第七章還原反應(精)

1、Chapter 7Reduction Reaction 第一節(jié)第一節(jié) 不飽和烴的還原不飽和烴的還原一一 炔、烯的還原炔、烯的還原1 1 多相催化氫化多相催化氫化 常用的氧化常用的氧化catcat有：有：Ni(Ni(骨架骨架) )、PdPd、PtPt、載體載體Pd/C Pd/C 及及Pt/CPt/C。Pd / CaCO3 / H2 / 喹啉1kg / cm2, 30-370COHCH2OH(78%)OHCH2OH( (維生素維生素A A中間體中間體) )喹啉為抑制劑，可使喹啉為抑制劑，可使 C=CC=C而而不進一步還原不進一步還原a a：毒劑：毒劑(Poisons)(Poisons)和抑制劑和抑

2、制劑(Inhibitors)(Inhibitors)C CC C (1) (1) 影響氫化反應速度和選擇性的因素影響氫化反應速度和選擇性的因素Raney Ni / H2100kg / cm2O250C1200C2600COOHOHb:b:反應溫度和壓力反應溫度和壓力c:c:溶劑的影響溶劑的影響 溶劑溶劑: EtOH 53% 47%: EtOH 53% 47% EtOH/HCl/H EtOH/HCl/H2 2O 93% 7%O 93% 7% EtOH/KOH 35-50% 65-50% EtOH/KOH 35-50% 65-50%(2) (2) 炔、烯的選擇性加氫及立體化學炔、烯的選擇性加氫及立

3、體化學( (避孕藥雙炔失磺酯中間體避孕藥雙炔失磺酯中間體) )( (位阻小的一面加氫位阻小的一面加氫) )Ni2B(P-2) / H2Ph(95%)CCCH3H2N-CH2CH2-NH2CCCH3HHNiBH4 / NaOHaq,EtOH / 250C+Ni(OCOCH3)2Ni2BH2( (乙醇中制備乙醇中制備P-2P-2型，水中制備型，水中制備P-1P-1型型) )(98%)Ni2B(P-2) / H2CHCH2EtOHCH2CH3Raney Ni / H2RRHHPd / CaCO3 / H2 /DMF / 喹啉硫2kg / cm2, 50-550COHOHOHOHCONH2ClN(CH

4、3)2OOOCH2(58%)OHOHOHOHCONH2N(CH3)2OOOHCH3順式加氫順式加氫+Pd-C / EtOH5h(65%)OCH3CH3CHOOCOOCH3CH3CHOOCO(3) (3) 轉移氫化轉移氫化( (安宮黃體酮安宮黃體酮) )+HCCHHHHNNHCCNNCCNNPhPhCu2 + 空氣PhPh(80%)CCCH2CH2NH2NH2(69%)CHCH3CH2(CH2)8COOHK3Fe(CN)6(CH2)9NH2NH2COOH用肼或二酰亞胺還原用肼或二酰亞胺還原 (C=C (C=C取代基增多，氫化明顯下降取代基增多，氫化明顯下降) ) (93%)CH2CHCH2SSC

5、HCH2CH2C7H7SO2NHNH2C3H7SSC3H7(用其他方法還原多導致二硫鍵斷裂用其他方法還原多導致二硫鍵斷裂)(90%)(Ph3P)3RhCl / H2 / PhHOHOH 選擇性還原末端及環(huán)外雙鍵選擇性還原末端及環(huán)外雙鍵2 2 均相催化氫化均相催化氫化(94%)(Ph3P)3RhCl / H2OCH3H2CCCH3OCH3CHCH3CH3+HCCBH3BH2CCCCBH2H+3H2O2 / NaOH（醇）BCCHH3OH2OOHB(OH)3CCHHBCCH( (飽和烴飽和烴) )3 3 硼氫化反應硼氫化反應 注注: : (1) (1)BH3n-BuCH=CH2an-BuCH2CH

6、2BH2n-BuCH=CH2bn-BuCH=CH2c(n-BuCH2CH2)2BH(n-BuCH2CH2)3B反應速度反應速度:abc:abc2+XCHCH2BH3XCHCH2CH2BCH3XB(2)(2) X=-OCH X=-OCH3 3 91% 9% 91% 9% 當當X X為供電子基時，更有利單硼化物生成為供電子基時，更有利單硼化物生成i-PrMei-Pri-Pr+CHCCHHBH3CH2CH3BCHCH2CH3BMeMe2CHCH2BH 57% 43%57% 43% 95% 5% 95% 5%當烯烴碳原子上取代基數(shù)目相等時，取當烯烴碳原子上取代基數(shù)目相等時，取代基的位阻對反應結果影響較

7、大。代基的位阻對反應結果影響較大。3n-C8H17H2O2 / NaOH(95%)3n-C8H17CH2CH2CHCH2BH3H2OOH250C22B3H6 / Et2OCrO3 / H3O / EtOH(78%)OCH3BH250CCH3CH3(3) (3) 利用上述性質可制備醇或酮利用上述性質可制備醇或酮PtO2 / H2 / AcOH3kg / cm2 ,250C(100%)COOHCH2CH2COOH90kg / cm2 , 250CPtO2 / H2 / EtOHPh(60%)COHCOOHCOHCOOH二二 芳烴的還原芳烴的還原 1 1 催化氫化還原催化氫化還原( (抗膽堿藥安胃靈

8、中間體抗膽堿藥安胃靈中間體) )Na / NH3 / EtOH(95%)COOHCOOHLi / NH3 / EtOH(88%)CH3CH3供電子基雙鍵在供電子基雙鍵在2 2，5 5位形成位形成吸電子基雙鍵在吸電子基雙鍵在1 1，4 4位形成位形成且吸電子基有利于還原，故為且吸電子基有利于還原，故為C C 離子歷程。離子歷程。2 2 化學還原法化學還原法+e(Na)e(Na)HHHHNH3HHNH3HHHHHH 環(huán)上有給電子取代環(huán)上有給電子取代基時，反應速率減慢?；鶗r，反應速率減慢。 環(huán)上有吸電子取代環(huán)上有吸電子取代基時，反應速率加快。基時，反應速率加快。Li / NH3 / EtO(50%)

9、- 400COHHCH3OHOCH3OHCOCH2NH2NCCH2第二節(jié)第二節(jié) 醛酮的還原反應醛酮的還原反應一一 還原成烴的反應還原成烴的反應1 Clemmensen反應反應 (Zn+HgCl2 5-10%)PhZn-Hg / HCl / Tol(90%)Ph(CH2)2COOH(CH2)3COOHOCCOOEtZn-Hg / HClCOOEtCH3OHCHOCCH3COOEtCOOEtZn-Hg / HClCH3CH3OCCH2CH2CH2(1) -(1) -酮酸及其酯還原成酮酸及其酯還原成-OH-OH， 、 - -酮酸酮酸及其酯類還原成及其酯類還原成CHCH2 2 PhPhZn-Hg /

10、HClCH3CH3OCCHCHCH2CH2CH2COOEtPhPhZn-Hg / HClCOOEtCHCHCH2CH2 (2) (2) 孤立雙鍵不受影響，與孤立雙鍵不受影響，與 共軛雙鍵被還原共軛雙鍵被還原COZn / HCl /Et2O0-50C(84%)OHHREtONa or KOHRR+RH2NNH2N2CORCNNH2RCH22 Wolff-2 Wolff-（KishnerKishner）- -黃鳴龍還原黃鳴龍還原注：注：(1) (1) 黃鳴龍改進黃鳴龍改進: :加二聚醇乙二醇加二聚醇乙二醇(DEG)(DEG)或三聚乙二醇或三聚乙二醇(TEG)(TEG)將生成的水帶將生成的水帶出，使

11、收率提高許多。出，使收率提高許多。CHOCH3CH3CH380% H2NNH2 H2O / KOHCH3CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH3(80%)(80%)85% H2NNH2 H2O / KOH / TEG180-2000CCH3HOCOCH3HOCH2 (85%) (85%) (95%)PhPhDMSOPhPh +CPh2t-BuOKCOH2NNH2NNH2CH2N2(2) (2) 對高溫或強堿敏感的基團，不對高溫或強堿敏感的基團，不能采用上述方法。先轉變成腙，再能采用上述方法。先轉變成腙，再還原。還原。KBH4 / CH3OH250C, 5h(86%)CH2CHOCClBrCH

12、2ClBrOH二二 還原成醇的反應還原成醇的反應 1 1 金屬氫化物還原劑金屬氫化物還原劑( (鄰氯喘息定中間體鄰氯喘息定中間體) )KBH4 / EtOHCCHOHOOHCCHOH(避孕藥炔諾酮中間體避孕藥炔諾酮中間體)NaBH4 / EtOHOOHOO( (酮的反應活性大于酮的反應活性大于 、 - -不飽和醛、酮不飽和醛、酮) )(1) 9-BBN / THF, 00C(2) H2NCH2CH2OH(95%)OCH3COOC2H5CH3COOC2H5OH9-BBN9-BBN：9-9-硼雙環(huán)硼雙環(huán)33，3 3，11壬烷，可壬烷，可迅速還原迅速還原 、 - -不飽和醛、酮，而不飽和醛、酮，而不

13、影響分子中其他易還原基因不影響分子中其他易還原基因反應機理：反應機理：RRCO+NaBH4(H-)RRCHOBH3NaROHRRCHOH+NaBH3OR其他氫化物，如：其他氫化物，如：LiAlHLiAlH4 4與之機理相同與之機理相同-HOPr - ii - ProC1C2Al(OPr - i )3C1C2i - ProOCH2PNO2NHAcAlHOHC6H4OCH2PNO2NHAcHC6H4O2 2 醇鋁還原劑醇鋁還原劑(Meerwein-Ponndorf-(Meerwein-Ponndorf-VerleyVerley反應反應) )C1C2C1C2CH2OHPNO2NHAcHC6H4HOH

14、CH2OHPNO2NHAcHC6H4HOHi - ProC1C2-Me2C=Oi - ProC1C2COAlCH2PNO2NHAcHC6H4OOMe2HOAlCH2PNO2NHAcHC6H4OHH2ORaney - Ni / EtOH5kg /cm2, r, tOCH2OAcAcOOAcCHOOOAcCH2OHOAcOOAcCH2OOAcOAc(92%)(92%) ( (天麻素中間體天麻素中間體) )3 3 催化氫化還原催化氫化還原 金屬+ NH3 (l): 一般溶解金屬還原；對炔烴還原為反式烯 金屬 + NH3 (l) + 質子溶劑：Birch還原 金屬+醇：Blanc reduction、

15、Pinacol Coupling4 4 溶解金屬還原溶解金屬還原Pinacol CouplingBlanc Reduction 溶解金屬還原的一般過程：雙電子化，雙質子化。MeOMeOMeOMeOMeOMeOH2 / Pd-BaSO4 / Tol喹啉硫(84%)ClCOCHO(63%)NO2ClCOO2NLiAlHOC(CH3)33NO2O2NCHO第三節(jié)第三節(jié) 羧酸及其衍生物的還原羧酸及其衍生物的還原一一 酰鹵的還原酰鹵的還原NaBH4 / AlCl3(84%)NO2CH2OHCOORO(CH2CH2OCH3)2NO2NaBH4 / RCONHPh1000C,5h(89%)CH2OHCOOC

16、H3NCNCH3NC二二 酯和酰胺的還原酯和酰胺的還原 1 1 還原成醛還原成醛 Rosenmund還原還原COOEtNa / EtOH / AcOEt85-900C, 1-2h(78%)CH2CH2CHCH2CHOHBouveault-Blanc反應COOEtNa / EtOHCH3NCHCH2CH3CH3CH3NCHCH2CH3CH3CH2OH ( (心血管藥物乳酸心可定中間體心血管藥物乳酸心可定中間體) ) COOC4H9-nAlH( i-C4H9)2(86%)COOC4H9-nCHOCHO2 2 還原成醛還原成醛(86%)LiAlH2 (OC2H5)2ClCON(CH3)2ClCHOM

17、eO(1) Na / Liq / NH3 / Et2O(2) H3OMeOHCH2COOCH3COOCH3OHO (96%) (96%)(1) Na / 二甲苯(2) HOAcCOOEtCOOEtCHO(CH2)321400C(CH2)32COH3 3 雙分子酯還原成偶姻雙分子酯還原成偶姻PhLiAH4 / THFPh(80%)CH3NCH2NHCHCOCH2CH3NCH2CHCH2NHCH2CH3CH3PhPhLiAH4 / Et2O / HCl4hPhPhHOCH2CCOCH3CH3NHOCH2CCH2CH3CH3NHCl ( (氯苯達諾氯苯達諾) )( (地恩丙胺中間體地恩丙胺中間體)

18、)4 4 酰胺還原成胺酰胺還原成胺COOMeH2 / Raney-Ni / CH3OH NH31kg / cm2 , 250CCOOMeNCH2NCH2H2 / 5%Pd-C / H2O-HCl1.5kg / cm2, 25-300C(70%)CH3NHCH2CH2ClCNOH3CO2NCH3NCH2OH3CH2NNH2三三 腈的還原腈的還原( (凝血酸中間體凝血酸中間體) ) (VB6 (VB6中間體中間體) )B2H6 / THFCNNO2250CNO2CH2NH2KBH4 / PdCl2 / MeOHr. t.(90%)CH2NH2CN( (不影響不影響-NO-NO2 2) )LiAlH

19、4 / Et2O(93%)COOH(CH3)3CH2OHC(CH3)3C四四 羧酸及酸酐的還原羧酸及酸酐的還原NaBH4 / AlCl3(82%)O2NCOOHO2NCH2OH( (加加AlClAlCl3 3起催化劑作用，否則不還原起催化劑作用，否則不還原) )B2H6 / THF(92%)COOHIICH2OH(94%)20-250C,2hB2H6 / THF2O2NCOOHCH2O2NCH2CH2OHCOOEtCOOEt(88%)-180C, 10hB2H6 / THFHOOOHO(CH2)4(CH2)4CH2 (B (B2 2H H6 6可還原可還原COOH-CHCOOH-CH2 2OH

20、OH，對其他官，對其他官能團無影響能團無影響) )(60%)LiAlH4 / (n-C4H9)2OOOOCH2OHCH2OHNaBH4 / THF250C, 1h(97%)(成內酯)OOOZn-HOAcOOOO電解(91%)COOHCH2OHHg(100%)CH2(CH3)2NNPbH(CH3)2CO(96%)CH2PbHNH2CNPb / Pb-15%H2SO410A, 27.5V,300C(78%)COOHOHNH2NH2CH2電解還原電解還原Fe / H2O / HCl3h(93%)ClCH3NH2NO2ClCH3( (雙氯咪唑青霉素鈉中間體雙氯咪唑青霉素鈉中間體) ) 第四節(jié)第四節(jié) 硝

21、基化合物的還原硝基化合物的還原一一 活潑金屬還原劑活潑金屬還原劑1 Fe1 Fe還原劑還原劑(70%)Fe / HCl / FeCl31hCH3CONO2NH2CH3CHCH3COCH3CH(60-70%)10-150C, 30minFe / H2O / HClONH2N NOOONO( (甲氧非那明中間體甲氧非那明中間體) ) ( (痢特靈中間體痢特靈中間體) )( (不影響其他不飽和官能團不影響其他不飽和官能團) )MeOZn / HCl / EtOH-H2O80-850C, 3hMeO(70%)CH2CH2NH2HONO2CH2CH2HOHCl2 2 其他金屬還原劑其他金屬還原劑Sn /

22、 HCl(65%)CH3CH3O2NCH3N(CH3)2800CHClH2NCNCH3NCN( (多巴胺中間體多巴胺中間體) ) ( (驅蟲藥甲胺苯脒中間體驅蟲藥甲胺苯脒中間體) )EtONa2S2 / H2O138-140 0C, 12h(95.5%)EtONH2NO2二二 含硫化合物為還原劑含硫化合物為還原劑Na2S2 / NH4Cl80-850C(61%)O2NHONO2HONO2H2N( (只還原一個只還原一個-NO-NO2 2，而保留另一個，而保留另一個-NO-NO2 2) )Na2S2O4 / H2O30-400C, 30minOONH2NO2COONaNHHNOOCOONaNHH

23、N(84.5%)HClNH2OONHHNCOOHH2 / Pd-CaCO340-450C,2kg / cm2(98%)CHOHCH2OHO2NCNHCH3OCHH2NCHOHCH2OHCNHCH3OCH三三 催化氫化還原催化氫化還原( (甲砜霉素中間體甲砜霉素中間體) )Raney Ni / H2, Ni / H2N-NH2室溫, 2h(85%)OHOONO2COOHOHOONO2( (異硫氰酸熒光素中間體異硫氰酸熒光素中間體) ) 第五節(jié)第五節(jié) 氫解反應氫解反應一一 脫鹵氫解脫鹵氫解 活性位置的鹵素易發(fā)生氫解活性位置的鹵素易發(fā)生氫解Raney Ni / H2 / EtOH- KOH1kg /

24、 cm2, 250C47ClNClOHHClNOHN N吸電子作用使吸電子作用使4 4位位C C電子電子云密度較云密度較7 7位低，易氫解位低，易氫解Zn / HCl(90%)O(CH2)2CCOOH(CF2)2OCCOOHLiAlH4 / Et2O(80%)NH2CH3CF3NH2Pd-C / H2 / THF(81%)OHOCH3OCH2IOHOCH3OH3CONHCH2NCH2NCH2RR1CH2R二二 脫芐氫解脫芐氫解10% Pd-C / H2 / EtOH1kg / cm2, 250C(62%)PhPhPhOCH2CH2CH3NHCH3HOCH2NHH脫芐活性順序：脫芐活性順序：Pd

25、-C / H2 / AcOEt1kg / cm2, 250CPhPhPhPhPhOOOOOCH2CH2COOOOCH2COHPhMeMeMeMe Pd-C / H2 / EtOHNHCOOONSCH2RNHCOOONSHR( (前列腺素前列腺素F F2 2 中間體中間體) ) 58%) 58%)(82%)LiAlH4 / AlCl3(90%)(10%)(5%)(95%)(71%)+CH3CH2CH2OHOHOCH3C6H5CHCH2LiAlH4AlCl3LiAlH4C6H5CHC6H5CHC6H5CH2OHCH2C6H5OH三三 開環(huán)氫解開環(huán)氫解+(1) B2H6 / LiBH4 / THF(

26、2) H2SO4 -THF(72%)(28%)88%HOCH3CH3HOOCH3Pt - C / H21atm, 500CCHCH2C2H5CH3CH2CHC2H5CH3Raney Ni / H2 /dino(82%)NH2N(CH3)2HCCH2(CH3)3C600CRnaey - Ni(75%)H2NCH3NNHSO2NNN四四 脫硫氫解脫硫氫解/ BF3 - Et2ORnaey Ni / EtOH回流( (74%)OSSHSHSNaNO2 / HCl5-200C(84%)NH2COOH00CNa2SN2ClCOOHCOOHCOOHSSZn / HOAc(84%)SHCOOHPh3P / H2O / Dion(77%)2NO2SSO2NO2NSH250CRLZL ： 大M ： 中S ： 小LOZROSMRSMR第六節(jié)第六節(jié) 不對稱還原反應不對稱還原反應一一 - -手性醛、酮的不對稱還原手性醛、酮的不對稱還原(Cram(Cram規(guī)則規(guī)則) )最優(yōu)勢構象，原因：對最優(yōu)勢構象，原因：對O O結合，增結合，增加了體積，因而使加了體積，因而使C=O-C=O-，Z Z位于位于M M、S S中間而與中間而與L L成反式，此時構象最穩(wěn)成反式，此時構象最穩(wěn)定。定。+(1) RZ(2) H2ORLRLRLRRCCOOHSMCCSMCCSMOHRLRO