第六章 还原反应-药物合成反应

第一节 不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原 1、多相催化氢化法 （催化剂 Ni , Pd , Pt ） 反应历程 吸附：物理吸附(催化剂表面) 化学吸附(化学键-活性中心) 反应：作用物在催化剂表面化学反应 解析：产物从催化剂表面解析 扩散：产物分子向介质扩散
Organic Reactions for Drug Synthesis
概 述
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 分类 化学还原 有机还原剂 生物还原反应
OH CH C C CH CH OH
） HN NH
无机还原剂 KBH4 NaBH4
H H2, Pd/C O 1atm, 25℃ O H H + O H H
乙醇 乙醇+10% HCl
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53% 93%
47% 7%
O O
Pd/CaCO3, H2 1atm, 45℃ AcO AcO
H
立体化学特征： 顺式加成，并且是从位阻较小的一面去进行加成。
（ 2）KBH4 NaBH4 LiBH4
机理 :
C H O H B H H 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
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Organic Reactions for Drug Synthesis
③铂（Pt）为催化剂
铂 Na2PtCl6 + 2HCl + 6NaOH H2 PtCl6 + NaBH4 Pt PtO2 + 4NaCl + 2NH4Cl + 4NO2 + O2 Pt + 2HCOONa + 6NaCl + 4H2O
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2 均相催化反应：(Ph3P)3RhCl, TTC(氯化(三苯瞵)合铑)、
(Ph3P)3RuCl ，采用苯 、EtOH或丙酮作溶剂
末端双键易氢化 单取代＞双取代＞三取代＞四取代
OH
H2/TTC
OH
PhH RT
易氢化末端双键 90%
c. 溶剂及介质的酸碱度
EtOH H2O
O O
AcOH 效果最好
a)有机胺或含氮芳杂环的氢化，通常选用HAC 为溶剂，能够防止催化剂中毒 Ni：中性或弱碱性介质
Pd,Pt：中性或弱酸性介质
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b)介质的酸碱度，不仅影响反应的速度和选择性， 而且影响产物的立体构型
载体铂 PtO2 Adams 亚当斯催化剂 (NH4 )2PtCl6 + 4NaNO3
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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。 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。 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。
H2/Ni
100Kg/cm2 200℃
COOH H2,Rh/C 5Kg/cm2 NH2
COOH
NH2
OH H3C Pd-C/H2 H3C
O
CH3
CH3
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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。
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
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
钯C（Pd/C)
Lindlar(林德拉）催化剂 Pd/BaSO4/喹啉 炔 Lindlar 烯
O C
Zn-Hg/Zn HCl
CH2
Zn-Hg 活性＞Zn
HgCl2+HCl+Zn
Zn-Hg
醛酮还原：最适合芳香-脂肪混酮的还原；
芳环上连有羟基、甲氧基对反应有利
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COCH2CH2COOH
Hg-Zn HCl
CH2CH2CH2COOH
H2 O
' R
C H
OAlH3
' R
C
H
OH
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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 CH2OH
LiAlH4 Et2O
O C
O C
LiAlH4 Et 2O
C
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影响反应的因素：
1.本反应为可逆反应：增大还原剂量及蒸去丙酮，有 利反应，(酮：醇铝不小于1:3) 2.加入一定量AlCl3，提高反应速度和收率 3.1,3-二酮，b-酮醇等易烯醇化的羰基化合物，或含
Hg-Zn HCl Hg-Zn HCl
H3CH2 CH2CH2C
α,β-不 饱 和 醛 酮 同 时 被 还 原
PhHC
C H
CH2CH3
※ 可还原双键，包括非羰基双键；炔键还原为烯键
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2 黄鸣龙还原（碱性条件下还原）
R R C O + H2N
第六章 还原反应
Reduction Reaction
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概 述
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。简言之，增加氢或减
少氧。
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COONa Li, NH3, EtOH H H H COONa
苯环上吸电子基取代(-COONa等)，主要生成1-取代 基-2,5-二氢化苯类。
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第二节 醛、酮的还原反应
一 还原成烃的反应
1 Clemmensen还原（酸性条件下反应)
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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
毒剂：由于引入少量杂质使催化剂的活性不可逆地大大降低， 甚至完全丧失，此现象称催化剂中毒，使催化剂中毒的物质 称毒剂。 抑制剂：引入少量物质使催化剂活性在某一方面受到抑制， 但经过适当的处理之后可以恢复，则称为阻化，使催化剂阻 化的物质称为抑制剂。
羧基不被还原
CH3COCOOEt Hg-Zn HCl Hg-Zn HCl H3CHC OH CH3CH2CH2COOEt COOEt
α-酮 酸 酯 只 能 被 还 原 为 -HO 对比 β-酮 酸 酯 能 很 好 的 被 还 原
CH3 COCH2COOEt
H3COCHC PhC C
C H COCH3
O
HC NH2
意义： NO2
O
NH2
C
Organic Reactions for Drug Synthesis
本章主要内容
第一节 不饱和烃的还原 第二节 羰基（酮、醛）的还原反应 第三节 羧酸及其衍生物的还原 第四节 含氮化合物的还原反应 第五节 氢解反应
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Organic Reactions for Drug Synthesis
b 氢压
收率 高 压 : 400atm (磁 搅 拌 ) 低 压 : 4atm(磁 搅 拌 ) 常 压 : 1atm(摆 床 )
H2/Pt 1kg/cm2
C C CH2 CH2
C
C
H2/Pt 2kg/cm2
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O
C
CH2 COOH 4 NH2NH2/KOH CH2 COOH △ 4