还原反应机理.ppt

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1、2023-9-181第九章第九章 还原反应还原反应增加氢原子增加氢原子减少氧原子减少氧原子9.1 化学还原反应9.2 催化氢化2023-9-1829.1 化学还原反应化学还原反应 9.1.1 金属还原剂金属还原剂 1.底物与进攻试剂底物与进攻试剂 活泼金属活泼金属 合金合金 其盐类。其盐类。一般用于还原反应的活泼金属有碱金属、一般用于还原反应的活泼金属有碱金属、碱土金属、以及铝、锡、铁等。合金包括钠汞碱土金属、以及铝、锡、铁等。合金包括钠汞齐、锌汞齐、铝汞齐、镁汞齐等。金属盐有硫齐、锌汞齐、铝汞齐、镁汞齐等。金属盐有硫酸亚铁、氯化亚锡等。酸亚铁、氯化亚锡等。2023-9-1832.反应机理及影

2、响因素反应机理及影响因素CO+MCOMM-eCOMHHCOHArNOOFe-eArNOOHArNOOHFe-eArNOOHH2O_HArNOFe-eArNOFe-eArNOHArHNOHFe-eArNHFe-eArNHHArNOHHHHArNH22023-9-1842223449443ArNOFeH OArNHFe O电解质介质化学结构与反应活性铁的品质和用量过程与特点O2NCHCNCH3Fe/NH4Cl95,1.5ChNH2CHCNCH3消炎药苯恶洛芬中间体（1）铁和低价铁盐为还原剂）铁和低价铁盐为还原剂2023-9-185（2）钠和钠汞齐作为还原剂）钠和钠汞齐作为还原剂芳香族化合物液氨非共

3、轭二烯Birch反应CH3H3COOHLi/NH3/Et2O40,30minCCH3H3COOHH羧酸酯金属钠+无水乙醇伯醇Bouveault-Blanc反应：PhCHPhCH2COOEtNa/EtOH/AcOEt85 90,1 2ChPhCHPhCH2CH2OH2023-9-186（3）锌和锌汞齐作为还原剂）锌和锌汞齐作为还原剂 一、强碱性介质中锌粉还原亚硝基、羟胺化合物氧化偶氮化合物ArNO+ArNHOHArN=NAr+H2OOArNHOHArN=NAr+O3ArNH2副反应ArNHOH+ArNH2H2+H2O2023-9-187一、强碱性介质中锌粉还原亚硝基、羟胺化合物氧化偶氮化合物氢化

4、偶氮化合物ArN=NAr+O2H2ArNHNHAr+H2O副反应：ArN=NAr+O3H22ArNH2+H2O2023-9-188一、强碱性介质中锌粉还原亚硝基、羟胺化合物氧化偶氮化合物氢化偶氮化合物联苯胺系化合物652265264642slowC H N HN H C HNH C HC H NH 2k ArNHNHAr H2023-9-18922255ArNOZnH OArNHNHArZnO第一阶段：1001051213%NaOH第二阶段：90959%NaOH第三阶段：50稀盐酸还原还原转位第四阶段：稀硫酸及硫酸钠成盐析出2023-9-1810二、锌粉其它还原(1)锌粉将硝基还原为氨基NH2

5、NO2Zn/NaOHC2H5OH,reflux,1hNH2NH2抗组胺药奥沙米特（oxatomide）中间体(2)锌还可将醛或酮还原成醇COZn/NaOH25,70 74,2C H OHChCHOH钙拮抗剂盐酸马尼地平（manidipine）中间体2023-9-1811酸性条件下还原醛基、酮基为甲基或亚甲基Clemmensen反应NCHCOOHCH2CH3OOZn,(C2H5)OHCl(g)0 CNCHCOOHCH2CH3O抗凝血药吲哚布芬（Indobufen）2023-9-1812（4）锡和二氯化锡作为还原剂）锡和二氯化锡作为还原剂在酸性条件下可还原硝基成氨基O2NNCCH3NCH3CH3S

6、n/HCl85 CNH2NCCH3NCH3CH3驱虫药甲氨基苯脒中间体HON NOHH2NOHSnCl2/HCl2023-9-18133.实例分析实例分析FNO2FNH2FFCH3(CH2)4COCH3NaCH3(CH2)4CHCH3OHCOOHO2NH2NCOOHSn/HCl2023-9-18149.1.2 含硫化合物还原剂含硫化合物还原剂一、用硫化碱的还原硫化钠硫氢化钠多硫化钠铵类硫化物 硫化铁齐宁（Zinin）还原还原芳香族硝基222222367436ArNOSH OArNHS OOH电子供给者硫化物质子供给者水或醇22S0222SSS浓度较稀时是一个双分子反应过程浓度较稀时是一个双分子

7、反应过程2023-9-1815OCH3OHCHKBH4/EtOHrefluxOHCH3OHCH避孕药炔诺酮中间体ClClCH2ClONaBH4/CH3OH.,2r thClClCH2ClOClClCH2ClOHOCH2NSNHKBH4/NaOH/EtOHOHCH2NSNH抗真菌药芬替康唑中间体驱虫药左旋咪唑中间体2023-9-18162222223467436ArNONa SH OArNHNa S ONaOH22222223ArNONa SH OArNHNa S O碱度的影响取代基的影响还原剂的影响：OCH3NO2NO2OCH3NH2NO2还原过程部分还原、完全还原2023-9-1817二、用

8、含氧硫化物的还原 亚硫酸盐连二亚硫酸钠(1)亚硫酸盐还原 亚硫酸盐可将硝基、亚硝基、羟胺基、偶氮基还原成氨基，将重氮盐还原成肼。324224NaHSOH SOAr N HSO ArNNHSO3NaSO3Na2422,2Acid hydrolysisH ONaHSOArNHNH OHNO2Na2SO3/NaHSO3OHSO3NaNHSO3NaH3+OOHSO3NaNH22023-9-1818(2)连二亚硫酸钠还原NHNHOONO2COOHNa2S2O4/H2O30 33,1C hNHNHOONO2COOHNHNHOONH2COOH抗凝血药莫哌达醇（mopidamol）中间体2023-9-1819

9、9.1.3金属氢化物还原剂金属氢化物还原剂LiAlH4LiBH4KBH4NaBH2S3（CH3CH2CH（CH3）3BHLi亲核试剂 主要有用于还原含极性的不饱和键（羰基，氰主要有用于还原含极性的不饱和键（羰基，氰基等）物质，如醛、酮、酰卤、环氧化合物、酯、基等）物质，如醛、酮、酰卤、环氧化合物、酯、酸、酰胺、腈、肟、硝基等，也可进行脱卤还原酸、酰胺、腈、肟、硝基等，也可进行脱卤还原 1.底物与进攻试剂底物与进攻试剂2023-9-18202.反应机理和影响因素反应机理和影响因素COHAlH2+CHOAlH3COCHO AlH22CHO Al4CHOH2023-9-18213.实例分析实例分析N

10、NH3CCH3H3CCH3HOCH3CH3HOOLiAlH4C2H5OOCCH2COCH2COOC2H5NaBH4C2H5OOCCH2CH(OH)CH2COOC2H5CH2H2COHONSHNNSHNKBH4/NaOH/EtOH2023-9-18229.1.4 硼烷还原剂硼烷还原剂亲电性氢负离子转移还原剂易还原羧基与双键发生硼氢化反应O2NCN(CH3)2OB2H6/THF,1hO2NCH2N(CH3)22023-9-18239.1.5 肼还原剂肼还原剂一、还原硝基NCNO2H2NNH2/FeCl3/CCH3OHCNNH2 催化剂：三氯化铁、硫酸钴、镍、铜等担载在活性碳或硅胶或硅藻土上CH3O

11、2NNO2CH3NH2NO22223/H NNHH O CH OH70 75 C222H NNHH O140 CCH3NH2NH22023-9-1824二、还原重氮键OH(H3C)3CNN2223/H NNHH O CH OHCat.OH(H3C)3CNH2+NH2三、还原醛或酮为甲基或次甲基Wolff黄鸣龙还原反应H3COCHNCCH2CH2COOHOH2NNH2/H2O/KOH140 160,1C hH3COCHNCCH2CH2COOHHH抗癌药物苯丁酸氮芥中间体2023-9-18259.1.6 烷氧基铝还原剂烷氧基铝还原剂OCHCOAlCH3CH3OAlCH+CH3COCH3(CH3)2

12、CHOHHCOH+(CH3)2CHO Al(CH3)2CHOH+RCORAl OCH(CH3)23RCHOHR+CH3COCH32023-9-18269.1.7 电解还原法电解还原法C N(CH3)2OPbH2CN(CH3)22023-9-18279.2 催化氢化催化氢化优点缺点催化一、基本过程（1）反应物在催化剂表面的扩散、物理和化学吸附；氢：22()(.)2()22()HgHadsorbH activeHHeHNi原料和产物（2）吸附络合物之间发生化学反应（3）产物的解析和扩散，离开催化剂表面9.2.1 非均相催化氢化非均相催化氢化2023-9-1828二、催化剂种类种类常用金属常用金属制

13、法概要制法概要举例举例还原型甲酸型骨架型沉淀型硫化物型氧化物型载体型Pt，Pd，NiNi，CoNi，CuPt，Pd，RhMoPt，Pd，RePt，Pd，Ni，Cu金属氧化物用氢还原金属甲酸盐热分解金属与铝的合金用碱溶金属盐水溶液用碱沉淀金属盐用硫化氢沉淀金属氯化物用硝酸钾熔融分解用活性碳、二氧化硅等浸渍金属盐再还原铂黑，钯黑镍粉骨架镍胶体钯硫化钼二氧化铂钯/活性炭、铜/二氧化硅2023-9-1829 催化剂的评价：活性：负荷负荷空间速度空间速度选择性：稳定性：催化剂寿命催化剂寿命中毒毒再生再生毒物毒物2023-9-1830三、影响因素（1）原料:中毒物质（2）温度和压力（3）物料的混和（4）反

14、应介质2023-9-1831常见用途（1）硝基化合物加氢还原制胺COOCH3OSO2CH3O2N2,10%HPdC.r tCOOCH3OSO2CH3NH2抗菌药奥沙拉秦（Olsalazine）中间体（2）叠氮化合物加氢制胺NOH3CH2COOCH2CN3NOH3CH2COOCH2CNH22,10%HPdC2023-9-1832（3)还原腈为伯胺NO2NCH3ClCNH3COH2C22/5%/HPdC H OHClNNH2CH3CH2NH2H3COH2C维生素B6中间体(4)还原酰卤成醛H3COOCH3ClOCOCH324/HPdBaSOTol喹林硫H3COOCH3OHCOCH3Rosenmun

15、d反应2023-9-1833(5)还原醛酮为醇HOAcOAcOAcOOAcCHORaney Ni(W6)/EtOH54.90 10,.Pa r tHOAcOAcOAcOOAcCH2OH天麻素中间体(6)还原醛酮为烷烃OCH3CH2COOH2/HPdEtOH HCH3CH2COOH茚满烷类化合物2023-9-1834(7)还原芳烃COOH2/5%HPdC145 160,3.92CMPaCOOH(8)还原烯键或炔键H3COCHCHCOOH2/5%HPdCNaH2PO2H3COCH2CH2COOH心血管药物艾司洛尔（Esmolol）中间体2023-9-18359.2.2 均相催化氢化均相催化氢化 铑

16、、钌、铱的三苯膦络合物等，如氯化三苯膦络铑(Ph3P)3RhCl，磷可以和这些金属形成牢固的配位键 C6H5CHCHNO2(Ph3P)3RhCl,C6H6H2C6H5CH2CH2NO22023-9-1836(Ph3P)3RhCl+S+H2Ph3P_RhPh3PSHPh3PHClCCS_RhPh3PHPh3PHClCCRhPh3PHPh3PHClCCS+H2CHCH(I)(II)(III)(I)+均相催化氢化对羰基、氰基、硝基、卤素、重氮基、均相催化氢化对羰基、氰基、硝基、卤素、重氮基、酯基等不加氢，也不氢解碳酯基等不加氢，也不氢解碳-硫键等，选择性好。由硫键等，选择性好。由于是顺式加成，因此能催化不对称加成。于是顺式加成，因此能催化不对称加成。2023-9-18379.2.3 催化转移氢化催化转移氢化OOOOOCOCH3OCOCH3+Pd-C/EtOH 氢源是氢化芳烃、不饱和萜类及醇类，如环已烯、环已二烯、氢源是氢化芳烃、不饱和萜类及醇类，如环已烯、环已二烯、四氢萘、四氢萘、-蒎烯、乙醇、异丙醇、环已醇等。蒎烯、乙醇、异丙醇、环已醇等。用于还原不饱和键、硝基、氰基用于还原不饱和键、硝基