 3 OSO 2CH 3
r.t.
O2N
H2N
抗菌药奥沙拉秦（Olsalazine）中间体 （2） 叠氮化合物加氢制胺
N
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H3CH 2COOCH 2C
N3 O
H2,10%Pd C
N H3CH 2COOCH 2C
NH2
O
+
CH3COCH3
H C OH + (CH3)2CHO Al
2021/4/18
25
9.1.7 电解还原法
O
Pb
C N(CH3)2
H2 C N(CH3)2
2021/4/18
26
9.2 催化氢化
优点 缺点 催化
9.2.1 非均相催化氢化
一、基本过程
（1） 反应物在催化剂表面的扩散、物理和化学吸附；
氢：
心血管药物艾司洛尔（Esmolol）中间体
34
9.2.2 均相催化氢化
• 铑、钌、铱的三苯膦络合物等，如氯 化三苯膦络铑(Ph3P)3RhCl，磷可以和这 些金属形成牢固的配位键
C6H5CH
C H
NO2
(Ph3P)3RhCl,C6H6 H2
C6H5CH2CH2NO2
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35
(Ph3P)3RhCl + S + H2
2021/4/18
2
2. 反应机理及影响因素
CO+ M
M-e CO M
H CO M
H C OH
O Ar N
O
Fe-e
O Ar N
H
O
Ar N
Fe-e
O
Ar N
O
OH
OH
H _H2O
Fe-e
H
Ar N O
Ar N O
Fe-e Ar N OH
A20r21/4N/18 OH
H
Ar
H N
Fe-e OH
Ar
OCH 3
Rosenmund反应
H3CO
OCH 3
OCH 3 32
(5) 还原醛酮为醇
OAc
OAcH OAc
O OAc
Raney Ni(W 6)/EtOH
4.90105 Pa, r.t.
CHO
(6)还原醛酮为烷烃
OAc
OAcH OAc
O OAc
CH 2OH
天麻素中间体
CH3
CH 2COOH H2 / Pd EtOH / H
C CH 2CH 2COOH
140 ~ 160C,1h
H3COCHN
抗癌药物苯丁酸氮芥中间体
H
C
CH 2CH 2COOH
H
24
9.1.6 烷氧基铝还原剂
(CH3)2CHOH + RCOR
Al OCH(CH3)2 3
R CHOH
R
+ CH3COCH3
Al
O
O CH3
C
C
H CH3
O Al C H (CH3)2CHOH
2021/4/18
6
一、强碱性介质中锌粉还原
亚硝基、羟胺化合物
氧化偶氮化合物
氢化偶氮化合物
+ ArN=NAr 2H2
O
副反应：
+ ArN=NAr 3H2
O
2021/4/18
+ ArNHNHAr
H2O
+ 2ArNH2
H2O
7
一、强碱性介质中锌粉还原
亚硝基、羟胺化合物
氧化偶氮化合物
氢化偶氮化合物
联苯胺系化合物
第九章 还原反应
增加氢原子
减少氧原子
9.1 化学还原反应
9.2 催化氢化
2021/4/18

9.1 化学还原反应
• 9.1.1 金属还原剂
• 1. 底物与进攻试剂
• ▲活泼金属
• ▲合金
• ▲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。
抗凝血药吲哚布芬（Indobufen）
2021/4/18
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（4）锡和二氯化锡作为还原剂
在酸性条件下可还原硝基成氨基
O2N
CH3
CH3
Sn/HCl
N CN
H2N
CH3
85C