第七章 还原反应 7.2

3. 催化氢化还原
醛、酮的催化氢化一般还原成醇 常用催化剂为Raney镍和铂，钯的催化效果较差
CH2OH HO HO HO CHO CH2OH
H2/Raney Ni/H2O
OH 16-32 Kg/cm , 60-120 , pH 8.2-8.4
2 o
HO HO OH HO CH2OH
R O
R'
Rh(Ph 3P)3Cl/OH /H2 25
o
-
R
R' OH
16
2013年7月20日星期六
7.3.3 还原胺化反应 在还原剂存在下，羰基化合物与氨、伯胺、仲胺发 生还原胺化反应，分别生成伯胺、仲胺或叔胺。 常用还原剂：催化氢化，活泼金属与酸、金属氢化物、 甲酸及其衍生物
当用甲酸类作还原剂时，反应称为Leuckat胺烷基化反应
1. 还原胺化反应
+ +
O Me
TiCl4－Mg(Hg) TiCl4－Mg(Hg)
[O] H
MeH2C O PhH2C
collins RCO3H
2013年7月20日星期六
Pb(OAc)4 KMnO4 H HIO4
21
PhCHO
+ PhCH2CHO
Ph
TiCl4－Mg(Hg)
HO Ph
OH
O Ph
O
OH
Ph
Ph
H C C H O Ph
12
LiAlH 4
R CHO R'
2 H2O LiAlO 2 AlLi 2 H2O 4
+
R R'
4 H2
CHOH
4
+ LiAlO 2
加水应近于计算量，使其生成颗粒状沉淀的偏铝锂而 便于分离；如果加水过多，则生成胶状的氢氧化铝， 形成乳化层而使分离困难，产物损失较多
LiAlO2
2 H2O
LiOH
+
Al(OH)3
O O2N
Al(OPr-i)3/i-PrOH
OH O2N
CHO O
Al(OC2H5)3/EtOH
OH
CH2OH
2013年7月20日星期六 CH2Br
Al(OPr-i)3/i-PrOH
CH2Br
异丙醇铝是对脂肪族和 芳香族、酮类选择性很 高的还原剂，对分子中 含有的烯键、炔键、硝 基、缩醛、氰基及卤素 15 等功能基不还原
Pb(OAc)4 HIO4
2013年7月20日星期六
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2. Wolff-Kижep-黄鸣龙还原反应
Wolff-Kижep-黄鸣龙还原反应: 醛、酮在强碱条
件下与水合肼缩合成腙，进而放氮气分解转变为甲基 或亚甲基的反应
R R' C O
NH2NH2
R R' C NNH2
NaOEt/或KOH R
R' CH2
+
+
N2
O
NH2NH2
NNH 2
t-BuOK/DMSO
N2
其它例子见书 P376－377
2013年7月20日星期六 7
3. 金属氢化物和催化氢化还原
金属氢化物和催化氢化还原一般得到醇， 得烃的例子较少见
C6H5 C6H5
O
C
O
AlCl3/LiAlH 4/Et 2O C6H5
C6H5
H2/PdCl2/MeOH
R R' O
+
R''NH2
R R'
NHR'' OH
- H2O
R R'
NR''
[H]
R R'
NHR''
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2. Leuckart反应
Leuckart反应：当用甲酸及其衍生物存在下，羰基
化合物与氨、伯胺、仲胺发生还原胺化反应
R R' O
+
R''NH 2
R R'
R R'
- H2O
O
Zn-Hg/HCl CO-OEt -OH, -NR2
COOEt
O
Zn-Hg/HCl
O
Zn-Hg/HCl
Ph
Ph
O
2013年7月20日星期六
Ph
OEt
Zn-Hg/HCl
Ph
O
5
OEt
O Ar C R'
Zn-Hg/HCl
OH OH Ar C C Ar R' R'
还原偶联制二醇
collins RCO3H KMnO4 H
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(1). 反应机理
金属氢化物具有四氢铝离子(AlH4-)或四硼离子(BH4-)结构， 这种复合阴离子具有亲核性，可向极性不饱和键中带正电的 碳离子进攻，继而发生氢负离子转移进行还原 Page 379
H H B H H
+
R C O R'
R CH OBH 3 R'
H+ R
H
Ph H C C H O
Ph
重排
Ph O Ph Ph
Ph O Ph
Ph
缩合
Ph C CH2 O
复杂，纸上谈兵
Ph
O
Ph O
HO OH Ph Ph Ph
Ph O Ph C C OH HO
Ph
Ph
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22
Ph O
Ph Ph
Ph
O
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23
Ph O Ph
Ph O Ph
CH2
O
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O
O
O
8
7.3.2 羰基(醛、酮)化合物还原成醇 醛、酮易被多种化学还原剂
(Na/ROH, Zn/NaOH, Fe/AcOH, Na2S2O4等)：
O
Zn/NaOH 100-105 o, 10 h
Me O Me O Me Me
OH
97%
Me OH Me
Na2S2O4/C6H6 25 , 3 h
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24
Ph HO Ph
Ph OH Ph
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25
Ph O Ph C C OH HO
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26
O
O
HCHO
+ PhCH2CHO
TiCl4－Mg(Hg)
OH
H Ph
H
歧化?
重排 缩合
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27
o
HO
80%
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但最为广泛应用的还是 金属氢化物还原和催化氢化还原
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1. 金属氢化物为还原剂 金属氢化物已成为还原羰基化合物为醇的首选试剂， 该法羰基温和，选择性号，产率高 常用的催化剂：LiAlH4, Li(Na,K)BH4
新近也发展一些立体选择性还原试剂：硫代硼氢化钠 (NaBH2S3)、氰基硼氢化钠(NaBH3CN)、三仲丁基硼 氢化锂[ (MeCH2(Me)CH)3BHLi]
O Ar C R'
2013年7月20日星期六
[H]
OH OH Ar C C Ar R' R'
还原偶联制二醇
1
7.3.1 羰基(醛、酮)化合物还原成烃
有多种方法还原成烃：
Clemmensen反应(Zn-Hg) 酸性条件 Wolff-Kи ж е р -黄鸣龙反应 碱性条件
O CH2
N NH 2 CH2 CH2
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Li(Na,K)BH4
与LiAlH4 不同，在常温遇水、醇稳定，不溶于乙醚 及THF，能溶于水、甲醇、乙醇，故常选醇作溶剂 反应结束后，加稀酸分解还原物并使剩余的硼氢化 物生成硼酸，以便于分离
KBH 4
R CHO R'
HCl/3H2O B(OH)3 BK HCl/3H2O 4
Page 409 表7－5
LiAlH4 遇水、酸、羟基、巯基化合物可分解放出氢 而形成相应的铝盐, 因而要求无水、无酸、无 羟基、无巯基的化合物作溶剂 常用无水乙醚或THF作溶剂
LiAlH 4 LiAlH 4 4 H2O 4 ROH LiOH
+
Al(OH)3
+
4 H2
LiAl(OR) 4
+
4 H2
在反应结束后，可乙醇、含水乙醚或10％氯化铵分 2013年7月20日星期六 解未反应完的氢化铝锂和还原物
CH2
催化剂/ H2 AlCl3/LiAlH4
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2
1. Clemmensen反应 Clemmensen反应：酸性条件下，用锌汞齐或锌粉还原醛基、
酮基为甲基或亚甲基的反应
有两种历程解释：
碳离子中间体历程： O Zn, Cl O
R C R' R C R' Zn Cl H2 R C R'
-H2O
Zn
R C R' Zn(e) Zn R C R' Zn
H
H R C R' Zn
-Zn 2
H H R C R'
H R C R' H
2013年7月20日星期六
4
Clemmensen还原法适宜于: 几乎所有芳香脂肪酮；
反应物中羧酸、酯酰胺的羰基不受影响； 孤立的双键业不受影响； 与羰基共轭的双键则还原， 与酯羰基共轭的双键则仅仅双键还原
H C C H Ph
90%
Ph CHO
TiCl4－Zn/THF
Ph Ph H C C H HO OH
98%
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O Me
+
Me
Me O Me
TiCl4－Mg(Hg)
Me
OH OH Me Me Me 76%
[O] H
+
O Me Me
Me Ph Me
O TiCl4－Mg(Hg)
H
OH R C R' ZnCl
H -H2O 2 Zn
R C R' ZnCl
H R C R' -ZnCl ZnCl
H
H
R C R' ZnCl
2013年7月20日星期六
不饱和或重排 副反应产物 3
自由基中间体历程：
H
O R C R'
H
OH Zn(e) R C R'
OH R C R'
Zn, H
OH R C R'
R'
CH OH
(2). 试剂的形成、性质及反应条件
形成：
2013年7月20日星期六
+ LiH + NaH + KH +
LiH
AlH3 BH3 BH3 BH3
LiAlH 4 LiBH 4 NaBH 4 KBH 4
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还原能力： LiAlH4 可还原的功能基团众多；
MBH4可还原的功能基团较少
反应条件：
19Biblioteka Baidu
7.3.4 羰基化合物双分子还原偶联反应
羰基化合物的双分子还原偶联反应是合成-二醇 (pinacols)的主要方法
O Ar C R'
[H]
OH OH Ar C C Ar R' R'
H2O
还原偶联制二醇
Me3SiCl Ph CHO Mg
Ph Me3SiO
OSiMe3
Ph OH H C C H HO Ph
+ KCl + 4 H2
R CHOH R'
4
+ B(OH)3 + KCl
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2013年7月20日星期六
(3). 应用实例
OH
LiAlH4/Et2O O
OH O
OEt
NaBH4/EtOH
OH OEt O
其它例子见书P380-381
2. 醇铝为还原剂(Meerwein-Ponndorf-Verley 反应) 将醛、酮等羰基化合物和异丙醇铝在异丙醇中共热时， 可还原得到相应的醇，同时将异丙醇氧化成丙酮
NHR'' OH COO R R'
R R' NHR''
NR''
HCOO H
Me
H NHR''
O
Me
HCOONH4 180-185oC
2013年7月20日星期六
NH2
伯胺
18
O
HCONMe2/HCOOH
NMe2
叔胺
H2N
Me N Me
+
HCHO
+
HCOOH
+ CO2 + H2O
2013年7月20日星期六
药物合成基础
第七章 还原反应
7.3 羰基（醛、酮）化合物的还原
7.3 羰基(醛、酮)化合物的还原
最为重要的还原反应之一!!!
[H]
O R C R' R CH2 R' OH R CH R' R C N R'' R'
合成烷烃及芳烃
[H] R''NH2
合成醇及酚 [H]
R CH N R'' 胺化还原制胺 H R'