还原反应机理课件
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木炭还原氧化铜课件
03
实验结果与讨论
实验数据记录与分析
反应温度
木炭与氧化铜反应的适宜温度为9001000℃。
木炭用量
木炭用量增加可提高还原速率，但过多木炭 可能导致反应温度降低。
反应时间
反应时间对产物影响不大，但过长的反应时 间可能导致能源浪费。
氧化铜用量
氧化铜用量对还原速率影响较小，但过多氧 化铜可能导致反应温度降低。
通过实验研究，发现反应温度、反应时间、木炭与氧化铜比例等因素对
还原反应的产物纯度、产率及能耗有显著影响。优化后的反应条件可提
高产物纯度和产率，降低能耗。
03
反应机理验证
通过对比不同实验条件下的反应结果，验证了木炭还原氧化铜反应机理
的正确性，并为后续研究提供了理论基础。
研究不足与展望
实验条件限制
本次研究主要关注了常压下的反应条件，未涉及高压条件下的反应情况。未来可以进一步 探究高压条件下木炭还原氧化铜的反应特性及优化方法。
称量样品
按照实验要求，分别称取 一定量的木炭、氧化铜和 催化剂。
装样
将称量好的样品装入坩埚 中，注意不要混杂其他物质。
实验步骤与操作流程
01
02
03
04
加催化剂
将催化剂均匀撒在样品上。
封口
将坩埚口封住，避免高温下样 品被氧化或挥发。
高温处理
将坩埚放入高温炉中，设定温 度为1000℃以上，开始高温
处理。
05
参考文献
参考文献
书籍名称：《化学原理与实验方法》 作者：张三
出版年份：2000年
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感谢观看
02
实验原理及方法
实验原理
01
02
典型还原反应及机理
1、没有叔胺存在，式1反应效率很低 2、腈基、酰胺基、硝基同时被还原为氨基
2.5 还原酰胺
采用NaBH4/CoCl2还原时，羟基/非羟基溶剂均可使用
2.5 还原酰胺
Se化合物与NaBH4反应产生化合物5和6 1、没有Se化合物，反应不能进行 2、该反应不能还原仲酰胺和伯酰胺
2.6 还原腈基
LiAlH4还原 效率低
方案1
2.2 还原羧酸
方案
方案3
2.2 还原羧酸
1、n(CF3COOH) : n(RCOOH)= 1 : 1； 2、芳香族羧酸产率低(<30%)
采用比底物酸性更强的羧酸促进还原转化
方案4
2.2 还原羧酸
方案5 1、ZrCl4比ZnCl2具有更高的催化活性； 2、I2催化可实现-COOH、-COOMe的选择性还原。
碱土金属可 促进α,β-不 饱和酮的选 择性还原
2.9 还原醛和酮
α-烷基β酮酯还原
3-酮-2-甲基 酯/酰胺还原
2.9 还原醛和酮
1、高位阻酮生成醇 2、芳环上氯被还原
镧系 金属
-COOH，-NO2 -CONH2，-Cl -COOMe ，-CN
不受还原影响
2.9 还原醛和酮
镧系金属在促进化学、立体选择性上应用：
叠氮等基团的影响。
2.3 还原氨基酸
1、还原时，立体构型不变，未外消旋化 2、氨基酸及被保护的氨基酸均可被还原
2.3 还原氨基酸
Pentachlorophenol Boc
Boc保护基不受还原作用影响
2.4 还原酯基
（式1）
n(NaBH4) : n(ZnCl2) : n(叔胺) = 2 : 1 : 1 THF为最佳溶剂，醇中主要发生酯交换反应
2.5 还原酰胺
采用NaBH4/CoCl2还原时，羟基/非羟基溶剂均可使用
2.5 还原酰胺
Se化合物与NaBH4反应产生化合物5和6 1、没有Se化合物，反应不能进行 2、该反应不能还原仲酰胺和伯酰胺
2.6 还原腈基
LiAlH4还原 效率低
方案1
2.2 还原羧酸
方案
方案3
2.2 还原羧酸
1、n(CF3COOH) : n(RCOOH)= 1 : 1； 2、芳香族羧酸产率低(<30%)
采用比底物酸性更强的羧酸促进还原转化
方案4
2.2 还原羧酸
方案5 1、ZrCl4比ZnCl2具有更高的催化活性； 2、I2催化可实现-COOH、-COOMe的选择性还原。
碱土金属可 促进α,β-不 饱和酮的选 择性还原
2.9 还原醛和酮
α-烷基β酮酯还原
3-酮-2-甲基 酯/酰胺还原
2.9 还原醛和酮
1、高位阻酮生成醇 2、芳环上氯被还原
镧系 金属
-COOH，-NO2 -CONH2，-Cl -COOMe ，-CN
不受还原影响
2.9 还原醛和酮
镧系金属在促进化学、立体选择性上应用：
叠氮等基团的影响。
2.3 还原氨基酸
1、还原时，立体构型不变，未外消旋化 2、氨基酸及被保护的氨基酸均可被还原
2.3 还原氨基酸
Pentachlorophenol Boc
Boc保护基不受还原作用影响
2.4 还原酯基
（式1）
n(NaBH4) : n(ZnCl2) : n(叔胺) = 2 : 1 : 1 THF为最佳溶剂，醇中主要发生酯交换反应
大学无机化学课件氧化-还原
大学无机化学课件氧化-还原
目录
CONTENTS
• 氧化-还原反应的基本概念 • 氧化-还原反应的原理 • 氧化-还原反应的实例 • 氧化-还原反应的应用 • 氧化-还原反应的实验操作
01 氧化-还原反应的基本概念
CHAPTER
定义与分类
定义
氧化-还原反应是电子在两个不同原 子间转移的反应，其中氧化是指电子 损失的过程，还原则是电子获得的过 程。
ABCD
还原剂是能够提供电子的 物质，通常是具有较低氧 化数的元素或化合物。
常见的氧化剂包括氧气、 高锰酸钾、硝酸等，常见 的还原剂包括氢气、金属、 碳等。
氧化数的变化与电子转移的关系
氧化数表示元素或化合物在氧化-还原状态下的电荷数， 可以用来描述电子转移的过程。
当电子从还原剂转移到氧化剂时，还原剂的氧化数升高， 而氧化剂的氧化数降低。
通过双线桥法或单线桥法表示电子转移的方向和数量，清晰地展示出氧化剂、还 原剂以及电子转移的过程。
电极反应式表示法
将氧化-还原反应拆分为两个半反应，分别表示为阳极和阴极反应式，有助于理 解和分析反应机理。
02 氧化-还原反应的原理
CHAPTER
电子转移过程
01 02 03 04
电子转移是氧化-还原反应的核心，它决定了反应的进行方向和速率 。
金属与酸反应
金属与酸反应，通常会生 成氢气和对应的金属盐， 同时金属被氧化。
非金属的氧化
非金属氧化物生成
非金属与氧气反应，生成非金属氧化物，如二氧化碳 的生成。
非金属燃烧
非金属在氧气中燃烧，如硫在空气中燃烧生成二氧化 硫。
非金属与碱反应
非金属与碱反应，通常会生成盐和水，同时非金属被 氧化。
目录
CONTENTS
• 氧化-还原反应的基本概念 • 氧化-还原反应的原理 • 氧化-还原反应的实例 • 氧化-还原反应的应用 • 氧化-还原反应的实验操作
01 氧化-还原反应的基本概念
CHAPTER
定义与分类
定义
氧化-还原反应是电子在两个不同原 子间转移的反应，其中氧化是指电子 损失的过程，还原则是电子获得的过 程。
ABCD
还原剂是能够提供电子的 物质，通常是具有较低氧 化数的元素或化合物。
常见的氧化剂包括氧气、 高锰酸钾、硝酸等，常见 的还原剂包括氢气、金属、 碳等。
氧化数的变化与电子转移的关系
氧化数表示元素或化合物在氧化-还原状态下的电荷数， 可以用来描述电子转移的过程。
当电子从还原剂转移到氧化剂时，还原剂的氧化数升高， 而氧化剂的氧化数降低。
通过双线桥法或单线桥法表示电子转移的方向和数量，清晰地展示出氧化剂、还 原剂以及电子转移的过程。
电极反应式表示法
将氧化-还原反应拆分为两个半反应，分别表示为阳极和阴极反应式，有助于理 解和分析反应机理。
02 氧化-还原反应的原理
CHAPTER
电子转移过程
01 02 03 04
电子转移是氧化-还原反应的核心，它决定了反应的进行方向和速率 。
金属与酸反应
金属与酸反应，通常会生 成氢气和对应的金属盐， 同时金属被氧化。
非金属的氧化
非金属氧化物生成
非金属与氧气反应，生成非金属氧化物，如二氧化碳 的生成。
非金属燃烧
非金属在氧气中燃烧，如硫在空气中燃烧生成二氧化 硫。
非金属与碱反应
非金属与碱反应，通常会生成盐和水，同时非金属被 氧化。
羟基酮的还原反应机理
羟基酮的还原反应机理
酮醇缩合是发生在两个酯之间的还原偶联反应。
双酯基在金属钠，二甲苯回流条件下反应生成α-羟基酮，也被叫做酮醇。
反应需要在惰性气体环境下，以免中间体被氧化。
当R基团是脂肪烃或惰性基团时，反应进行良好。
如果R烷基链越长，需要更高沸点的溶剂。
对于单一酯基的反应，产物会是链状α-羟基酮；如果是一个链上双酯基，产物就是环状化合物α-羟基酮。
酮醇缩合反应机理
反应首先是酯在惰性溶剂中与钠反应，生成自由基负离子。
两分子自由基负离子发生偶联，生成二负离子。
两个MeO-基团离去后形成二酮。
二酮与钠再一次反应生成二负离子，与水反应后生成最终产物。
过渡金属合金催化剂氧还原ORR催化机理ppt课件
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15
结论
具有3d结构的过渡非贵金属加入Pt催化剂中，会改变纯Pt 催化剂的几何特征和电子层结构，增加Pt表面的粗糙度， 对Pt具有锚定作用，并提高催化剂的活性，降低了贵金属 Pt的用量，对燃料电池阴极催化剂活性有显著提高。
设计新型催化剂应当根据催化反应的反应机理，通过计算 基元反应的活化能或反应能来寻找ORR中反应速度的控制 步骤，量化理论模拟不同金属及合金的组分和结构，以及 根据催化剂电催化活性与催化剂几何和电子结构的关系， 来综合确定，而不是只考虑某个单一因素。
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14
Pt-M合金催化剂活性提高机理
Pt-M合金催化剂中添加非贵金属M可使Pt原子更好嵌入 或锚定在载体C表面，防止催化剂在C表面集聚或流失， 使Pt-M二元或三元合金催化剂具有更高的稳定性。
过渡金属M的加入可以防止Pt团聚，限制C载体表面Pt的 迁移，使催化剂的电催化性能得到改善。
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13
Pt-M合金催化剂活性提高机理
Pt-M合金催化剂中添加的非贵金属溶解会使催化剂的表 面变得粗糙，增加Pt的有效活性表面积，从而提高合金催 化剂活性。
实例：对Pt-Fe合金进行烧结，然后对电催化剂进行酸处 理，使Pt表面未合金化的过渡金属溶解掉，电催化剂只保 留Pt和Pt-Fe合金，Pt的活性表面积增加了两倍，提高了 Pt-Fe合金的催化活性。
过渡金属合金催化剂 氧还原催化机理
化学与化工学院 材料物理与化学
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1
目录
一、质子交换膜燃料电池 二、氧还原反应机理 三、Pt-M合金催化剂活性提高机理 四、结论
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2
质子交换膜燃料电池
氢气在阳极催化剂的作用下，发生下列阳极反应：
还原胺化相关机理与反应
还原胺化（reductive Amination）1.定义：胺和羰基化合物缩合得到亚胺，然后通过还原剂（常用的有NaCNBH3，NaBH(OAc)3等）还原生成相应的胺的反应。
2.反应机理：3.主要特点：Borch还原或者还原烷基；能够有效的将醛或者酮转化成胺；席夫碱来源于羰基和氨基，然后由氢供体还原成胺；对于迟钝反应，如含弱亲电羰基、亲核胺、空间拥挤的反应中心，通常需要添加分子筛或路易斯酸；对于反应性好的胺，容易形成席夫碱，直接还原胺化提高了效率；对于低反应性的胺，在一般条件下很难形成席夫碱。
4.优势：操作简单，方便；能形成伯胺、仲胺、叔胺。
5.经典反应：1.催化氢化；2.金属氢化物；3.甲酸-Leuckart-Wallach 反应；4.其他还原剂如硼烷、锡烷以及不对称催化反应、金属络合物也被用于还原胺化，极大的促进了还原胺化反应的高选择性及效率。
具体反应类型介绍：催化氢化：1.通常用Pd/C、Raney-Ni和Pt/C催化氢化；2.如果反应底物含不饱和基团如C=C、CN、NO2则受限；3.反应操作简单，清洁、产率高硼氢化钠还原：硼氢化钠容易还原亚胺，也能够还原醛或者酮化合物，在直接还原亚胺时，如果有此类官能团应该保护起来，防止在还原亚胺时被还原；常用溶剂醇类和四氢呋喃。
硼氢化钠与酸性添加剂和脱水剂共同使用：提高中间体亚胺的活性；体系TFA/DCM、TFA/THF、H2SO4/THF；适合低活性胺，如4-硝基苯胺；可以用分子筛、硫酸钠、硫酸镁、氯化钙做脱水剂。
硼氢化钠与钛（IV）添加剂共同使用：TiCl4或Ti(O-Pr-i)4；辅助亚胺；TiCl4在惰性溶剂中使用如苯、THF、DCM；Ti(O-Pr-i)4可以溶于乙醇、异丙醇、甲苯；这些条件对低活性胺有用硼氢化钠与其他添加剂：氯化锌溶于DCM、THF中使用；三甲基氯硅烷氰基硼氢化钠NaB(CN)H3：有醛或酮存在下，弱酸性pH5-7条件下，选择性还原碳氮双键；氰基在水或醇中有一定的水解，常采用甲醇或乙醇作溶剂；亚胺还原的最佳pH5-7，因此通过添加盐酸甲醇溶液调节酸度；分子筛能够吸水从而促进亚胺的生成，也可以采用硫酸钠或者硫酸镁脱水。
8还原反应机理.
课程：化工产品合成 知识点：还原反应机理
情境一：邻甲氧基苯胺的合成 任务二：邻甲氧基苯胺的合过程分析
江苏高校品牌专业——石油化工技术
还原反应机理
还原反应机理
还原方法Байду номын сангаас择
在电解质溶液中用铁屑还原硝基化合物是一种古老的方法。铁屑价格低廉、 工艺简单、适用范围广、副反应少、对反应设备要求低，无论国内或国外都 曾长期采用铁屑法生产芳胺。由于铁屑法排出大量含苯胺的铁泥和废水，从 环境保护和减轻劳动强度出发，该法基本上已被加氢还原法所取代。但对不 少生产吨位较小的芳胺，尤其是生产含水溶性基团的芳胺，铁屑还原法仍是 硝基还原的一种重要方法。
还原反应机理
铁屑还原硝基反应历程： 4ArNO2+9Fe+4H2O FeCl2
Ar
O N
Fe0
O +e
. O-
Ar N
O
+H+
. OH
Ar N
O
4ArNH2+3Fe3O4
Fe0 +e
.. OH
Ar N O-
-OH- Ar N O
Fe0 +e
Ar
.
N
O-
+H+
.
Ar N OH
Fe0 +e
Ar
..
N
- +H+
OH
Ar
NH OH
Fe0 +e
Ar
.
NH
- -OH-
OH
.
Ar NH
Fe0 +e
Ar
.. -
NH
+H+
Ar NH2
在电解质溶液中的铁屑还原反应是个电子得失的转移过程。铁屑是电子的供给者，电
情境一：邻甲氧基苯胺的合成 任务二：邻甲氧基苯胺的合过程分析
江苏高校品牌专业——石油化工技术
还原反应机理
还原反应机理
还原方法Байду номын сангаас择
在电解质溶液中用铁屑还原硝基化合物是一种古老的方法。铁屑价格低廉、 工艺简单、适用范围广、副反应少、对反应设备要求低，无论国内或国外都 曾长期采用铁屑法生产芳胺。由于铁屑法排出大量含苯胺的铁泥和废水，从 环境保护和减轻劳动强度出发，该法基本上已被加氢还原法所取代。但对不 少生产吨位较小的芳胺，尤其是生产含水溶性基团的芳胺，铁屑还原法仍是 硝基还原的一种重要方法。
还原反应机理
铁屑还原硝基反应历程： 4ArNO2+9Fe+4H2O FeCl2
Ar
O N
Fe0
O +e
. O-
Ar N
O
+H+
. OH
Ar N
O
4ArNH2+3Fe3O4
Fe0 +e
.. OH
Ar N O-
-OH- Ar N O
Fe0 +e
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.
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- +H+
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OH
.
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Ar
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NH
+H+
Ar NH2
在电解质溶液中的铁屑还原反应是个电子得失的转移过程。铁屑是电子的供给者，电
第七章还原反应精详解演示文稿
第22页，共137页。
Wilkinson cat.
• (Ph3P)RhCl-通常只还原位阻最小的双键； • 加入Ph3P不但能够促进催化剂在有机溶剂
中的溶解度，而且使其更具空间效应。
第23页，共137页。
• 2. 溶解金属还原
• 金属+酸： Clemmensen reduction
第24页，共137页。
• the use of DMSO instead of glycols as the reaction medium containing KOt-Bu, followed by the slow addition of preformed
• hydrazones, allows the reduction to take place at room temperature (Cram modification)
第25页，共137页。
• 金属+ NH3 (l): 一般溶解金属还原；对炔烃还原
为反式烯
• 金属 + NH3 (l) + 质子溶剂：Birch还原 • 金属+醇：Blanc reduction、Pinacol Coupling
第26页，共137页。
Pinacol Coupling
第27页，共137页。
Ni(OCOCH3)2
NiBH4 / NaOH aq,EtOH / 250C
Ni2B + H2
(乙醇中制备P-2型，水中制备P-1型)
CH CH2 Ni2B(P-2) / H2 EtOH
CH2 CH3 (98%)
Raney Ni / H2
R
R
HH
第74页，共137页。
CH2 OH N(CH3)2 OH
Wilkinson cat.
• (Ph3P)RhCl-通常只还原位阻最小的双键； • 加入Ph3P不但能够促进催化剂在有机溶剂
中的溶解度，而且使其更具空间效应。
第23页，共137页。
• 2. 溶解金属还原
• 金属+酸： Clemmensen reduction
第24页，共137页。
• the use of DMSO instead of glycols as the reaction medium containing KOt-Bu, followed by the slow addition of preformed
• hydrazones, allows the reduction to take place at room temperature (Cram modification)
第25页，共137页。
• 金属+ NH3 (l): 一般溶解金属还原；对炔烃还原
为反式烯
• 金属 + NH3 (l) + 质子溶剂：Birch还原 • 金属+醇：Blanc reduction、Pinacol Coupling
第26页，共137页。
Pinacol Coupling
第27页，共137页。
Ni(OCOCH3)2
NiBH4 / NaOH aq,EtOH / 250C
Ni2B + H2
(乙醇中制备P-2型，水中制备P-1型)
CH CH2 Ni2B(P-2) / H2 EtOH
CH2 CH3 (98%)
Raney Ni / H2
R
R
HH
第74页，共137页。
CH2 OH N(CH3)2 OH
第七章还原一节
H
O RCR
R O
OBH2O C H RCR
RCR R
H
O RCR
R2HCO
OCHR 2 B OCHR 2 Na OCHR 2
OH
H2O H
4 R C R + B(OH) 3 + NaOH
H
总反应
4RCO2H + 3NaBH4 +H2O
4RH2OH + 3NaBO2 + 4H2
2008年，Yasumitsu Suzuki等利用计算机建立反 应过渡态模型，表明硼氢化钠在还原羰基时是以一个 包括Na+，羰基氧和硼的一个复杂过渡态进行的。
原 化学还原反应：使用化学物质作为还原剂的
方 反应
法 生物还原反应：使用微生物发酵或活性酶
进行底物中特定结构的还原反应
非均相催化氢 催 化：催化氢化
以气态氢为氢源者称多相催 化氢化
化 中，催化剂自
剂 成一相
类
以有机物为氢源者称转移
别
氢化
均相催化氢化：催化剂
溶于反应介质中
还 亲核反应（负氢离子的转移）
（5）水合肼在碱性条件下对醛、酮的还原
在碱性条件下，水合肼向醛、酮羰基亲核进攻，缩合 为腙，进而形成氮负离子，电子转以后形成碳负离子，经 质子转移而放氮分解，最后与质子结合转变为甲基或亚甲 基化合物。
OH
Wolff-Kishner-黄鸣龙还原反应
醛、酮在N 强酸性条件下河CH水CH合OO肼H 加Zn粉热,(反C2H应5)2O，还原成 烃的反应称为Wolff-Kishner-黄鸣龙还HC原l(g反) 应。
金属复氢化物具有四氢铝离子（AlH4 ）或四氢硼 离子 （AlH4 ）的复盐结构，这种复合负离子具有 亲核性，可向极性不饱和键（羟基、氰基等）中带
O RCR
R O
OBH2O C H RCR
RCR R
H
O RCR
R2HCO
OCHR 2 B OCHR 2 Na OCHR 2
OH
H2O H
4 R C R + B(OH) 3 + NaOH
H
总反应
4RCO2H + 3NaBH4 +H2O
4RH2OH + 3NaBO2 + 4H2
2008年，Yasumitsu Suzuki等利用计算机建立反 应过渡态模型，表明硼氢化钠在还原羰基时是以一个 包括Na+，羰基氧和硼的一个复杂过渡态进行的。
原 化学还原反应：使用化学物质作为还原剂的
方 反应
法 生物还原反应：使用微生物发酵或活性酶
进行底物中特定结构的还原反应
非均相催化氢 催 化：催化氢化
以气态氢为氢源者称多相催 化氢化
化 中，催化剂自
剂 成一相
类
以有机物为氢源者称转移
别
氢化
均相催化氢化：催化剂
溶于反应介质中
还 亲核反应（负氢离子的转移）
（5）水合肼在碱性条件下对醛、酮的还原
在碱性条件下，水合肼向醛、酮羰基亲核进攻，缩合 为腙，进而形成氮负离子，电子转以后形成碳负离子，经 质子转移而放氮分解，最后与质子结合转变为甲基或亚甲 基化合物。
OH
Wolff-Kishner-黄鸣龙还原反应
醛、酮在N 强酸性条件下河CH水CH合OO肼H 加Zn粉热,(反C2H应5)2O，还原成 烃的反应称为Wolff-Kishner-黄鸣龙还HC原l(g反) 应。
金属复氢化物具有四氢铝离子（AlH4 ）或四氢硼 离子 （AlH4 ）的复盐结构，这种复合负离子具有 亲核性，可向极性不饱和键（羟基、氰基等）中带
氧化剂与还原剂课件
THANKS
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反应速率常数与活化能的关系
01
反应速率常数
描述反应速率与反应物浓度的关 系。
02
03
活化能
关联
反应发生所需的最低能量。
反应速率常数与活化能之间存在 关联，活化能影响反应速率常数 的值。
温度对反应速率的影响
温度
01
反应环境的热力学参数。
反应速率
02
随着温度的升高，反应速率通常会加快。
原因
03
高温可以增加反应物分子的运动速度，从而增加它们之间碰撞
研究活性氧（ROS）在细胞信号转导 、免疫反应、细胞凋亡和坏死等过程 中的作用，以及寻找能够调节ROS生 成和清除的因子。
在工业生产中的应用
氧化剂与还原剂的合成
利用氧化还原反应合成各种氧化剂和 还原剂，如过氧化氢、高锰酸钾、二
氧化硫等。
燃料生产
通过氧化还原反应将烃类燃料转化为 燃料，如汽油、柴油等。
氧化还原反应平衡
在氧化还原反应中，氧化剂和还原剂的浓度会发生变化，最 终达到平衡状态。这个平衡状态取决于反应条件和反应物的 性质。
03
常见氧化剂与还原剂
常见的氧化剂
氧气
在常温下，氧气是良好的氧化剂，广泛用于 燃烧、呼吸和电池反应中。
高锰酸钾
高锰酸钾是一种强氧化剂，广泛用于消毒、 除臭和制造其他氧化剂。
催化氧化
在催化剂的作用下进行的氧化 反应。
氧化还原反应的实际应用
燃料电池
利用燃料和氧化剂之间的氧化还原反应产生电 流。
金属腐蚀
金属在接触空气、水或其他物质时，发生氧化 还原反应导致金属表面腐蚀。
环境保护
利用氧化还原反应处理废水、废气等污染物，以减少环境污染。
《木炭还原氧化铜》课件
参考文献
- Jingjing, L., & Xianjian, C. (2019). 《木炭还原氧化铜》实验研究，化学实验 与研究，20(3), 45-57.
- Hui, Z., & Xiaowei, L. (2020). 《木炭还原氧化铜》实验教学改进研究，化学 教育杂志，40(2), 65-78.
实验ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ果
实验现象
反应时，氧化铜会被还原为金属铜，同时释放出 二氧化碳气体。
实验数据
观察反应过程中的颜色变化、产物生成等现象， 并记录实验数据。
实验分析
反应机理
木炭中的碳与氧化铜中的氧发生反应，生成二氧化碳气体和金属铜。
实验注意事项
注意安全实验操作，保持试验室通风，避免产生有害气体。
实验总结
通过《木炭还原氧化铜》实验，我们深入了解了还原反应的原理和实验步骤。 同时，在实验过程中获得了实际数据，加深了对化学反应的理解。
《木炭还原氧化铜》PPT课件
# 木炭还原氧化铜 ## 一、实验介绍 - 实验目的 - 实验原理 ## 二、实验步骤 1. 实验材料 2. 实验装置 3. 实验步骤 ## 三、实验结果 - 实验现象 - 实验数据 ## 四、实验分析 - 反应机理 - 实验注意事项 ## 五、实验总结 - 实验收获
实验介绍
实验目的
实验原理
通过木炭还原氧化铜，观察反应现象并分析机理。
木炭在高温下与氧化铜反应，产生还原反应，生 成铜和二氧化碳。
实验步骤
1
实验材料
木炭、氧化铜粉末、试管、酒精灯、蜡烛火柴等
2
实验装置
试管夹、三角架、烧杯、酒精灯架等
3
实验步骤
1. 取适量氧化铜粉末放入试管内 2. 将木炭点燃 3. 将点燃的木炭接近氧化铜粉末，观察反应现象
七还原反应PPT课件
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
第3页/共33页
b 氢压 收率 高 压 :400atm(磁 搅 拌 ) 低 压 : 4atm(磁 搅 拌 ) 常 压 : 1atm(摆 床 )
CC
H2/Pt 1kg/cm2
H2/Pt 2kg/cm2
CC CH2 CH2
c 溶 剂 ： EtOH H2O
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
Lindlar(林德拉）催化剂 Pd/BaSO4/喹啉 炔 Lindlar 烯
③铂（Pt）为催化剂
铂 Na2PtCl6 + 2HCl + 6NaOH Pt + 2HCOONa + 6NaCl + 4H2O
第17页/共33页
O2N
O NHAc
（i-PrO）3Al
C
C H
CH2OH
i-PrOH
O2N
＊H C C CH2OH OH NHAc
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18页/共33页
第四节 羧酸及其衍生物的还原
一酰氯的还原
1 Rosenmund罗森蒙德反应：
H2/Pd/C
H3C H3C
H2/Pd/C THF
OCH3
HO
H3C
O
第30页/共33页
CH3 CH3
第3页/共33页
b 氢压 收率 高 压 :400atm(磁 搅 拌 ) 低 压 : 4atm(磁 搅 拌 ) 常 压 : 1atm(摆 床 )
CC
H2/Pt 1kg/cm2
H2/Pt 2kg/cm2
CC CH2 CH2
c 溶 剂 ： EtOH H2O
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
Lindlar(林德拉）催化剂 Pd/BaSO4/喹啉 炔 Lindlar 烯
③铂（Pt）为催化剂
铂 Na2PtCl6 + 2HCl + 6NaOH Pt + 2HCOONa + 6NaCl + 4H2O
第17页/共33页
O2N
O NHAc
（i-PrO）3Al
C
C H
CH2OH
i-PrOH
O2N
＊H C C CH2OH OH NHAc
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18页/共33页
第四节 羧酸及其衍生物的还原
一酰氯的还原
1 Rosenmund罗森蒙德反应：
H2/Pd/C
H3C H3C
H2/Pd/C THF
OCH3
HO
H3C
O
第30页/共33页
CH3 CH3
还原反应机理
33
(7) 还原芳烃
COOH
H2 / 5%Pd C
145 ~ 160C,3.92MPa
COOH
(8)还原烯键或炔键
H3CO 2019/10/13
CH CHCOOH
H2 / 5%Pd C
NaH 2PO 2
H3CO
CH 2 CH 2COOH
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
2019/10/13
35
(Ph3P)3RhCl + S + H2
C
H
Ph3P
Rh
C
Ph3P
H Cl
(II)
3. 实例分析
NH2 F
F
F
CH3(CH2)4COCH3
Na CH3(CH2)4CHCH3 OH
Sn/HCl
O2N
COOH
H2N
COOH
2019/10/13
13
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
氢化偶氮化合物
联苯胺系化合物
C6H5 N H2 N H2C6H5 slow NH2C6H4 C6H4 NH2
k[ ArNHNHAr][H ]2
2019/10/13
(7) 还原芳烃
COOH
H2 / 5%Pd C
145 ~ 160C,3.92MPa
COOH
(8)还原烯键或炔键
H3CO 2019/10/13
CH CHCOOH
H2 / 5%Pd C
NaH 2PO 2
H3CO
CH 2 CH 2COOH
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
2019/10/13
35
(Ph3P)3RhCl + S + H2
C
H
Ph3P
Rh
C
Ph3P
H Cl
(II)
3. 实例分析
NH2 F
F
F
CH3(CH2)4COCH3
Na CH3(CH2)4CHCH3 OH
Sn/HCl
O2N
COOH
H2N
COOH
2019/10/13
13
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
氢化偶氮化合物
联苯胺系化合物
C6H5 N H2 N H2C6H5 slow NH2C6H4 C6H4 NH2
k[ ArNHNHAr][H ]2
2019/10/13
药物合成课件之还原反应
酮的还原成醇
总结词
酮类化合物可以通过还原反应转化为相应的醇类。
详细描述
酮的还原通常使用氢化铝锂或硼氢化钠等还原剂进行，还原后得到醇。这种还原方法在药物合成中具 有重要意义，特别是在合成一些激素类药物时。
羧酸酯的还原成醇
总结词
羧酸酯可以通过还原反应转化为相应的醇类 。
详细描述
羧酸酯的还原通常使用金属氢化物如氢化铝 锂或硼氢化钠等进行，还原后得到醇。这种 还原方法在药物合成中常用于合成一些生物 活性物质。
VS
详细描述
硫醇盐还原反应常用的还原剂有 Na2S2O3、Na2SO3等。这些物质能够 提供活泼的负离子，将有机化合物中的不 饱和键还原。在药物合成中，硫醇盐还原 反应常用于醛、酮等化合物的还原。
04 还原反应的实例
醛的还原成醇
总结词
醛类化合物在还原反应中常被还原成 相应的醇类。
详细描述
醛的还原通常通过使用还原剂如氢气 、NaBH4、LiAlH4等进行，生成物为 醇。这种反应在药物合成中广泛应用 ，尤其是在合成某些抗生素和生物碱 时。
还原反应过程中会产生大量的热量，如果热量不能及时散出，可能会导致反应失控 ，甚至引发爆炸。
还原反应中使用的化学物质大多数是有害的，对人体健康有不同程度的危害，如中 毒、过敏等。
安全操作规程
在进行还原反应前，必须进行安全风 险评估，确保反应条件和试剂的安全 性。
在进行还原反应时，必须穿戴个人防 护用品，如实验服、化学防护眼镜、 化学防护口罩和化学防护手套等。
硝基化合物的还原
总结词
硝基化合物可以通过还原反应转化为胺类或羟胺类化 合物。
详细描述
硝基化合物的还原通常使用氢化铝锂或硼氢化钠等还 原剂进行，还原后得到胺或羟胺。这种还原方法在药 物合成中常用于合成一些抗癌药物和抗生素。
药物合成还原反应
键或羰基还原。
02 药物合成中的还原反应
碳碳双键的还原
总结词
碳碳双键是常见的有机化合物结构，还原碳碳双键是药物合成中的重要反应。
详细描述
碳碳双键的还原可以通过催化加氢、金属氢化物、硅氢化物等还原剂实现，得 到相应的饱和烃。在药物合成中，还原碳碳双键可以用于制备多种类型的化合 物，如甾体激素类药物、抗生素类药物等。
神类药物等。
酰胺的还原
总结词
酰胺是一类含有氨基和羰基的有机化 合物，还原酰胺是药物合成中的重要 反应。
详细描述
酰胺的还原可以通过金属氢化物、醇 铝等还原剂实现，得到相应的胺。在 药物合成中，还原酰胺可以用于制备 多种类型的化合物，如抗感染类药物、 抗肿瘤类药物等。
03 药物合成还原反应的机理
加氢还原机理
高效催化剂的开发与应用
挑战
开发高效催化剂是实现药物合成还原反应的关键，但 寻找具有高活性、高选择性和高稳定性的催化剂仍具 有挑战性。
解决方案
通过材料科学、化学和生物学等多学科交叉研究，探 索新型高效催化剂，并优化催化剂的制备方法和反应 条件，以提高药物合成还原反应的效率和产率。同时 ，加强催化剂的循环使用和废弃物处理，降低生产成 本和环境负担。
硫化物还原机理
总结词
利用硫化物如硫化钠、硫氢化钠等作为还原 剂，将有机化合物中的碳碳双键或碳碳三键 还原为单键或零键。
详细描述
硫化物还原反应中，硫化物与有机化合物反 应，通过转移硫原子将双键或三键还原为单 键或零键，该反应通常在酸性条件下进行。
金属酸性还原机理
总结词
利用金属酸性物质如锌、镁等与酸反应，产 生氢气并还原有机化合物中的碳碳双键或碳 碳三键。
环境友好型反应条件的探索与实践
还原胺化反应机理课
胺化反应是一种经常用于有机合成的重要反应，不同的胺参与其中，
能够合成出有用的产物。
这一反应的机理是乙酰胺和氢化物的伴离子
反应，产生氢化乙酰胺和HCl。
首先，金属离子催化剂例如铋离子（Br）与乙酰胺原料结合，形成螯
合物。
在此过程中，金属离子的结合会使原料分子内部结构发生改变，从而引起乙酰胺发生取代反应。
在取代反应中，质子将原料分子中共
价键中的电子转移出来，形成一种叫做乙酰胺异断裂的反应产物，取
代掉原料分子中的氢原子，因而形成乙酰氯类衍生物。
接着，氢化物原料与取代后的乙酰胺衍生物中的离子结合。
这一步的
作用是原料中反应原子之间形成新的共价键，从而形成复杂的二聚体，将离子整合在一起。
与此同时，原料中的氢化物歧化酸盐会被离子推出，形成HCl。
最后，原料分子中所有的歧化反应都完成以后，乙酰胺、质子和铋反
应配位基会同时脱离，形成一种叫做乙酰化物的反应产物，两个原料
分子中的氢原子将被彻底去掉，从而形成一种氢化反应时引入的氢中
和乙酰胺的反应产物。
因此，胺化反应是由乙酰胺与氢化物的取代反应和歧化反应来完成的，活性的金属离子的配位催化此反应，而在此期间原料分子中的电子内
部结构也发生了改变，最终产物是氢化乙酰胺和HCl。
这一实验结果
为有机合成提供了新的反应机理，在药物合成中也有重要的应用。
还原胺化反应机理课
还原胺化反应机理课还原胺化反应（Reductiveamination）是一种常见的有机化学反应，其机理十分复杂，主要通过还原剂将胺与不饱和羰基结合，形成了胺酰，是一种重要的化学反应。
本文以还原胺化反应机理为主题，综合介绍着其反应机理、原理及其步骤。
一、还原胺化反应机理还原胺化反应机理主要包括如下几步：1、首先，使用还原剂将不饱和羰基与胺结合，形成氨基羰基化合物（胺酰），胺醛水解活化反应，最终形成4-胺基-hydroxy-2-butanone；2、然后，胺酰反应物在水介质中发生水解反应，水解产物4-胺基-hydroxy-2-butanone应与另一个胺反应，形成新的有机物；3、最后，新形成的有机物经过水解，得到了二胺及水，还原胺化反应完成。
二、还原胺化反应原理还原胺化反应是一种重要的有机反应，原理是通过还原剂将胺与不饱和羰基结合，形成胺酰，然后发生水解反应，水解产物与另一个胺反应，形成新的有机物，最终还原胺化反应完成。
三、还原胺化反应的步骤1、酸性催化：利用酸性催化剂将还原剂与胺反应，形成胺酰。
2、水解反应：胺酰反应物在水介质中发生水解反应，水解产物与另一个胺反应，形成新的有机物3、水解：最终新形成的有机物经过水解，得到了二胺及水，还原胺化反应完成。
四、还原胺化反应的应用还原胺化反应在有机合成中的应用有很多，它可以将不同的胺与不饱和羰基进行结合，形成稠密的分子结构，从而实现新的化合物的合成。
还原胺化反应一般应用于合成药物、芳香族化合物、农药等，可以大大提高化合物的性能和效率。
总之，还原胺化反应机理十分复杂，它可以用于合成不同的有机化合物，提高化合物的性能和效率，受到了广泛的应用。
熟悉反应机理，灵活运用，对有机化学研究至关重要。
本文以还原胺化反应机理为主题，简单介绍了其机理、原理及其步骤，并分析了还原胺化反应的应用。
从而可以总结出：熟悉还原胺化反应机理，灵活运用，可以更好地发挥它在有机化学研究中的作用。
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O NaBH4/CH3OH Cl CH2Cl Cl OH CH2Cl
r.t., 2h
Cl
抗真菌药芬替康唑中间体
KBH4/NaOH/EtOH CH2 N OH
Cl
CH2 S
N
O HN
HN
S
2018/7/6
驱虫药左旋咪唑中间体
15
还原剂的影响：
4 ArNO2 6 Na2 S 7 H2O 4 ArNH2 3Na2 S2O3 6 NaOH
+
NH2 SO3Na
2018/7/6
HO
OH
OH
17
(2)连二亚硫酸钠还原
O NO2 HN O NH2 HN
Na2S2O4/H2O
O
N H
30 ~ 33C ,1h
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 Zn/NaOH C CH OH
C2 H 5OH , 70 ~ 74C , 2h
2018/7/6
钙拮抗剂盐酸马尼地平（manidipine）中间体 10
酸性条件下
还原醛基、酮基为甲基或亚甲基
Clemmensen反应
O Zn,(C2H5)O N CH COOH CH2CH3 O HCl(g) N CH COOH CH2CH3 O
12
3. 实例分析
NO 2 F F NH 2
F
F
Na CH3(CH2)4 COCH 3
CH3(CH2 )4CHCH3 OH
O2N
2018/7/6
COOH
Sn/HCl
H2N
COOH
13
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
ArNHOH
2018/7/6
+ H2
ArNH2
+ H2O
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 O
+ 2H2
ArNHNHAr
+
H2 O
副反应：
2018/7/6
ArN=NAr O
+ 3H2
2ArNH2
+
H2 O
7
一、强碱性介质中锌粉还原
亚硝基、羟胺化合物
2
2018/7/6
2. 反应机理及影响因素
M-e C O + M C O M C O M H H C OH
O Ar N O H _H O 2
Fe-e
O Ar N O
H
O Ar N OH
Fe-e
O Ar N OH
Ar
Fe-e N O
Ar
H N O
Ar
Fe-e N OH
Ar N OH 2018/7/6
第一阶段： 100~105℃ 第二阶段： 第三阶段：
90~95℃ 50℃
12~13%NaOH
9%NaOH 稀盐酸 稀硫酸及硫酸钠
还原
还原 转位
第四阶段：
成盐析出
2018/7/6
9
二、锌粉其它还原
(1) 锌粉将硝基还原为氨基
NH2 NO2 Zn/NaOH C2H5OH,ref lux, 1h NH2 NH2
H
Ar
H N OH
Fe-e H
Fe-e Ar NH
Ar
NH
H
Ar
3
NH2
（1）铁和低价铁盐为还原剂
4 ArNO2 9Fe 4H2O 4 ArNH2 3Fe3O4
电解质 介质
化学结构与反应活性 过程与特点
H2N CHCN CH3
铁的品质和用量
Fe/NH4Cl O 2N CHCN CH3
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
2018/7/6
1
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。
0C
抗凝血药吲哚布芬（Indobufen）
2018/7/6
11
（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
CH3 O 2N N C N CH3 CH3 Sn/HCl CH3 H2N N C N CH3 CH3
85C
驱虫药甲氨基苯脒中间体
SnCl2/HCl
HO
N N
OH
H2N
OH
2018/7/6
ArNO2 Na2 S2 H2O ArNH2 Na2 S2O3
碱度的影响 取代基的影响
OCH3 NO2 OCH3 NH2
NO2
2018/7/6
NO2
还原过程
部分还原、完全还原
16
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。
Ph CH
伯醇
Na/EtOH/AcOEt CH2COOEt
CH2CH2OH
5
85 ~ 90C,1 ~ 2h
Ph
（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
ArNO
氧化偶氮化合物
ArN=NAr O
+ ArNHOH
+ H2O
ArNH2
副反应
3 ArNHOH
ArN=NAr O
+
95C ,1.5h
消炎药苯恶洛芬中间体
2018/7/6 4
（2）钠和钠汞齐作为还原剂
Birch反应
芳香族化合物
H3C OH
液氨
非共轭二烯
H3C OH
Li/NH3/Et2O
40C ,30 min
H3CO H3CO
H
Bouveault-Blanc反应： 羧酸酯
Ph CH
2018/7/6 Ph
金属钠+无水乙醇
2 NaHSO3 Ar N 2 HSO4 H 2 SO4
Ar
N
NH
Acid hydrolysis ArNHNH 2 2 H 2O , 2 NaHSO4
NO2
SO Na SO 3Na 3
NHSO3Na Na2SO3/NaHSO3 SO3Na H3 O
2 ArNO2 6S 2 7H2O 4 ArNH2 3S2O3 6OH
电子供给者
质子供给者
2 S2
2018/7/6
硫化物
水或醇
2
S S
0
S
浓度较稀时是一个双分子反应过程
2 2
14
OH CH3
OH CH CH3
CH
KBH4/EtOH ref lux O HO
避孕药炔诺酮中间体
氧化偶氮化合物
氢化偶氮化合物
联苯胺系化合物
slow C6 H 5 N H 2 N H 2C6 H 5 NH 2C6 H 4 C6 H 4 NH 2
k[ ArNHNHAr ][H ]
2018/7/6
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8
2 ArNO2 5Zn H2O ArNHNHAr 5ZnO
r.t., 2h
Cl
抗真菌药芬替康唑中间体
KBH4/NaOH/EtOH CH2 N OH
Cl
CH2 S
N
O HN
HN
S
2018/7/6
驱虫药左旋咪唑中间体
15
还原剂的影响：
4 ArNO2 6 Na2 S 7 H2O 4 ArNH2 3Na2 S2O3 6 NaOH
+
NH2 SO3Na
2018/7/6
HO
OH
OH
17
(2)连二亚硫酸钠还原
O NO2 HN O NH2 HN
Na2S2O4/H2O
O
N H
30 ~ 33C ,1h
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 Zn/NaOH C CH OH
C2 H 5OH , 70 ~ 74C , 2h
2018/7/6
钙拮抗剂盐酸马尼地平（manidipine）中间体 10
酸性条件下
还原醛基、酮基为甲基或亚甲基
Clemmensen反应
O Zn,(C2H5)O N CH COOH CH2CH3 O HCl(g) N CH COOH CH2CH3 O
12
3. 实例分析
NO 2 F F NH 2
F
F
Na CH3(CH2)4 COCH 3
CH3(CH2 )4CHCH3 OH
O2N
2018/7/6
COOH
Sn/HCl
H2N
COOH
13
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
ArNHOH
2018/7/6
+ H2
ArNH2
+ H2O
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 O
+ 2H2
ArNHNHAr
+
H2 O
副反应：
2018/7/6
ArN=NAr O
+ 3H2
2ArNH2
+
H2 O
7
一、强碱性介质中锌粉还原
亚硝基、羟胺化合物
2
2018/7/6
2. 反应机理及影响因素
M-e C O + M C O M C O M H H C OH
O Ar N O H _H O 2
Fe-e
O Ar N O
H
O Ar N OH
Fe-e
O Ar N OH
Ar
Fe-e N O
Ar
H N O
Ar
Fe-e N OH
Ar N OH 2018/7/6
第一阶段： 100~105℃ 第二阶段： 第三阶段：
90~95℃ 50℃
12~13%NaOH
9%NaOH 稀盐酸 稀硫酸及硫酸钠
还原
还原 转位
第四阶段：
成盐析出
2018/7/6
9
二、锌粉其它还原
(1) 锌粉将硝基还原为氨基
NH2 NO2 Zn/NaOH C2H5OH,ref lux, 1h NH2 NH2
H
Ar
H N OH
Fe-e H
Fe-e Ar NH
Ar
NH
H
Ar
3
NH2
（1）铁和低价铁盐为还原剂
4 ArNO2 9Fe 4H2O 4 ArNH2 3Fe3O4
电解质 介质
化学结构与反应活性 过程与特点
H2N CHCN CH3
铁的品质和用量
Fe/NH4Cl O 2N CHCN CH3
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
2018/7/6
1
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。
0C
抗凝血药吲哚布芬（Indobufen）
2018/7/6
11
（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
CH3 O 2N N C N CH3 CH3 Sn/HCl CH3 H2N N C N CH3 CH3
85C
驱虫药甲氨基苯脒中间体
SnCl2/HCl
HO
N N
OH
H2N
OH
2018/7/6
ArNO2 Na2 S2 H2O ArNH2 Na2 S2O3
碱度的影响 取代基的影响
OCH3 NO2 OCH3 NH2
NO2
2018/7/6
NO2
还原过程
部分还原、完全还原
16
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。
Ph CH
伯醇
Na/EtOH/AcOEt CH2COOEt
CH2CH2OH
5
85 ~ 90C,1 ~ 2h
Ph
（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
ArNO
氧化偶氮化合物
ArN=NAr O
+ ArNHOH
+ H2O
ArNH2
副反应
3 ArNHOH
ArN=NAr O
+
95C ,1.5h
消炎药苯恶洛芬中间体
2018/7/6 4
（2）钠和钠汞齐作为还原剂
Birch反应
芳香族化合物
H3C OH
液氨
非共轭二烯
H3C OH
Li/NH3/Et2O
40C ,30 min
H3CO H3CO
H
Bouveault-Blanc反应： 羧酸酯
Ph CH
2018/7/6 Ph
金属钠+无水乙醇
2 NaHSO3 Ar N 2 HSO4 H 2 SO4
Ar
N
NH
Acid hydrolysis ArNHNH 2 2 H 2O , 2 NaHSO4
NO2
SO Na SO 3Na 3
NHSO3Na Na2SO3/NaHSO3 SO3Na H3 O
2 ArNO2 6S 2 7H2O 4 ArNH2 3S2O3 6OH
电子供给者
质子供给者
2 S2
2018/7/6
硫化物
水或醇
2
S S
0
S
浓度较稀时是一个双分子反应过程
2 2
14
OH CH3
OH CH CH3
CH
KBH4/EtOH ref lux O HO
避孕药炔诺酮中间体
氧化偶氮化合物
氢化偶氮化合物
联苯胺系化合物
slow C6 H 5 N H 2 N H 2C6 H 5 NH 2C6 H 4 C6 H 4 NH 2
k[ ArNHNHAr ][H ]
2018/7/6
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8
2 ArNO2 5Zn H2O ArNHNHAr 5ZnO