第七章還原反應(yīng)(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(jìn)一步還原不進(jìn)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(yīng)速度和選擇性的因素影響氫化反應(yīng)速度和選擇性的因素Raney Ni / H2100kg / cm2O250C1200C2600COOHOHb:b:反應(yīng)溫度和壓力反應(yīng)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(xué)炔、烯的選擇性加氫及立

3、體化學(xué)( (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(zhuǎn)移氫化轉(zhuǎn)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(dǎo)致二硫鍵斷裂用其他方法還原多導(dǎo)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(yīng)硼氫化反應(yīng) 注注: : (1) (1)BH3n-BuCH=CH2an-BuCH2CH

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

7、大。代基的位阻對(duì)反應(yīng)結(jié)果影響較大。3n-C8H17H2O2 / NaOH(95%)3n-C8H17CH2CH2CHCH2BH3H2OOH250C22B3H6 / Et2OCrO3 / H3O / EtOH(78%)OCH3BH250CCH3CH3(3) (3) 利用上述性質(zhì)可制備醇或酮利用上述性質(zhì)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(xué)還原法化學(xué)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(shí)，反應(yīng)速率減慢?；鶗r(shí)，反應(yīng)速率減慢。 環(huán)上有吸電子取代環(huán)上有吸電子取代基時(shí)，反應(yīng)速率加快?；鶗r(shí)，反應(yīng)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(yīng)醛酮的還原反應(yīng)一一 還原成烴的反應(yīng)還原成烴的反應(yīng)1 Clemmensen反應(yīng)反應(yīng) (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(jìn)黃鳴龍改進(jìn): :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(duì)高溫或強(qiáng)堿敏感的基團(tuán)，不對(duì)高溫或強(qiáng)堿敏感的基團(tuán)，不能采用上述方法。先轉(zhuǎn)變成腙，再能采用上述方法。先轉(zhuǎn)變成腙，再還原。還原。KBH4 / CH3OH250C, 5h(86%)CH2CHOCClBrCH

12、2ClBrOH二二 還原成醇的反應(yīng)還原成醇的反應(yīng) 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(yīng)活性大于酮的反應(yīng)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(yīng)機(jī)理：反應(yīng)機(jī)理：RRCO+NaBH4(H-)RRCHOBH3NaROHRRCHOH+NaBH3OR其他氫化物，如：其他氫化物，如：LiAlHLiAlH4 4與之機(jī)理相同與之機(jī)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(yīng)反應(yīng)) )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(duì)炔烴還原為反式烯 金屬 + NH3 (l) + 質(zhì)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(zhì)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(yīng)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(dá)諾氯苯達(dá)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(duì)其他官，對(duì)其他官能團(tuán)無影響能團(tuán)無影響) )(60%)LiAlH4 / (n-C4H9)2OOOOCH2OHCH2OHNaBH4 / THF250C, 1h(97%)(成內(nèi)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(tuán)不影響其他不飽和官能團(tuán)) )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(qū)蟲藥甲胺苯脒中間體驅(qū)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(gè)只還原一個(gè)-NO-NO2 2，而保留另一個(gè)，而保留另一個(gè)-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(yīng)氫解反應(yīng)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(duì)稱還原反應(yīng)不對(duì)稱還原反應(yīng)一一 - -手性醛、酮的不對(duì)稱還原手性醛、酮的不對(duì)稱還原(Cram(Cram規(guī)則規(guī)則) )最優(yōu)勢(shì)構(gòu)象，原因：對(duì)最優(yōu)勢(shì)構(gòu)象，原因：對(duì)O O結(jié)合，增結(jié)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(shí)構(gòu)象最穩(wěn)成反式，此時(shí)構(gòu)象最穩(wěn)定。定。+(1) RZ(2) H2ORLRLRLRRCCOOHSMCCSMCCSMOHRLRO