还原反应

O O O N
LiAlH4 / THF , 1 2h ~
O O
N
(100%)
四、催化氢化
• (一)、催化氢化的概念
• 在催化剂的存在下，有机物（底物）与氢 气反应，使一些C-O，C-X，C-S等键断裂， 生成C-H键的过程称为催化氢化。催化氢化 也包括催化氢解（在氢的作用下发生碳键 断裂的过程），是药物合成的重要手段之 一。常见的有脱卤氢解、脱苄氢解、脱硫 氢解和开环氢解等
1、酰卤的还原
酰卤在适当的条件下反应，用催化氢化 或金属氢化物选择性还原为醛，此反应称 Rosenmund反应。改变反应条件，用上述还 原剂可还原得醇。 金属氢化物中三丁基锡氢（Bu3SnH）、 三（叔丁氧基）氢化铝锂（ ）为 好的还原剂。在低温下反应，对芳酰卤及 杂环酰卤还原收率较高，并不影响分子中 的硝基、氰基、酯基、双键、醚键。
一、 醛、酮的还原反应
1.还原成烃基的反应
（一）Clemmensen反应
• 在酸性条件下，用锌汞齐或锌粉还原醛基、酮 基为甲基或亚甲基的反应称Clemmensen反应。 锌汞齐是将锌粉或锌粒用5%~10%的二氯化汞 水溶液处理后制得。将锌汞齐与羰基化合物在 约5%盐酸中回流，醛基还原成甲基，酮基则 还原成亚甲基。Clemmensen还原反应，能用 于几乎所有的芳香脂肪酮的还原，反应易于进 行且收率较高。但脂肪酮、醛或脂环酮的 Clemmensen还原容易产生树酯或双分子还原， 生成频哪醇等副产生，因而收率较低。
2、羧酸及酸酐的还原
• 氢化铝锂是还原羧酸为伯醇的最常用试剂， 反应可在十分温和的条件下进行，一般不 会停止在醛的阶段。即使位阻较大的酸， 亦有较好的收率，因而得到广泛的应用。
CH3 CH3 C CO OH CH3
LiAlH4/Et2O
CH3 CH3 C CH2OH CH3 (92%)
3、酯及酰胺的还原
三、羧酸及其衍生物的还原
羧酸及其衍生物酰卤、酯、酰胺及酸 酐，均具有较高的氧化状态，易被还原成 醛，并可进一步还原为醇。由于羧酸及其 衍生物合成醛，在医药工业上是制备醛的 主要方法之一，唯需要采用选择性较好的 还原剂并控制适当的反应条件。 羧酸及其衍生物的还原活性，视选用还 原剂和还原方法而异，一般来说，酰氯活 性最高，酯、酰胺、酸酐次之，羧酸较难 还原，通常需选用高活性的还原剂和较剧 烈的反应条件。
（一）羰基还原胺化反应
• 该反应通过Schiff碱中间体进行的，首先 羰基与胺加成得羟胺，继之脱水成亚胺 （Schiff碱），最后还原为胺类化合物。 还原胺化反应是羰基转变为胺的重要方 法，在有机合成上得到广泛的应用。
R R C O R NH2 R R C OH NH
-H2O
R R
ห้องสมุดไป่ตู้
C
NR
[H]
R R
/
CH NH R
（二）Leuckart反应
• 在甲酸及其衍生物存在下，羰基化合物与 氨、胺的还原胺化反应称为Leuckart反应。 与氢化还原胺化比较，本反应具有较好的 选择性。一些易还原基团，如硝基、亚硝 基、碳-碳双键不受影响。许多不溶于水的 脂肪酮、脂肪芳香酮及杂环酮，用甲酸铵 或甲酰胺还原，然后水解，可得良好产率 的伯胺；如用N-烷基取代或N，N-二烷基取 代的甲酰胺代替甲酸铵，则可得到仲胺或 叔胺。
（一）还原反应
醛酮还原 按反应不 同分类 羧酸及其衍生物还原 催化还原 还原 反应 按还原剂类 型不同分类 金属复氢还原剂 含硫化合物还原剂 金属还原剂 其他还原剂 甲酸 水合肼 低级叔胺加成物
催化氢化还原剂
（二）重要的还原反应
还原成烃基的反应 还原成醇的反应 醛、酮的 还原反应 还原胺反应 羰基化合物双分子还原偶联反应 硝基和亚硝基化合物的还原反应 重要的还 原反应 酰卤的还原反应 羧基及其衍 生物的还原 羧酸及其酸酐的还原反应 酯及其酰胺的还原反应 还原烯、炔烃 催化氢化还原 还原含氮化合物 还原醛、酮 酰卤的还原
还原反应
概念：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。即在还原剂的作用下， 能使有机分子得到电子或使参加反 应的碳原子上的电子云密度增高的 反应。直观地讲可视为在有机分子 中加氢或少氧的反应。
还原方法
• 1、化学还原法:使用化学还原剂的还原方法 • 2、催化加氢法：即在催化剂作用下，有机 化合物与氢发生的还原反应 • 3、电解还原反应：有机化合物从电解槽的 阴极上获得电子而完成的还原反应
Cl
CHO
(86%)
（三）酰胺还原成胺
• 酰胺的还原可用于合成伯、仲、叔胺。在某些 反应条件下，常伴有碳-氮键的断裂而生成醛。 酰胺不易用活泼金属还原，催化氢化法还原酰 胺要求在高温、高压下进行，因此，金属氢化 物是还原酰胺为胺的主要还原剂，氢化铝锂最 为常用，可在比较温和的重要条件进行反应。 如抗肿瘤药物三尖杉酯碱中间体的合成。
（二）醇铝为还原剂
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， 同时将异丙醇氧化为丙酮。这是仲醇氧化 反应的逆反应。 异丙醇铝是脂肪族和芳香族醛、酮类的 选择性很高的还原剂，对分子中含有的烯 键、炔键、硝基、缩醛、腈基及卤素等可 还原功能基无影响。
（三）还原成醇的反应
O O2N C CH3
• （一）还原成醇 • 1．金属氢化物 • 2．Bouveault-Blance反应 ：用金属钠和无 水醇将羧酸酯直接还原生成相应的伯醇， 主要用于高级脂肪酸酯的还原。 • 3．酯的双分子还原偶联反应 羧酸酯在惰 性溶剂如醚、甲苯、二甲苯中与金属钠发 生还原偶联反应，生成α-羟酮，称为偶姻缩 合，是合成脂肪族α-羟基酮的重要方法。
Al(OPr-i)3/t-PrOH
O2N
CH OH
CH3
(76%)
CH
CH CHO
Al(C2H5)O3/EtOH
CH
CH CH2 OH (85.5%)
3、还原胺化反应
• 在还原剂存在下，羰基化合物与氨、伯胺 或仲胺反应，分别生成伯胺、仲胺或叔胺 的反应称为还原胺化反应。常用的还原剂 有活泼金属与酸、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Leuckart胺烷基化反应。
2C6H5CHO
(CH3)2SiCl/Mg
OSi(CH3)3 C6H5CHCHC6H5 OSi(CH3)3
H2O
C6H5CHCHC6H5 OH OH
(90%)
5、硝基化合物和亚硝基化合物的还 原
• 杂羰基化合物中最重要的是典型是亚硝基、 硝基和磺基及其衍生物。亚硝基的羰基活性 和醛基相当。硝基的羰基活性比亚硝基低， 这是由于硝基发生中介效应的可能性很大， 相当于羧基或羧酸阴离子。硝基容易被还原 这一事实说明它的羰基活性大约介于酮和羧 酸之间。还原硝基化合物和亚硝基化合物常 用的方法有活泼金属还原法、硫化物还原法、 催化氢化法、复氢化物还原法等。
（二）、催化氢化的类型
• 根据采用不同的还原剂和操作方法，催化 氢化反应的类型可分为非均相催化氢化， 即催化剂自成一相（固相）的氢化反应； 均相催化氢化，即催化剂溶解于反应介质 的氢化反应。
• 所有非均相催化反应均在催化剂表面进行。影 响催化反应的诸多因素如反应物的浓度、反应 温度、压力、搅拌、催化剂的表面面积、助催 现象与中毒等等，都和催化剂的表面性质密切 相关。非均相催化反应中有一类是比较普遍的 反应，就是催化转移氢化反应。它是在金属催 化剂存在下，用有机化合物作为供氢载体作为 反应氢源。通常的供氢体主要是不饱和脂环烃、 不饱和萜类及醇类，如环已烯、环已二烯、四 氢化萘、α-蒎烯、乙醇、异丙醇和环已醇等。
（二）还原成醛
• 由于酰胺很难用其它方法还原成醛，因而 本法更具有合成价值。羧酸酯及酰胺可用 多种金属氢化物还原成醛，如氢化二异丁 基铝 AIH(i-C4H9)2(DIBAH)可使芳香族及脂 肪族酯以较好的产率还原成醛，对分子中 存在的卤素、硝基、烯键等均无影响。
Cl CO N (CH3)2
LiAlH2(OC2H5)2
（二）乌尔夫－凯惜钠－黄鸣龙反 应
R R
C
O
H2NNH2
R R C NNH2
NaOEt 或 KOH
R R CH2 + N2
2.还原成醇的反应
O C OH
Zn/NaOH C2H5OH ， 70 ~ 74 ，2h
CH
（一）金属复氢化物为还原剂
金属复氢化物特点: 反应条件温和副反应少；烃基取 代的金属化合物有高度选择性和较好的立体选择性。 常见金属复氢化物还原剂氢化铝锂（LiAlH4）、硼氢 化钾（钠）[K(Na)BH4] 、硫代硼氢化钠（NaBH2S3 ）、 三仲丁基硼氢化锂[ (CH3CH2CH(CH3))3BHLi] 。
（三）还原胺化反应
CO CH3
HCOONH4 180 ~185
CH3 CH NH2 (66%)
O HCON(CH3)2/HCOOH
N (CH3)2 (75%)
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α-二 醇（频哪醇）的主要方法。羰基化合物与镁汞 齐或铝汞齐一起在苯中回流反应，即发生双分 子还原偶联，生成频哪能醇。产率中等。若采 用铝汞齐作还原剂，反应在二氯甲烷或四氢呋 喃中进行，则生成的醇铝可溶于这些溶剂中。 这样不但操作简单，而且反应条件比较温和， 频哪醇的产率也可以提高。