还原反应机理
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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
30.04.2020
A
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。
电子供给者 硫化物
质子供给者 水或醇
S
2 2
S0S2S22
30.04.2浓020 度较稀时是一个双分子A 反应过程
14
O
C l
OH CH3
CH
OH CH3
CH
KB4/H EtOH
re flux
HO
避孕药炔诺酮中间体
O
Na 4 /B C 3 O H HH
C2 C Hl
r.t.,2h
C l
O H C2 C Hl
A
9
二、锌粉其它还原
(1) 锌粉将硝基还原为氨基
NH2
NO 2 Zn/NaOH
C2H5O H,re1hf lux,
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
O H Zn/ NaO H
C
CH
C 2 H 5 O H ,7 0 ~ 7 4 C ,2 h
钙拮抗剂盐酸马尼地平（manidipine）中间体
A
+ 2Ar2 NH H 2O
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
C 6 H 5 N H 2 N H 2 C 6 H 5 s l o w N H 2 C 6 H 4 C 6 H 4 N H 2
k[A rN H N H A r][H ]2
30.04.2020
A
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
A30r.04.N2020O H
H
Ar
H N
Fe-e OH
30.04.2020
A
8
2 A r N O 2 5 Z n H 2 O A r N H N H A r 5 Z n O
第一阶段： 100~105℃
12~13%NaOH 还原
第二阶段： 90~95℃
9%NaOH
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
30.04.2020
在酸性条件下可还原硝基成氨基
O 2 N
C H 3 C H 3 NCN
C H 3
Sn/HCl
8 5 C
H 2 N
C H 3 C H 3 NCN
C H 3
驱虫药甲氨基苯脒中间体
HO
NN
30.04.2020
OH
SnCl2/HCl
H2N
OH
A
12
NO2 F
3. 实例分析
NH2 F
F
F
CH3(CH2)4COCH3
A rN 2H S O 4 2 N H a 2 H S O S O 4 3ArN N H 2 A H c i 2 d O ,h y 2 d N ro a lH y s S iO s 4 A rN H N H 2
Ph
Na/EtOHP /A hcOEt
CH C 2 C HOOEt
CH C 2 C H 2 O HH
30.0P 4.202h 0
8 5 ~ 9 0 C A,1 ~ 2 h
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
Βιβλιοθήκη Baidu
+ + ArNOArNHOH ArN=NHA 2Or
H
Ar
A
NH
Fe-e Ar
NH
H
Ar NH2
3
（1）铁和低价铁盐为还原剂
4 A r N O 2 9 F e 4 H 2 O 4 A r N H 2 3 F e 3 O 4 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
O 2 N 30.04.2020
Fe4 C /N l H
CHCN
Na CH3(CH2)4CHCH3 OH
Sn/HCl
O2N
COOH
H2N
COOH
30.04.2020
A
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
A r N O 2 6 S 2 7 H 2 O 4 A r N H 2 3 S 2 O 3 2 6 O H
A r N O 2 N a 2 S 2 H 2 O A r N H 2 N a 2 S 2 O 3
碱度的影响 取代基的影响
OCH3
NO2
OCH3 NH2
NO2
NO2
还原过程 30.04.2020
部分还原A、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。
30.04.2020
A
10
酸性条件下
还原醛基、酮基为甲基或亚甲基
Clemmensen反应
O
N O
Z n 2 H ,5 )(O C C H C OOH
HC0 l(C g)
C2 C H 3H
N O
C H C O C2 C H 3H
抗凝血药吲哚布芬（Indobufen）
30.04.2020
A
11
（4）锡和二氯化锡作为还原剂
副反应
O
+ 3 ArNHOH ArN=NArN2H
O
+ + ArNHOH2 H
ArN 2 HH2O
30.04.2020
A
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=N2H A 2r
O
+ ArNHNHH2 A Or
副反应：
+ ArN=3 N H 2Ar
O
30.04.2020
C l
抗真菌药芬替康唑中间体 C l
C2H N
K4 B /N HaOH/EtOH C2H N
O H N S
O H H N S
30.04.2020
驱虫药A 左旋咪唑中间体
15
还原剂的影响：
4 A r N O 2 6 N a 2 S 7 H 2 O 4 A r N H 2 3 N a 2 S 2 O 3 6 N a O H
9 5 C ,1 .5 h
C H 3
H 2 N
CH C H 3
消炎药苯恶洛芬中间体
A
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/N 3/E H 2O t
40C,30min
H
H3CO
H3CO
Bouveault-Blanc反应： 羧酸酯 金属钠+无水乙醇 伯醇
增加氢原子
减少氧原子
9.1 化学还原反应
9.2 催化氢化
30.04.2020
A
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。
电子供给者 硫化物
质子供给者 水或醇
S
2 2
S0S2S22
30.04.2浓020 度较稀时是一个双分子A 反应过程
14
O
C l
OH CH3
CH
OH CH3
CH
KB4/H EtOH
re flux
HO
避孕药炔诺酮中间体
O
Na 4 /B C 3 O H HH
C2 C Hl
r.t.,2h
C l
O H C2 C Hl
A
9
二、锌粉其它还原
(1) 锌粉将硝基还原为氨基
NH2
NO 2 Zn/NaOH
C2H5O H,re1hf lux,
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
O H Zn/ NaO H
C
CH
C 2 H 5 O H ,7 0 ~ 7 4 C ,2 h
钙拮抗剂盐酸马尼地平（manidipine）中间体
A
+ 2Ar2 NH H 2O
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
C 6 H 5 N H 2 N H 2 C 6 H 5 s l o w N H 2 C 6 H 4 C 6 H 4 N H 2
k[A rN H N H A r][H ]2
30.04.2020
A
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
A30r.04.N2020O H
H
Ar
H N
Fe-e OH
30.04.2020
A
8
2 A r N O 2 5 Z n H 2 O A r N H N H A r 5 Z n O
第一阶段： 100~105℃
12~13%NaOH 还原
第二阶段： 90~95℃
9%NaOH
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
30.04.2020
在酸性条件下可还原硝基成氨基
O 2 N
C H 3 C H 3 NCN
C H 3
Sn/HCl
8 5 C
H 2 N
C H 3 C H 3 NCN
C H 3
驱虫药甲氨基苯脒中间体
HO
NN
30.04.2020
OH
SnCl2/HCl
H2N
OH
A
12
NO2 F
3. 实例分析
NH2 F
F
F
CH3(CH2)4COCH3
A rN 2H S O 4 2 N H a 2 H S O S O 4 3ArN N H 2 A H c i 2 d O ,h y 2 d N ro a lH y s S iO s 4 A rN H N H 2
Ph
Na/EtOHP /A hcOEt
CH C 2 C HOOEt
CH C 2 C H 2 O HH
30.0P 4.202h 0
8 5 ~ 9 0 C A,1 ~ 2 h
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
Βιβλιοθήκη Baidu
+ + ArNOArNHOH ArN=NHA 2Or
H
Ar
A
NH
Fe-e Ar
NH
H
Ar NH2
3
（1）铁和低价铁盐为还原剂
4 A r N O 2 9 F e 4 H 2 O 4 A r N H 2 3 F e 3 O 4 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
O 2 N 30.04.2020
Fe4 C /N l H
CHCN
Na CH3(CH2)4CHCH3 OH
Sn/HCl
O2N
COOH
H2N
COOH
30.04.2020
A
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
A r N O 2 6 S 2 7 H 2 O 4 A r N H 2 3 S 2 O 3 2 6 O H
A r N O 2 N a 2 S 2 H 2 O A r N H 2 N a 2 S 2 O 3
碱度的影响 取代基的影响
OCH3
NO2
OCH3 NH2
NO2
NO2
还原过程 30.04.2020
部分还原A、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。
30.04.2020
A
10
酸性条件下
还原醛基、酮基为甲基或亚甲基
Clemmensen反应
O
N O
Z n 2 H ,5 )(O C C H C OOH
HC0 l(C g)
C2 C H 3H
N O
C H C O C2 C H 3H
抗凝血药吲哚布芬（Indobufen）
30.04.2020
A
11
（4）锡和二氯化锡作为还原剂
副反应
O
+ 3 ArNHOH ArN=NArN2H
O
+ + ArNHOH2 H
ArN 2 HH2O
30.04.2020
A
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=N2H A 2r
O
+ ArNHNHH2 A Or
副反应：
+ ArN=3 N H 2Ar
O
30.04.2020
C l
抗真菌药芬替康唑中间体 C l
C2H N
K4 B /N HaOH/EtOH C2H N
O H N S
O H H N S
30.04.2020
驱虫药A 左旋咪唑中间体
15
还原剂的影响：
4 A r N O 2 6 N a 2 S 7 H 2 O 4 A r N H 2 3 N a 2 S 2 O 3 6 N a O H
9 5 C ,1 .5 h
C H 3
H 2 N
CH C H 3
消炎药苯恶洛芬中间体
A
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/N 3/E H 2O t
40C,30min
H
H3CO
H3CO
Bouveault-Blanc反应： 羧酸酯 金属钠+无水乙醇 伯醇