醇的制备
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经典有机合成反应讲座(七)
醇的制备
化学合成部执行主任:马汝建
药明康德新药开发有限公司
药明康德版权所有
1
常见合成醇的方法
➢ 羧酸酯和羧酸还原为醇 ➢ 卤代烃的水解反应制备醇 ➢ 醛和酮转变成醇 ➢ 有机金属试剂对醛、酮、环氧、及羧酸衍生物加成 ➢ 烯烃制备醇 ➢ 通过环氧制备醇 ➢ 手性醇的合成 ➢ 其他合成方法
H H2N
CHMe2 LAH,THF
CO2H
H H2N
HO
CHMe2
7
1.2 羧酸还原为醇
1.2.2 硼烷为还原剂：
硼烷为亲电性还原剂，首先是由缺电子的硼原子和羰基氧 原子上未共用电子相结合，然后硼原子的氢，以负氢离子 形式转移到羰基碳原子上而使之还原成醇。
R
BH3
O
R'
R
O BH3 R'
R
O BH2
TBSO
CO2Me NMe2
TBSO LiAlH4 ether
5oC
OH NMe2
H
N
H
Li(s-Bu)3BH
N
N
O
N
OH
5
O
1.1 羧酸酯还原为醇
1.1.3 硼氢化物(锂、钠、钾、锌)为还原剂:
利用硼氢化钠（钾）还原羧酸酯到伯醇操作较为安全，简单的方 法，由于硼氢化钠的还原性不够强，因此这类反应一般需要回流 过夜。反应初始阶段不要去加热，而是在室温下搅拌数小时后在， 再加热缓缓回流，否则反应极容易喷出来。硼氢化钠在甲醇中分 解较快，这个反应尽量不要用甲醇做溶剂。
NH
N N
NH2
O OH
NO
1.CDI 2. NaBH4
NH
N N
NH2
O N OH
FNF
NN
O
F
O
NaBH4
R OH
C6H5N
RF
MeOH
R OH
12
第二部分:卤代烃的水解反应制备醇
13
2.1 卤代烃的水解反应制备醇
2.1.1 SN1反应机理:
该类反应属于典型的亲核取代反应，按照反应历程分两种类型： 单分子的亲核取代反应(SN1) 和双分子的亲核取代反应(SN2)。 SN1此反应是分两步进行,第一步是反应物在溶剂中首先离解成叔 丁基正离子和溴负离子：
2
第一部分:羧酸酯和羧酸还原为醇
3
1.1 羧酸酯还原为醇
1.1.1 金属钠和醇为还原剂(Bouveault-Blanc Reaction):
本反应是将羧酸酯用金属钠和无水醇直接还原生成相应的 伯醇，主要用于高级脂肪羧酯的还原。由于催化氢化和氢 化铝锂的广泛应用，此法在实验室中已经很少采用，但是 因为其简便易行，在工业上仍然广泛应用。
H H2N
CHMe2 CO2H
BH3. SMe2 BF3. OEt2
H H2N
HO
CHMe2
10
1.2 羧酸还原为醇
1.2.4 Lewis酸存在下硼氢化钠还原羧酸为醇:
硼氢化钠通常不能用来直接还原羧酸，但是Lewis酸的存在可大 大提高其还原能力，从而用于羧酸的还原。由于LAH和硼烷的 价格相对要贵，因此工业上大量生产时，一般都应用该方法， 比较常用的体系为： NaBH4-BF3, NaBH4-ZnCl2.
O HO
HO O
NO2
NaBH4, BF3
OH HO
NO2
11
1.2 羧酸还原为醇
1.2.5 硼氢化钠还原活性酯或酰氟为醇：
另外有时对于比较复杂的分子，常常将酸做成活性酯后再 用NaBH4直接还原，常用的方法为与氯甲酸乙酯或氯甲 酸乙酯反应生成活泼的混酐，或与CDI得到活泼酰基眯唑。 最近有报道用三氟均三嗪生成酰氟后用NaBH4还原得到 醇。
R'
H
R O BH2 R' H
R
OH + BH2OH R'
8
1.2 羧酸还原为醇
在羧酸的还原过程中，可能是先生成三酰氧基硼烷，然后 酰氧基中氧原子上未共用的电子与缺电子的硼原子之间可 能发生相互作用。生成中间体而使酰氧基硼烷中的羰基较 为活波，进一步按羰基还原的方式得到相应的伯醇。
O OH
3BH3/THF
I
O
OB
I
3
O B
O
I
OH I
9
1.2 羧酸还原为醇
1.2.3 硼烷为还原剂：
硼烷还原羧基的速度比还原其他基团快，因此，当羧酸衍生物分 子中有氰基、酯基时，若控制硼烷的用量并在低温反应，可选择性 地还原羧基为相应的醇，而不影响其他取代基。硼烷还原羧酸的速 度，脂肪酸大于芳香酸，位阻小的羧酸大于位阻大的羧酸，但羧酸 盐则不能还原。对脂肪酸酯的还原速度一般较羧酸慢，对芳香酸酯 几乎不发生反应，这是由于芳环和羰基的共轭效应，降低了羰基氧 上的电子云密度，使硼烷的亲电进攻难于进行。
O
Na,EtOH
n-C11H23 OEt
toluene n-C11H23 OH
4
1.1 羧酸酯还原为醇
1.1.2金属氢化物为还原剂:
利用LAH还原羧酸酯到伯醇是一个快速，后处理较为简便的方法，一般 情况下，酯基可在零下30℃下反应30 分钟即可被还原。因此即使分子 内有酰胺或其他一些敏感的官能基存在也没什么关系。降低氢化铝锂还 原能力可以提高还原反应的选择性。常用的的方法是加入不同比例的无 水三氯化铝或者加入计算量的醇，取代氢化铝锂中1-3个氢原子而成铝 烷、或烷氧基氢化铝锂。如用烷氧基氢化铝锂还原α,β-不饱和酯到α,β不饱和醇，若单用氢化铝锂还原，则得到饱和醇。
H3C
CH3 Br
CH3
H3C
CH3
C
+ Br
CH3
第二步则是生成的叔
CH3
C
+ OH
CH3
CH3
H3C
OH
CH3
14
2.1 卤代烃的水解反应制备醇
2.1.2 SN2反应机理:
它的水解速度与卤代烃的浓度和碱的浓度成正比，因此该类反应是一个二级 反应。例如溴甲烷的水解，反应过程中C-Br键的断裂与C-O键的形成是同 时进行的。当进攻试剂HO- 从离去基团Br的背后进攻中心碳原子时(这是 比较有利的进攻方式)。此时，HO- 、Br和中心碳原子几乎处于同一直线 上，形成一个“过渡态”。而中间碳上的三个H原子则处于垂直于这个直 线的平面上，当HO-与中心碳原子进一步接近，最终形成一个稳定的C-O 键时，C-Br也彻底断裂，生成Br-离子，同时中心碳上的三个H原子也向后 翻转，使碳原子恢复成原来的sp3杂化状态。从立体化学上来看，在反应 过程中发生了构型的转化，使得产物与原来的反应物构型正好相反，这也 正是在1893年发现的瓦尔登(Walden)转化。另外许多反应，卤代物直接 水解并不是太好，因此一般先用AcO－取代，而后再水解得到相应的醇。
H3CO2C N CO2CH3
NaBH4
N
OH
OH
OTIPS
Zn(BH4)2
OTIPS
EtOOC
COOEt
THF
HO
OH
6
1.2 羧酸还原为醇
1.2.1 氢化铝锂为还原剂:
氢化铝锂还原羧酸，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，也有较好的 收率，所以得到广泛的应用。
醇的制备
化学合成部执行主任:马汝建
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药明康德版权所有
1
常见合成醇的方法
➢ 羧酸酯和羧酸还原为醇 ➢ 卤代烃的水解反应制备醇 ➢ 醛和酮转变成醇 ➢ 有机金属试剂对醛、酮、环氧、及羧酸衍生物加成 ➢ 烯烃制备醇 ➢ 通过环氧制备醇 ➢ 手性醇的合成 ➢ 其他合成方法
H H2N
CHMe2 LAH,THF
CO2H
H H2N
HO
CHMe2
7
1.2 羧酸还原为醇
1.2.2 硼烷为还原剂：
硼烷为亲电性还原剂，首先是由缺电子的硼原子和羰基氧 原子上未共用电子相结合，然后硼原子的氢，以负氢离子 形式转移到羰基碳原子上而使之还原成醇。
R
BH3
O
R'
R
O BH3 R'
R
O BH2
TBSO
CO2Me NMe2
TBSO LiAlH4 ether
5oC
OH NMe2
H
N
H
Li(s-Bu)3BH
N
N
O
N
OH
5
O
1.1 羧酸酯还原为醇
1.1.3 硼氢化物(锂、钠、钾、锌)为还原剂:
利用硼氢化钠（钾）还原羧酸酯到伯醇操作较为安全，简单的方 法，由于硼氢化钠的还原性不够强，因此这类反应一般需要回流 过夜。反应初始阶段不要去加热，而是在室温下搅拌数小时后在， 再加热缓缓回流，否则反应极容易喷出来。硼氢化钠在甲醇中分 解较快，这个反应尽量不要用甲醇做溶剂。
NH
N N
NH2
O OH
NO
1.CDI 2. NaBH4
NH
N N
NH2
O N OH
FNF
NN
O
F
O
NaBH4
R OH
C6H5N
RF
MeOH
R OH
12
第二部分:卤代烃的水解反应制备醇
13
2.1 卤代烃的水解反应制备醇
2.1.1 SN1反应机理:
该类反应属于典型的亲核取代反应，按照反应历程分两种类型： 单分子的亲核取代反应(SN1) 和双分子的亲核取代反应(SN2)。 SN1此反应是分两步进行,第一步是反应物在溶剂中首先离解成叔 丁基正离子和溴负离子：
2
第一部分:羧酸酯和羧酸还原为醇
3
1.1 羧酸酯还原为醇
1.1.1 金属钠和醇为还原剂(Bouveault-Blanc Reaction):
本反应是将羧酸酯用金属钠和无水醇直接还原生成相应的 伯醇，主要用于高级脂肪羧酯的还原。由于催化氢化和氢 化铝锂的广泛应用，此法在实验室中已经很少采用，但是 因为其简便易行，在工业上仍然广泛应用。
H H2N
CHMe2 CO2H
BH3. SMe2 BF3. OEt2
H H2N
HO
CHMe2
10
1.2 羧酸还原为醇
1.2.4 Lewis酸存在下硼氢化钠还原羧酸为醇:
硼氢化钠通常不能用来直接还原羧酸，但是Lewis酸的存在可大 大提高其还原能力，从而用于羧酸的还原。由于LAH和硼烷的 价格相对要贵，因此工业上大量生产时，一般都应用该方法， 比较常用的体系为： NaBH4-BF3, NaBH4-ZnCl2.
O HO
HO O
NO2
NaBH4, BF3
OH HO
NO2
11
1.2 羧酸还原为醇
1.2.5 硼氢化钠还原活性酯或酰氟为醇：
另外有时对于比较复杂的分子，常常将酸做成活性酯后再 用NaBH4直接还原，常用的方法为与氯甲酸乙酯或氯甲 酸乙酯反应生成活泼的混酐，或与CDI得到活泼酰基眯唑。 最近有报道用三氟均三嗪生成酰氟后用NaBH4还原得到 醇。
R'
H
R O BH2 R' H
R
OH + BH2OH R'
8
1.2 羧酸还原为醇
在羧酸的还原过程中，可能是先生成三酰氧基硼烷，然后 酰氧基中氧原子上未共用的电子与缺电子的硼原子之间可 能发生相互作用。生成中间体而使酰氧基硼烷中的羰基较 为活波，进一步按羰基还原的方式得到相应的伯醇。
O OH
3BH3/THF
I
O
OB
I
3
O B
O
I
OH I
9
1.2 羧酸还原为醇
1.2.3 硼烷为还原剂：
硼烷还原羧基的速度比还原其他基团快，因此，当羧酸衍生物分 子中有氰基、酯基时，若控制硼烷的用量并在低温反应，可选择性 地还原羧基为相应的醇，而不影响其他取代基。硼烷还原羧酸的速 度，脂肪酸大于芳香酸，位阻小的羧酸大于位阻大的羧酸，但羧酸 盐则不能还原。对脂肪酸酯的还原速度一般较羧酸慢，对芳香酸酯 几乎不发生反应，这是由于芳环和羰基的共轭效应，降低了羰基氧 上的电子云密度，使硼烷的亲电进攻难于进行。
O
Na,EtOH
n-C11H23 OEt
toluene n-C11H23 OH
4
1.1 羧酸酯还原为醇
1.1.2金属氢化物为还原剂:
利用LAH还原羧酸酯到伯醇是一个快速，后处理较为简便的方法，一般 情况下，酯基可在零下30℃下反应30 分钟即可被还原。因此即使分子 内有酰胺或其他一些敏感的官能基存在也没什么关系。降低氢化铝锂还 原能力可以提高还原反应的选择性。常用的的方法是加入不同比例的无 水三氯化铝或者加入计算量的醇，取代氢化铝锂中1-3个氢原子而成铝 烷、或烷氧基氢化铝锂。如用烷氧基氢化铝锂还原α,β-不饱和酯到α,β不饱和醇，若单用氢化铝锂还原，则得到饱和醇。
H3C
CH3 Br
CH3
H3C
CH3
C
+ Br
CH3
第二步则是生成的叔
CH3
C
+ OH
CH3
CH3
H3C
OH
CH3
14
2.1 卤代烃的水解反应制备醇
2.1.2 SN2反应机理:
它的水解速度与卤代烃的浓度和碱的浓度成正比，因此该类反应是一个二级 反应。例如溴甲烷的水解，反应过程中C-Br键的断裂与C-O键的形成是同 时进行的。当进攻试剂HO- 从离去基团Br的背后进攻中心碳原子时(这是 比较有利的进攻方式)。此时，HO- 、Br和中心碳原子几乎处于同一直线 上，形成一个“过渡态”。而中间碳上的三个H原子则处于垂直于这个直 线的平面上，当HO-与中心碳原子进一步接近，最终形成一个稳定的C-O 键时，C-Br也彻底断裂，生成Br-离子，同时中心碳上的三个H原子也向后 翻转，使碳原子恢复成原来的sp3杂化状态。从立体化学上来看，在反应 过程中发生了构型的转化，使得产物与原来的反应物构型正好相反，这也 正是在1893年发现的瓦尔登(Walden)转化。另外许多反应，卤代物直接 水解并不是太好，因此一般先用AcO－取代，而后再水解得到相应的醇。
H3CO2C N CO2CH3
NaBH4
N
OH
OH
OTIPS
Zn(BH4)2
OTIPS
EtOOC
COOEt
THF
HO
OH
6
1.2 羧酸还原为醇
1.2.1 氢化铝锂为还原剂:
氢化铝锂还原羧酸，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，也有较好的 收率，所以得到广泛的应用。