1、chapter7 还原反应还原反应还原反应：广义的还原反应是指作用部位的碳原还原反应：广义的还原反应是指作用部位的碳原子的氧化数减少。子的氧化数减少。如：环己酮被硼氢化钠(NaBH4)还原成环己醇，原来的羰基 C=O上加了一分子氢（H2）成了CHOH，即相对的氧化态由 a 值变成 a-2 值；烯类加氢变成烷类，也是一种还原反应，其相对的氧化态由 a-2 值变成 a-4 值；酮类与 Zn/HCl 作用变成烷类，也是一种还原反应，即羰基 C=O 脱去一个氧原子，又加上一个分子氢变成 CH2，相对的氧化态由 a 值变成 a-4 值。还原剂（还原剂（Reducing agentsReducing ag
2、ents）大致可分为五类：）大致可分为五类：1.1.氢气（氢气（H H2 2,加氢反应）加氢反应）2.2.金属氢化物（金属氢化物（NaBHNaBH4 4,LiAlH,LiAlH4 4,BH,BH3 3，Metal Metal hydrides hydrides）3.3.金属（金属（MetalMetal，NaNa，K K，ZnZn）4.4.低价金属盐（如：低价金属盐（如：TiClTiCl3 3，TiClTiCl2 2）5.5.非金属非金属 (如：如：N N2 2H H4 4，MeMe2 2S S，PhPh3 3P)P)。7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）对于有机化合物的还原来讲，催
3、化氢化是对于有机化合物的还原来讲，催化氢化是一种广泛应用的技术。通常，反应是在非均相催一种广泛应用的技术。通常，反应是在非均相催化剂的存在下，于氢气的环境中通过搅拌或震荡化剂的存在下，于氢气的环境中通过搅拌或震荡化合物的溶液而进行的。可以方便地按照两种类化合物的溶液而进行的。可以方便地按照两种类型的反应来讨论催化剂和溶剂：型的反应来讨论催化剂和溶剂：1.低压氢化：低压氢化：氢气压力通常在氢气压力通常在1-4大气压，温度在大气压，温度在01002.高压氢化：高压氢化：氢气压在氢气压在100-300大气压，温度高达大气压，温度高达3007.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）低压氢化是在催
4、化剂的存在下进行。催化剂有低压氢化是在催化剂的存在下进行。催化剂有Raney 镍，镍，铂（通常是用铂（通常是用 PtO2氢化时就地产生氢化时就地产生 Adams 催化剂），或在催化剂），或在载体上的钯或铑（载体上的钯或铑（Pd,Rh）;载体是为了降低活性，它可以载体是为了降低活性，它可以是活性碳，硫酸钡或碳酸钙。是活性碳，硫酸钡或碳酸钙。溶剂影响催化剂的活性，从中性、非极性溶剂，例溶剂影响催化剂的活性，从中性、非极性溶剂，例如：从环己烷，到极性的酸性溶液，如：乙酸，活性递如：从环己烷，到极性的酸性溶液，如：乙酸，活性递增。增。金属催化剂活性变化是：金属催化剂活性变化是：Pd Rh Pt Ni
5、Ru。反应进行的速率跟反应使用的压力，温度及溶剂也反应进行的速率跟反应使用的压力，温度及溶剂也有密切关系有密切关系。7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）一般官能团化合物的加氢反应一般官能团化合物的加氢反应反应性反应物氢化产物 最高 RCOCl RCHO RCH2NO2 RCH2NH2 RCCR RCH=CHR(Z,Cis)RCHO RCH2OH RCH=CHR RCH2CH2R RCOR RCH(OH)R ArCH2X ArCH3 RCN RCH2NH2 RCO2R RCH2OH+ROH 最低 RCONHR RCH2NHR7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）虽然加氢反应
6、的机理尚不十分明瞭，但加氢加氢反应通常是从空间位阻较小的一边进行顺式加成反应通常是从空间位阻较小的一边进行顺式加成（Syn addition）。一般认为，是氢气及烯（炔）类都先吸附在金属表面，在进行一个氢原子及-键的转移后，若很快地再转移另一个氢原子，则必定是由同边加入；若反应进行很慢，或在极性溶剂中，则有若反应进行很慢，或在极性溶剂中，则有可能进行异构化，而不一定得到预期产物。可能进行异构化，而不一定得到预期产物。7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）1.选择性的还原炔类，而不影响双键：选择性的还原炔类，而不影响双键：OSiMe2BuCO2MeCH3OSiMe2BuCH3CO2Me
7、H2,PdBaSO4NMeOH83%,;HEtOAc,r.t;97%H2,Pd C炔类进行加氢反应产生顺式烯类。炔类进行加氢反应产生顺式烯类。受空间效应影响末端炔基（受空间效应影响末端炔基（terminal alkyne）较内）较内侧炔基更容易进行加氢反应。侧炔基更容易进行加氢反应。7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）炔类还原成烷类，而不影响烯类，这是比较炔类还原成烷类，而不影响烯类，这是比较特殊的反应，除了跟使用特殊的反应，除了跟使用Ni2B为催化剂有关外，可为催化剂有关外，可能也受羟基的复合效应（能也受羟基的复合效应（Complexed effect）90%H2Ni2BOHOH
8、7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）2.加氢反应亦受空间效应的影响。加氢反应亦受空间效应的影响。尤其当使用铑金属关催化剂尤其当使用铑金属关催化剂(R3P)3RhCl 时，通常只时，通常只还原位阻最小的单取代或双取代双键。还原位阻最小的单取代或双取代双键。(R3P)3RhCl 称称作作 Wilkinson 催化剂，是可溶于苯及一般的有机溶剂，催化剂，是可溶于苯及一般的有机溶剂，故反应是在同相中进行，为均相反应，有别于一般加故反应是在同相中进行，为均相反应，有别于一般加氢作用的非均相反应氢作用的非均相反应。OH2,(Ph3P)3RhClPhH,atm251ORhCl+H2RhH+Cl-
9、H+配体Ph3P为大分子有机物，不但促进催化剂在有机溶剂中的溶解度，且使催化剂更具有空间效应。7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）如如 Rh(I)的配体（的配体（Ligands）改用光学活性的磷化合）改用光学活性的磷化合物，则能够有不对称诱导作用（物，则能够有不对称诱导作用（asymmetric induction）而产生具有光学活性的化合物。而产生具有光学活性的化合物。H2,L3RhClCH3OH,H2O,25HOOHCO2HNHCOCH3HOOHHNHCOCH3CO2HL=OOP(C6H4CH3 )2P(C6H4CH3 )2HHmm7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应
10、）W i l k i n s o n 催 化 剂 对 醛 类 进 行 脱 羰 基 作 用催 化 剂 对 醛 类 进 行 脱 羰 基 作 用（decarbonylation），可将醛还原成烷类：），可将醛还原成烷类：R COH(Ph3P)RhCl+R H+(Ph3P)2RhCl(CO)+Ph3PH27.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）3.受催化剂、取代物及溶剂等影响的加氢反应受催化剂、取代物及溶剂等影响的加氢反应 可能产生不同的异构产物，但真正的反应机可能产生不同的异构产物，但真正的反应机理则尚待研究中。理则尚待研究中。PtO2 catPd catC70%20%30%80%OOHHH
11、2OOHHOOHH+二氧化铂催化剂二氧化铂催化剂 Pt O2 称为称为 Adams 催化剂催化剂,实际上是先还原成白金实际上是先还原成白金 Pt,再进行催化作用再进行催化作用。7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）OOHH2,Pd7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）OOHOH+H2,PdSolvent(trans )_(cis )_Solvent:DioxaneOOEtOH KOH+100%0%0%100%7.1 催化氢化（加氢反应）催化氢化（加氢反应）4.酮类及芳香族化合物的加氢反应，通常要在酮类及芳香族化合物的加氢反应，通常要在强酸等激烈的条件下方可进行：强酸等激烈的
12、条件下方可进行：H2,RhTHF,HCl;98%HOHHOHOHHOOOHH2,RhCl3,NaNO3H2PtCl6.H2O;680%酸的衍生物的加氢氢化：硝基化合物的加氢氢化：肟的加氢氢化：芳环、杂环的加氢氢化：4.加氢造成的氢解反应 氢解(hydrogenoly sis)是指在一个反应中,氢取代另一元素或官能团,生成一种氢化物。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原某些金属氢化物是氢负离子（某些金属氢化物是氢负离子（H-）合成子的）合成子的合成等价物，因而是优先作用于缺电子中心的强合成等价物，因而是优先作用于缺电子中心的强还原剂。然而，碱性较强的氢化物（还原剂。然而，碱性较强的氢化物（NaH
13、，CaH2）却不是还原剂。）却不是还原剂。在市场上容易买到的多种氢化物还原剂中，在市场上容易买到的多种氢化物还原剂中，有一些剧烈地与水，又容易与醇作用，因此，反有一些剧烈地与水，又容易与醇作用，因此，反应必须在无水醚或烃溶剂中进行。应必须在无水醚或烃溶剂中进行。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原例如：氢化锂铝与含质子溶剂（含活泼氢溶剂），例如：氢化锂铝与含质子溶剂（含活泼氢溶剂），如水，甲醇会作用生成氢气（如水，甲醇会作用生成氢气（H2）。）。LiAlH4 +3 MeOH LiAlH(OMe)3 +3H2因此，欲以因此，欲以 LiAlH4 还原有机化合物时，需在无质子还原有机化合物时，需在无
14、质子溶剂中进行，如甲苯，乙醚或四氢呋喃。溶剂中进行，如甲苯，乙醚或四氢呋喃。硼氢化钠硼氢化钠 NaBH4 在甲醇或乙醇中有相当的稳定性在甲醇或乙醇中有相当的稳定性，故在无水溶剂中进行即可。故在无水溶剂中进行即可。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原硼氢化钠的还原能力较弱，一般只能还原羰基；而硼氢化钠的还原能力较弱，一般只能还原羰基；而氢化锂铝是很强的还原剂，对多种官能团都能够进行还氢化锂铝是很强的还原剂，对多种官能团都能够进行还原反应，原反应，但不与一般的烯类作用但不与一般的烯类作用。二异丁基氢化铝二异丁基氢化铝 (iso-C4H9)2AlH 会与含质子溶剂作会与含质子溶剂作用，但可溶于非质子
15、溶剂中，故反应可以低温（用，但可溶于非质子溶剂中，故反应可以低温（-78）下进行同相反应。）下进行同相反应。以上三种氢化金属还原剂都是碱性试剂，与酸作用以上三种氢化金属还原剂都是碱性试剂，与酸作用极激烈，产生氢气。极激烈，产生氢气。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原1.氢化锂铝与二异丁基铝氢氢化锂铝与二异丁基铝氢7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原以氢化锂铝还原酸酐，需经过醛酸的中间体，羰基较羧基更容易被还原，因此在低温时，为防止羰基被进一步还原，此时将反应终止可获得内酯；若升高温度则得到二醇类为最终产物。OOOOCHOOAlLiAlH4excessTHF,55LiAlH4OCH2OAlOA
16、lLiAlH4H3+O,1525OOCH2OAlCH2OAlH3+OCH2OHCH2OH7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原以一当量的二异丁基氢铝还原内酯，在适当的条件以一当量的二异丁基氢铝还原内酯，在适当的条件控制下，醛基不继续被还原，则可以得到半缩醛的产物：控制下，醛基不继续被还原，则可以得到半缩醛的产物：反应得到热力学较稳定的半缩醛，羟基在横键上。反应得到热力学较稳定的半缩醛，羟基在横键上。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原若是若是,-,-不饱和不饱和 r-r-内酯的还原，反应后立内酯的还原，反应后立即脱水生成呋喃类化合物即脱水生成呋喃类化合物:iBu2AlH,THFH3+O;1)2)
17、94%OOHOH7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原以一摩尔的二异丁基氢铝可将酯或腈类化合物还原成以一摩尔的二异丁基氢铝可将酯或腈类化合物还原成为醛类，为醛类，若使用过量的还原剂，则得到醇类的生成物。若使用过量的还原剂，则得到醇类的生成物。由于此还原剂为碱性，不会破坏环丙烷的结构（环丙由于此还原剂为碱性，不会破坏环丙烷的结构（环丙烷在酸的催化下会解离）。烷在酸的催化下会解离）。OOCNOOCH=N Al1equiv,iBu2AlHEt2O,78OOCHOH3+O7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原环氧乙烷类及羰基化合物被氢化锂铝或二异丁基氢环氧乙烷类及羰基化合物被氢化锂铝或二异丁基氢化铝还原成
18、醇类，反应的进行可能受动力学控制，也可化铝还原成醇类，反应的进行可能受动力学控制，也可能受热力学控制。能受热力学控制。A BLiAlH4/Et2OLiAlH(OtBu)3/THFH2(Raney Ni)/EtOHLi/NH3(l)/EtOHA/B=1A/B1A/B1OHOHOHHReducing agentSolvent+7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原对于对于,-,-不饱和酮类的还原反应，氢化锂铝和二异不饱和酮类的还原反应，氢化锂铝和二异丁基氢铝可能有不同的选择性。丁基氢铝可能有不同的选择性。一般说来，LiALH4 是以 H-直接作用，进行 1,4还原反应，而二异丁基氢铝具有 Lewis
19、 acid 性质则先与亲核性的氧原子螯合后，再释放出H-，进行1,2还原反应。当 LiAlH4 与 AlCl3为共同还原剂，还原剂剂产生Alane,Al2H6 时，也产生 1,2还原产物。HHOiBu2AlHPhH,O;90%OBuBuHAlHHOHH7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原所谓 1,2或 1,4反应是指,不饱和羰基化合物的氧原子为 1,官能团的碳 2,碳为 3，而碳为 4。若在羰基上作用，称为 1,2反应；若在碳上作用，称为 1,4 反应。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原至于至于,一不饱和环氧乙烷的还原反应，较难预测其一不饱和环氧乙烷的还原反应，较难预测其位置选择性，产物显然
20、受使用的还原剂和溶剂的影响。位置选择性，产物显然受使用的还原剂和溶剂的影响。hexaneOiBu2AlHSolventOAlHaTHFbOHHCH3OHHOLiAlH4EtO2OH_HO7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原具有光学活性的还原剂，可将苯乙酮还原可得到光具有光学活性的还原剂，可将苯乙酮还原可得到光学活性醇类产物学活性醇类产物：OOAlOHOEt+LiTHF,7860%CH3HOH(R)%ee)98(7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原THF,10095%OOHOHC5H11THPO(99.5%ee)OC5H11OOOTHP+OAlOOC2H5HLi7.2 金属氢化物还原金属氢化物还
21、原2.2.硼氢化钠（硼氢化钠（NaBHNaBH4 4）硼氢化钠在一般条件下，只还原羰基，而不与卤化硼氢化钠在一般条件下，只还原羰基，而不与卤化物或羧基作用。物或羧基作用。CO2CH3BrOCO2CH3BrHONaBH4CH3OH7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原硼氢化钠可与硼氢化钠可与,不饱和酯类及腈类进行不饱和酯类及腈类进行1,41,4还原还原，产生饱和酯类或腈类；，产生饱和酯类或腈类；,不饱和羰基化合物，则进不饱和羰基化合物，则进行行1,21,2还原反应还原反应,尤其有尤其有CeCLCeCL3 3的存在下，产生烯丙醇。的存在下，产生烯丙醇。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原利用利用 C
22、eClCeCl3 3 容易与醛类螯合，产生类似于半缩醛的容易与醛类螯合，产生类似于半缩醛的中间体，则硼氢化钠可选择性地还原酮基。中间体，则硼氢化钠可选择性地还原酮基。O(CH2)6CO2EtCHONaBH4,CeCl3H2O,EtOHO(CH2)6CO2EtCHOHOCeCl2(CH2)6CO2EtCHOOH硼氢化钠在酸中不稳定，但硼氢氰钠硼氢化钠在酸中不稳定，但硼氢氰钠 (NaBH(NaBH3 3CN)CN)在酸在酸中却相当稳定，故应用于氨基酸的反应中。中却相当稳定，故应用于氨基酸的反应中。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原改 变 了 阴 离 子 及 配 位 体 的 硼 化 氢 还 原 剂
23、，如改 变 了 阴 离 子 及 配 位 体 的 硼 化 氢 还 原 剂，如NaBH(SBuNaBH(SBu)3 3,NaBH(OAC),NaBH(OAC)3 3,及及 BuBu4 4NBHNBH3 3CN CN 等却可选择性地等却可选择性地还原反应性较强的醛基，仅有少量的酮基被还原：还原反应性较强的醛基，仅有少量的酮基被还原：PhOHOP hCOCH3NaBH(OAc)3PhH,80 ,1h+PhCH2OHPhCOCH3PhCHOHCH3+1:17.2 金属氢化物还原金属氢化物还原3.硼烷（硼烷（BH3）3423NaBH4+BF3B2H6+NaBF4BHHHHBHH硼烷（硼烷（boranebo
24、rane）是由硼氢化钠与三氟化硼制）是由硼氢化钠与三氟化硼制备，以二硼烷备，以二硼烷 B B2 2H H6 6（diboranediborane）的形式存在。）的形式存在。硼烷和二硼烷具有硼烷和二硼烷具有 Lewis Acid 的的特性，因此反应性与特性，因此反应性与 NaBH4 或或 LiAlH4 不同。不同。它容易与羧酸及烯烃反应，却它容易与羧酸及烯烃反应，却不与酰卤，卤代烷，砜或硝基化合物不与酰卤，卤代烷，砜或硝基化合物等作用。等作用。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原硼烷与烯烃作用时，具有极高的位置及立体选择性。一硼烷与烯烃作用时，具有极高的位置及
25、立体选择性。一般来说，硼加在烷基较少的官能基的碳上，而氢离子则加般来说，硼加在烷基较少的官能基的碳上，而氢离子则加在烷基较多的另一官能基碳上。在烷基较多的另一官能基碳上。反应是以四元环的过渡态，进行协同式（concerted）同边加成。位置选择性有时会因为取代基不同而改变。BrCH3OCHOCH3OHCNB2H6BrCH3OOCH3OHCH2NH27.2 金属氢化物还原金属氢化物还原硼烷具有三个氢阴离子，故可与三当量的烯类作用，硼烷具有三个氢阴离子，故可与三当量的烯类作用，形成形成 R3B。但由于受空间位阻的影响，与烯作用的分子。但由于受空间位阻的影响，与烯作用的分子数会减少。如：数会减少。如
26、：MeHMeEt+BH3MeEtMeHH BMeHMeEtHBOEtHMeMeBH388%OEtHMeMeBHMeMeOCCH3HOMeMeOCCH3HHBOBH395%Me2C=CH MeBH3Et2OMe2CH CHMeBH2Me2C=CMe2BH3Et2OMe2CH CMe2BH27.2 金属氢化物还原金属氢化物还原有机硼化合物用醋酸处理，可得到烷烃有机硼化合物用醋酸处理，可得到烷烃。nC4H9CH=CH2(nC4H9CH2CH2)B3B2H6diglyme,25HOAc91%nC4H9CH2CH3有机硼化合物用有机硼化合物用H2O2的碱性溶液处理，则得到醇的碱性溶液处理，则得到醇类化合
27、物类化合物，并且原来接硼的碳原子在改接羟基时，保持，并且原来接硼的碳原子在改接羟基时，保持原来的构型。原来的构型。nC8H17CH=CH2B2H6,diglymeH2O2,aq NaOH1)2)nC8H17CH2CH2OH7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原位置选择性是反 Markovnikov 规则,而且有很高的立体选择性，进行同边加成进行同边加成。OOHHBHB2H6,THF,H2O2,aq NaOH1)2)25HHBO O HHO BOHHHO BOHHHOH7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原BHHBH2HHBHHHOHOH2O2,aq NaOH92%BH2BHHCO,H2O70atm
28、,50HHOHBOHH2O2,aq NaOHHHO7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原RXRNH2ROHRHR3BRCHORCORRCH2COZRCH2CH2COZR3COHRHRSRRRX2NH2YRN3(R,S)2AgNO3OH-CH2=CHCOZBrCH2COZorN2CHCOZ(i)COLiAlH4(ii)H2O2RNHRbaseH2O2OH-RCO2Hisomerizationheatheat with alkene(i)CO(ii)OH-H2O2(i)CO,H2O(ii)H2O2,NaOCOCH3X=Br,IY=Cl,OSO3HZ=H,R,OR有有机机硼硼烷烷的的反反应应总总结结于
29、于左左图图7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原运用适当的离去基团（运用适当的离去基团（leaving group），有机硼在碱的），有机硼在碱的处理下，双环打开成一大环类化合物。处理下，双环打开成一大环类化合物。值得注意的是接离值得注意的是接离去基团的键与断裂的键，两者是在反式同平面去基团的键与断裂的键，两者是在反式同平面。OMsB2H6OHOMsB+OMsOHB+此反应提供了一个大环类化合物的合成方法。此反应提供了一个大环类化合物的合成方法。7.2 金属氢化物还原金属氢化物还原改变硼烷取代基，如氯硼烷可以将羧酸还原生成醛（以改变硼烷取代基，如氯硼烷可以将羧酸还原生成醛（以 2,4DNP分离）
30、。分离）。BH2SMe2HClEt2OSMe2BHClCH3(CH2)4CO2H25 ,15min,99%CH3(CH2)4CHO课后作业课后作业试述氢化金属试述氢化金属(Ni,Fe,Pd)还原剂，还原剂，NaBH4与与LiAlH4，适用于哪类溶剂中、，适用于哪类溶剂中、还原哪些类型的官能团化合物？还原哪些类型的官能团化合物？7.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 常用的金属还原剂有锂，钠，镁，锌及钛等常用的金属还原剂有锂，钠，镁，锌及钛等金属。金属。一般是在有机溶剂中进行的非均相反应。一般是在有机溶剂中进行的非均相反应。锂及钠常常溶于液氨中进行反应，特称为溶解性金锂及钠常常溶于液氨中进行反应，
31、特称为溶解性金属还原反应属还原反应(dissolving metal reductions)。镁金属可将卤化物镁金属可将卤化物 RX 还原，形成还原，形成 Grignard 试剂试剂 RMgX。而锌金属可将而锌金属可将溴酯类溴酯类 RCHBrCO2Et还原成还原成 Reformatsky试剂试剂 RCH2CO2Et。它们均可视为金属（它们均可视为金属（Mg，Zn）给予二个电子将卤）给予二个电子将卤化物还原成为有机金属化合物，而本身转移成为二价的离化物还原成为有机金属化合物，而本身转移成为二价的离子（子（Mg2+，Zn2+）。）。7.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 一、一、锂（钠）锂（钠）液态
32、氨的还原反应液态氨的还原反应1.将炔还原成为反式烯烃：将炔还原成为反式烯烃：CH3C CCH2C C(CH2)3OCH34 equivtBuOH,Et2O+LiNH3(l)CH3(CH2)3OCH3若在强碱若在强碱 NaNH2 存在时，末端炔基先转变成金属盐类，而不被还存在时，末端炔基先转变成金属盐类，而不被还原。原。CNa1)Na,40 ,2h2)75%NH4Cl,CHCHNaNH2,Et2O,NH37.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 在十元环或十一元环等大环有机物的情况下，由于环在十元环或十一元环等大环有机物的情况下，由于环张力（张力（ring strain）的影响，可能产生较小的顺式双
33、键：）的影响，可能产生较小的顺式双键：CH2C C CH2(CH2)nNH4Cl2)Na+NH3(l)1)H2CCH2(CH2)n+CH2CH2(CH2)n n=5 19%71%n=6 94%2%n=7 47%53%n=8 9%38%7.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 2锂金属与锂金属与,不饱和酮类进行不饱和酮类进行1,41,4还原反应，形成还原反应，形成烯醇化合物（烯醇化合物（enolateenolate）。）。再加入NH4Cl供给质子，则产生饱和酮类。或改为加入一亲电子试剂，可以完成碳-碳键的连接。7.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 ORORORHOHReNH3eOHHROHRH+反应
34、机理如下：反应机理如下：若使用容易与氧结合的磷酰卤来终止反应，则生成的磷酸若使用容易与氧结合的磷酰卤来终止反应，则生成的磷酸酯，可进一步在含质子溶剂中还原。酯，可进一步在含质子溶剂中还原。全部过程是将,-不饱和酮类还原成烯烃（双键的位置己经发生改变）。7.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 OOO2)(EtO)2POCl1)Li,NH3(l)(Et)2POOOOOHLi,EtNH2tBuOH 若要避免双键的转移，可先将若要避免双键的转移，可先将,-,-不饱和酮类转变成双不饱和酮类转变成双硫缩酮（硫缩酮（dithioketaldithioketal），再用金属钠或锂还原（亦可用），再用金属钠或锂还
35、原（亦可用 H H2 2/Raney Ni/Raney Ni，但要控制双键不被氢化）。，但要控制双键不被氢化）。OSS(CH2SH)2BF3Et2O1)Li,NH3,Et2OEtOH2)7.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 3以锂（钠）金属将苯还原成双烯类（以锂（钠）金属将苯还原成双烯类（diene），称为），称为 Birch 还原反应。还原反应。此反应需在含质子溶剂中进行。此反应需在含质子溶剂中进行。OCH3Li,NH3tBuOHOCH3H3+OOCO2HCO2HLi,NH3tBuOHLi,NH3tBuOH在无质子溶剂中，在无质子溶剂中，不饱和酮会还原成酮类，不饱和酮会还原成酮类，而苯环不进
36、行还原反应；但在质子性溶剂中，酮类进一而苯环不进行还原反应；但在质子性溶剂中，酮类进一步还原成醇类，且苯环进行步还原成醇类，且苯环进行 Birch Birch 还原反应。还原反应。7.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 4醇类化合物（醇类化合物（ROH）常以苄醚）常以苄醚 ROCH2Ph 的形式保护，的形式保护，欲脱去苄基（欲脱去苄基（benzyl group）可用锂金属：）可用锂金属：ROCH2+ROH2CROHH3C+Li,NH32H+7.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 二、锌金属为还原剂二、锌金属为还原剂通常加入Cu，银或 Hg 以降低锌的活性，避免其与酸作用而产生氢气。1.在盐酸或乙酸
37、中，可将醛，酮类还原成烷类，称为在盐酸或乙酸中，可将醛，酮类还原成烷类，称为Clemmensen还原反应：还原反应：HOOCH3CHOZn Hg,HClH2O,EtOH,;63%HOOCH3CH37.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 2.以锌金属在无质子溶剂中还原以锌金属在无质子溶剂中还原-卤代酮类得到卤代酮类得到ReformatskyReformatsky 试剂，与亲电子试剂产生具有试剂，与亲电子试剂产生具有-取代取代的酮类的酮类:Br2CHCHBr2OZn AgTHFBrCHCHBrOZn2O55%OBrBrOCuZnOO如使用如使用 NaI 与溴置换，以促进碳与溴置换，以促进碳-碳键的形
38、成：碳键的形成：CCOOCH2BrCH2BrZn Cu,NaI,NaHCO3Me2SO;48%CCCH2CH2XOZnXOOO7.3 7.3 金属还原剂金属还原剂 三、以钛金属为还原剂三、以钛金属为还原剂一般钛金属一般钛金属 TiTiO O 是直接从三价钛盐是直接从三价钛盐 TiClTiCl3 3 经金属锂经金属锂或或 LiAlHLiAlH4 4 还原而得。可结合两个羰基，形成还原而得。可结合两个羰基，形成 1,2-1,2-双醇双醇类或进一步还原成烯类。类或进一步还原成烯类。OCHOArArTiCl3/K or Li12THF,h,如两个酮类化合物可以被钛金属还原并结合成取代烯类。CO2MeC
39、O2MeMeOHHHHMeOHHHHOOHNa,NH3(l)值得比较的是下面反应直接用钠或镁金属，将两个羧基结合成为-羟基酮类：7.4 7.4 低价金属盐还原剂低价金属盐还原剂一、二氯化钛（一、二氯化钛（TiClTiCl2 2)可将二羰基还原，结合生成邻二醇。通常用四氯化钛TiCl4 经镁金属还原来制备。HCHOOHOOTiCl2TiCl4/Mg HgTHF,1.5hr0HOHOHK2CO3,aq二、三氯化钛（二、三氯化钛（TiClTiCl2 2)在水溶液中可将硝基化合物还原成羰基，此反应的化学选择性很高。在水溶液中可将硝基化合物还原成羰基，此反应的化学选择性很高。TiCl3,H2Oglyme
40、CHCH2NO2CH3OOCHCHOCH3OO7.4 7.4 低价金属盐还原剂低价金属盐还原剂反应的机理可能是先将硝基化合物还原成肟或亚胺再水解成为羰基化合物。R2C=NOHR2C=OTiCl3R2C=NHH2OH2OR2CHNO2R2C=NOHOR2C=NOHO TiCl2+TiCl3由于硝基是强的吸电子基，硝基化合物由于硝基是强的吸电子基，硝基化合物RCH2NO2可以在强碱处理可以在强碱处理下脱去质子后，与亲电子试剂下脱去质子后，与亲电子试剂E+作用。再与作用。再与TiCl3还原则可得羰基化还原则可得羰基化合物，故可视为逆转极性的羰基对等物。合物，故可视为逆转极性的羰基对等物。RCH2NO
41、2RCHNO2ER C=OEiPr2NLiE1)2)TiCl37.5 7.5 非金属还原剂非金属还原剂一、肼一、肼NHNH2 2-NH-NH2 2 以肼以肼NHNH2 2-NH-NH2 2，对甲苯磺基肼，对甲苯磺基肼 p-MeCp-MeC6 6H H4 4SOSO2 2NHNHNHNH2 2,及亚及亚肼肼N N2 2H H2 2等为还原剂。等为还原剂。SOSN NH2N2H4KOH,200N2S若使用二甲基亚砜（若使用二甲基亚砜（DMSO）为溶剂及可溶性强碱，则此）为溶剂及可溶性强碱，则此反应可在室温下进行：反应可在室温下进行：NHNH225 ,8h;80%tBuOK,Me2SO7.5 7.5
42、 非金属还原剂非金属还原剂甲苯磺基肼的作用类似，但由于甲苯磺基是很好的离去基团，羰基化合物被还原成烯烃。如以重水 D2O 终止反应，则得到氘代烯烃：OHNH NH SO2CH3TsNHNH2NaOHD2ON N HD ODD7.5 7.5 非金属还原剂非金属还原剂肼可以将，-环氧酮类转变成丙烯醇。OOONNH2OOHOH2O2aq NaOHN2H4N2CrO3Py HClO 而甲苯磺基肼却可得,环氧酮断裂，形成含炔基及酮基的化合物，称为 Eschenmoser 断裂反应。OOON NHTsH2N NHTsCH2Cl2,AcOH25 ;67%ON N TsHO7.5 7.5 非金属还原剂非金属还
43、原剂 亚胺可还原单取代或二取代的烯烃，结果是在温和的亚胺可还原单取代或二取代的烯烃，结果是在温和的条件下进行同边加氢的反应。条件下进行同边加氢的反应。OOOO+N2HN=NH 利用氘代肼氧化获得的氘代亚肼来还原烯类成可制备氘代烷类。利用氘代肼氧化获得的氘代亚肼来还原烯类成可制备氘代烷类。HHCO2HCO2HD2NND2,H2O2,D2O25 ;72%DDHHCO2HCO2H7.5 7.5 非金属还原剂非金属还原剂二、三价磷化合物（二、三价磷化合物（phosphine）三价磷化合物（phosphine），如Ph3P及亚磷酸酯（phosphite）如(EtO)3P，常应用于脱氧及脱硫的反应。PhCH CHCO2EtOPhCH=CHCO2EtPh3POOS(EtO)3P=SCO2(EtO)3P+7.5 7.5 非金属还原剂非金属还原剂OBrPh3P,CH3OHPhH;62%OMeCH=CHCO2EtMeCH CHCO2EtBrBrPh3P三价磷化合物的还原能力与锌金属类似，可用于脱溴三价磷化合物的还原能力与锌金属类似，可用于脱溴反应。又如：反应。又如：
