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1、有机合成 还原反应,主要内容： 负氢转移还原反应(重点) 催化氢化反应 可溶性金属还原反应 其它还原剂还原,7-1 负氢转移还原反应,7-1-1 氢化锂铝 7-1-2 烃氧基铝氢化物 7-1-3 双（甲氧乙氧基）铝氢化物（Red-Al） 7-1-4 硼氢化物 7-1-5 酰氧基和烃基硼氢化物,7-1 负氢转移还原反应,负氢转移还原反应：是有机合成中广泛使用的一类还原反应，负氢转移还原反应是以金属氢化物（NaBH4）作为负氢转移试剂提供负氢离子，加成到被还原的反应物或底物，达到氢化还原。 负氢转移试剂分为两种：亲电性负氢转移试剂（硼烷、铝烷）-还原极性不饱和键（羰基）和碳-碳双键；亲核性负氢转移
2、试剂（氢化锂铝、硼氢化钠）-还原极性不饱和键（如：羰基），对碳-碳双键一般不能还原。,亲电性负氢转移试剂：硼烷、铝烷,亲核性负氢转移试剂：LiAlH4(lithium aluminium hydride-LAH), NaBH4(Sodium tetrahydridoborate),NaBH4和LiAlH4是最常用的两种还原剂：,7-1-1 氢化锂铝,是还原极性官能团最有效的还原剂，能还原大部分的羰基化合物（醛、酮、羧酸、酸酐、酯等）。还原过程是通过氢化锂铝的负氢离子的转移实现。铝结合的氢减少，其氢化物的还原活性降低。,用氢化锂铝还原，-不饱和羰基化合物，主要得到羰基还原产物-烯丙醇(还原极性不
3、饱和键),非对映选择性：与羰基直接相连的取代基是手性基团，用氢化锂铝还原时，负氢离子加到立体位阻较小的一面,不对称还原：如果与羰基直接相连的取代基是可旋转的手性基团，依据手性碳原子所连的基团的大小差别，从小的一面进攻占主导。 （Cram rule:稳定的构象；进攻的方向）,80% 20%,羰基化合物的-碳连有极性基团，则不遵守Cram rule,酯经氢化锂铝还原得到相应的醇,酰胺用氢化锂铝还原得到相应的胺：一级、二级酰胺与氢化锂铝反应，氮上的活泼氢被夺取，形成酰胺氮负离子，氢化铝作用于羰基氧，形成的铝氧化合物在氮上的孤对电子参与下脱去氧铝基，经过亚胺中间体，再经过进一步还原，水解得到相应的一级
4、、二级胺。三级酰胺还原反应则经过亚胺盐中间体，在还原得到三级胺。,腈用氢化锂铝还原，首先生成亚胺盐，再进一步还原成伯胺,环氧化物经过氢化锂铝还原得到醇，负氢离子进攻位阻较小的一边，顺序是伯碳优先于仲碳，仲碳优于叔碳,氢化锂铝还原卤代物或磺酸酯得到氢解产物。机理为负氢作为亲核试剂进行SN2反应. 伯卤代烃、仲卤代烃可被氢化锂铝还原成烃，叔卤代烃还原成烯烃. 脂肪卤代烃比芳香卤代烃易还原去卤素. 芳香卤代烃中碘化物、溴化物可被还原，芳香氯化物不行,7-1-2 烃氧基铝氢化物,氢化锂铝是一个强还原剂，能还原醛、酮、羧酸、酸酐、酯等多种官能团，使用此还原剂缺乏选择性。氢化锂铝中的部分氢被烃氧基取代，得
5、到的烃氧基铝氢化物，还原能力降低，达到选择性还原,7-1-3 双（甲氧乙氧基）铝氢化物（Red-Al）,（芳香醛酮，先还原成苄醇，再氢解）,7-1-4 硼氢化物,主要有硼氢化钠、硼氢化钾及它们与其它金属盐。最常用的是硼氢化钠，还原能力比氢化锂铝弱，主要用于还原醛、酮和酰氯，对分子中的环氧基、酯基、腈基、硝基等官能团不影响。 硼氢化钠能还原醛成醇，反应通常在水、低级醇、胺类和它们的混合溶剂。,硼氢化钠虽然不能用于还原简单脂肪族酯类，但当酯基的-位有吸电子基团取代时，增加了羰基碳的正电性，利于被硼氢化物的进攻。吸电子基团：卤素、氧原子、氮原子。,内酯化合物经硼氢化钠还原得到二醇，通常水醇混合溶剂中
6、进行,硼氢化钠还原亚胺得到高产率的胺,硼氢化锂： 还原能力比硼氢化钠强，能还原醛、酮和酰氯，还可还原环氧基、酯基，不能还原羧酸、腈基和硝基化合物,7-1-5 酰氧基和烃基硼氢化物,酰氧基硼氢化物还原能力比硼氢化钠弱，仅能还原醛、酮、亚胺和烯胺等,烃基硼氢化物：当烃基与硼结合，增加硼氢化物的还原能力，最有效的烃基硼氢化物是三乙基硼氢化锂，还原能力比硼氢化锂强，是现有的最强的亲核性氢化物,其最重要的作用是卤代烃的脱卤， 机理为SN2的亲核取代.,7-2 催化氢化反应,催化氢化是有机合成中最简便的还原方法之一。催化氢化反应常分为催化加氢和催化氢解，对分子中的不饱和官能团的加氢还原称为催化加氢，而发生
7、单键破裂使某些官能团被氢置换则称为催化氢解。催化氢化是由氢气作为氢的给体，有时使用有机物作为氢的给体（醇）。根据催化剂的溶解性质，催化氢化可以分为非均相催化和均相催化,7-2-1 催化活性与反应性,影响催化氢化反应的因素：官能团、催化剂的催化活性、催化剂的用量、反应温度、压力、溶剂等因素。最重要的因素是催化剂的活性，催化剂有铂、钯、镍、铑等。烯烃成饱和烃、羰基成羟基、硝基成氨基（paper）,7-2-2 催化氢化的立体化学,过程：底物被吸附在催化剂表面，同时氢分子在催化剂上发生键的断裂，形成活泼的氢原子，然后氢原子由位阻小的一边顺式加成,7-2-3 官能团的催化氢化还原,1、烯烃的氢化还原 烯
8、烃的双键在催化剂存在下通常可顺利地氢化还原成饱和烃。位阻较大的烯烃较难还原 钯能催化氢化许多官能团。,铑催化剂是碳-碳双键选择性氢化有效催化剂,2、炔烃的氢化还原 碳-碳三键比双键相对易氢化还原 直接使用铂、钯、镍催化，产物为饱和烷烃。采用Lindlar催化剂（钯粉附着在CaCO3-少量PbO2 催化剂的毒化剂）,7-2-3 官能团的催化氢化还原,1、烯烃的氢化还原 2、炔烃的氢化还原 3、芳香族化合物的氢化还原 4、羰基的氢化还原 5、其它官能团的氢化还原,3、芳香族化合物的氢化还原 各种催化剂氢化还原苯的催化活性顺序是：RhRuPtPdNiCo 含易发生氢解的基团，如苄基与氧或氮等相连时，
9、一般催化剂催化还原时易发生氢解，如采用Rh、Ru催化剂，在温和的条件下即可使苯环优先氢化，不发生氢解反应,芳环有羟基或氨基取代基，氢化还原可得酮、醇、胺等产物,4、羰基的氢化还原 催化剂及反应条件的不同，产物有醇和氢解成烃,催化条件下，羰基比芳环易还原，但烯键更易还原，只有采用特殊的催化剂,5、其它官能团的氢化还原,7-2-4 催化氢解 催化氢解是催化氢化中一类重要反应。与烯丙基或苄基相连的C-O键、C-N键易发生氢解反应。含有C-X，C-S单键的化合物也可发生氢解反应。 苄酯、苄醚、苄胺的苄基可以氢解脱去，苄基可以作为羧基、醇、胺的保护基，苄氧甲酰基常用作保护基,7-2-5 均相催化氢化 用
10、可溶性催化剂，使氢化反应在均相溶液中进行，称为均相催化氢化。均相催化剂中应用较广的是铑、钌和铱配位催化剂.均相有益提高氢化还原的选择性，负反应少 过程：氢加成到催化剂，同时脱去一分子三苯基膦配体，随之，烯烃与含两个氢原子的配合物配位结合。氢的迁移后生成烃基配合物，氢和烃基脱去，同时一分子三苯基膦配体重新结合到金属上，回复到原先的催化剂形式,催化剂在常温、常压下氢化还原非共轭烯烃，羰基、氰基、硝基、叠氮基等不被还原,此催化剂不发生氢解反应。,催化剂不发生氢解反应,7-3 可溶性金属还原反应,可溶性金属是一类有效还原剂，可以还原多种不饱和化合物。可溶性金属还原法是由金属表面的电子或溶解的金属的电子
11、转移到被还原的反应物的单电子转移过程，溶剂作为质子源提供质子，常用的金属是：锂、钠、钙、镁等。常用做质子源的溶剂是醇、乙酸、胺。,7-3 可溶性金属还原反应,7-3-1 羰基化合物的还原 7-3-2 还原裂解反应 7-3-3 炔烃还原 7-3-4 共轭体系的还原,7-3-1 羰基化合物的还原 原理：,可溶性金属还原酮具有良好的立体选择性，优先生成热力学稳定的醇,7-3-2 还原裂解反应 可溶性金属可用于还原裂解反应，尤其是切断苄基-氧基或苄基-氮键，这是催化氢解的一种替代方法。苄基及烯丙基的卤化物、醚、酯均可被可溶性还原剂还原裂解,有机卤化物用可溶性金属试剂可以进行还原脱卤。通常采用镁、锌在质
12、子性溶剂中进行,7-3-3 炔烃还原 金属还原的一个基本用途是还原非末端炔烃成烯烃。反应具有高度的立体选择性，主要生成反式烯烃,7-3-4 共轭体系的还原 孤立碳-碳双键由于加成所需较高的能量，不被可溶性金属还原剂还原。碳-碳双键处在共轭体系，电子加成所形成的中间体可被共轭稳定，可以被还原，应用最广泛的是碱金属-液氮试剂部分还原芳烃的方法（Birch还原法）,此法由于芳环取代基团的电负性不同，得到的还原产物双键所处的位置不同 机理：,使用钙代替碱金属还原苯甲醚同样可以得到Birch还原产物。优点是安全性和可操作性好,7-4 其它还原剂还原 7-4-1 烷基硅烷还原法 烷基硅烷中含有Si-H结构，能对不饱和键发生加成反应：烯烃还原成饱和烃；炔烃成烯基硅烷；酮成仲醇硅醚等,7-4-2 肼还原法 将醛酮的羰基化合物、水合肼和氢氧化钠的混合物，在高沸点的溶剂中，在180-200加热，可以使羰基脱去，称Wolff-Kishner-Huang法,