有机合成第六章ppt课件

1、第六章 复原反响reduction 一、概述 为精细有机合成化学中最广泛运用的单元反响之一。 与氧化反响相反：氧原子减少，氢原子添加，两者兼有。 氧原子减少PhNNPhOPhNNPhH氢原子添加PhNNPhPhNH2NH2PhH两者兼有PhNO2PhNHOHPhCOOHPhCH2OHNO2NO2NH2NH2HHH特点：较氧化反响易于控制。类型：1活泼金属Fe/HCl， Zn/HOAc，Na/ROH, Zn-Hg/HCl，Na-Hg/EtOH等2低价元素的化合物 Na2S2O4, NaS, FeCl2, SnCl2, TiCl3, TiCl2等3金属氢化物 NaBH4, LiAlH4,4催化加氢

2、 Pd, Pt, Ni, /H2. (5) 有机金属复原剂: 异丙醇铝，叔丁醇铝，甲醛，葡萄糖。6非金属：Me2S， Ph3P 二、催化氢化加氢反响一概念：属间接复原，经过催化剂的协助复原底物烯烃，炔烃，羰基化合物等多相催化剂过渡金属吸附在催化剂的外表催化剂：Pd, Pt, Ni, Raney Ni，PtO2，Rh等，活性：PdRhPtNiRu 载体: 活性炭, 氧化铝, 氧化硅溶剂: EtOH, EtOAc, Et2O, hexanes, etc. 底物在金属外表的吸附才干：炔烃双烯烃烯烃烷烃 均相催化剂 (R3P)3RhClH-HHHcatalyst surfaceHHCCHCCCHCHC

3、HC多相催化 :在不溶于反响体系中的固体催化剂的作用下，氢气复原在液相中的底物的反响。1机理催化氢化 Hydrogenation 2. 类型催化氢解 Hydrogenolysis 均相催化 Heterogenous多相催化 Homogenous RCH=CHR RCH2CH2RPd/C, H2氢化 (Hydrogenation)：使碳-碳，碳-氧，碳-氮等重键加氢。 ArCH2NR2ArCH3+Pd/C, H2R2NHOCH2PhOOHOPd/C, H2氢解 (Hydrogenolysis) :在催化氢化的条件下，底物分子被化验裂解成两个或两个以上的小分子的反响。使一些单键发生裂解：如卤代物，

4、苄醇类，苄胺类，酰卤类的氢解和脱硫、酯的酯解等 . 高压氢化 100300atm, 100300oC 低压或常压氢化 14atm,0100oCP, 压力：即为压强，kg/cm2, psi-pounds per square inch 1pound=0.453kg, 1inch=2.54cm, 1psi=0.07kg/cm2.1atm=1.0332kg/cm2. 立体化学：在环状烯烃化合物中，主要消费顺式产物。由于不饱和化合物分子以空间效益较小的一面吸附到催化剂外表，与吸附在催化剂外表的清进展顺式加成。高 RCOCl RCHO RCH2NO2 RCH2NH2 RCH=CHRZ，cis 氢化 RC

5、H=CHR RCH2CH2R RCHO RCH2OH RCOR RCHOHR ArCH2X ArCH3 氢解低 RCO2R RCH2OH + ROH RCONHR RCH2NHRC CHRC NR RCH2NH2R R二加氢反响活性炔烃的加氢 顺式加氢 Lindlar 催化剂：Pd/CaCO3， 喹啉 反式加氢 Na， 液氨 炔烃 + H2 Lindlar Catalyst ( Pd/ BaSO4/ quinoline) 烯烃 部分毒化用于复原反响活性高的官能团cis olefins (Lindlar Reduction)酰氯+ H2, Pd/BaSO4 醛 (Rosemund Reducti

6、on)Org. Rxn. 1948, 4, 362烯，炔同时存在，复原到停留在烯的一步。(三) 不同催化剂催化氢化反响1安装：1常压或低压氢化反响安装2低压或高压加氢反响安装：2催化剂1Raney Nickel兰尼镍a.加氢催化：可复原烯烃，NO2化合物，CN， C=N-OH, 羰基，芳基，卤代烃制 备 ： 铝 镍 合 金 1 ： 1 溶 于600mL10%NaOH水溶液中，9095oC0.5h加完，搅拌1h,滗出液体，水洗，乙醇洗，一直有液体覆盖，酒精中保管，冰箱中保管三个月。S, P, As, Bi可使之中毒。Raney Ni通常不加载体。 b.脱硫2铂催化剂活性很强可以复原除了酯、羧酸和

7、酰胺外，各种不饱和基团均可被复原。如：醛酮、腈、硝基化合物，复原氨化反响等。反响通常可在较低温度和较低氢气压力下反响。 铂黑、铂炭、二氧化铂等。二氧化铂催化剂的制备: 在一小烧杯中放3.5克铂氯酸和10毫开水参与纯硝酸钠，用小火蒸发至干。加大火焰，非常钟内温度升到350370oC，到十五分钟，反响物熔融产生气体。温度升到400oC后，气体发生渐慢，在二非常钟时，温度升到500550oC，这时气体放出比较温暖。在这温度维持到三非常钟。冷却，用50毫升水处置，放置倾去水液，留下棕色沉淀，再用水洗几次滤过，用水洗到无硝酸根离子在枯燥器中枯燥，得催化剂1.571.6克。 比较最常用的是二氧化铂PtO2

8、，Adams catalyst, 在运用时被复原成铂。载体铂催化剂：Pt/C酸能促进铂的催化氢化。缺陷：价钱昂贵。3钯催化剂对烯烃、炔烃加氢活性高，复原酮、腈、硝基化合物，复原氨化反响等，氢解活性也很强。为最常用的催化剂之一，可制成氧化钯、钯黑和载体钯Pd/C 钯碳催化剂(10)的制备在200ml烧杯中参与5.0氯化钯，65ml水和8.8mL浓盐酸，加热助溶。呈棕色溶液，待用。在1000ml三口瓶中放人250g粉状活性碳(化学纯)和200mL水。加热煮沸15 min。在搅拌下参与上述棕色氯化钯溶液。在猛烈搅拌下，维持温度在9095oC之间，徐徐参与22m1甲醛(40)。加毕，继续搅拌15min

9、。然后冷却到20oC以下，在搅拌下渐渐参与30氢氧化钾水溶液，使反响混合液的pH=56。再搅拌20mL 过滤，水洗二、三次，转移到烧杯中，用5%硝酸浸泡过夜，或更长时间。过滤，水洗至中性，取出枯燥，密闭保管，待用。钯硫酸钡催化剂，Pd，BaSO4(5%钯/BaSO4)的制备8.2克氯化钯溶在20毫升浓盐酸和50毫升水中另溶126.2克氢氧化钡八水合物于1.2升水中，加热在80oC快速搅拌一次参与120毫升6N硫酸，井继续参与硫酸直到溶液呈酸性在搅拌中参与上面的氯化钯溶液和8毫升37%甲醛水溶液，并用30氢氧化钠溶液中和使反响物对石蕊纸呈碱性继续搅拌五分钟，放置使催化剂下沉倾去上层清液，参与水到

10、原有体积，再快速搅拌，放置，倾泻如是反复八到十次最后用直径90毫米中等细度的砂芯漏斗过滤，并用250毫升水分五次洗涤最后一次尽量吸千在烘箱中烘干，重9398克，磨细，在紧塞玻瓶中保管。 NNCOOEtCOOEtPd/C, H2(4atm)EtOHNNCOOEtCOOEt小结： 烯、炔：常压或低压，H2，Ni，Pd，Pt醛、酮H2，Ni、加热，加压酸、酯 高温，高压，Ni，Pd，Pt 200oC酰胺，腈NiRh, 500-100oC, 高压酰卤Pd/BaSO4NO2 常压，Pd，Ni，PtNOH, NH室温14atmAr10-20Mpa,100-200oC三、直接复原一碱金属的复原作用：碱金属：

11、外层电子具有“亲核试剂的性质，对缺电子的部位进展亲核加成。 1Na，醇1将酯复原为相应的醇RCOORNa/ROHRCH2OH+ROH(CH2)8CO2EtCO2EtNa, EtOH(CH2)8CH2OHCH2OH2将肟复原成相应的胺ONH2OHNOHNa, EtOHNH23萘的复原Na, 戊醇Na, 乙醇4杂环NNHNa,EtOH2Na/非质子溶剂制环状a-羟基酮(CH2)8CO2EtCO2EtNa, C6H6OONa+Na+OOHCH3OHCO2CH3CO2CH3NaxyleneOOH3Mg， MgHg，MgZnO+ Mg(Hg)benzeneMgOOH2OOHOHOMg(Hg)OHOHOM

12、g(Hg)HOOH4Birch复原 Li， Na， K， NH3l1复原芳环 COOHCOOHOMeLi, NH3(l)OMeH3O+O2炔烃得到反式烯烃RCCHNaNH3RCHCH2二其它金属1Fe, HCl(30%)NO2Fe, HClNH22. Sn, HClNO2Sn, HClNH2COOHCOOH3.Zn-Hg, 浓盐酸， Clemmensen 复原Organic Reactions 1975, 22, 401Comprehensive Organic Synthesis 1991, vol 8, 307.复原酮到饱和烷烃4. Wolff-Kishner Reduction Orga

13、nic Reactions 1948, 4, 378Comprehensive Organic Synthesis 1991, vol. 8, 327.复原酮到饱和烷烃三金属氢化物的复原Aluminium Hydrides1. LiAlH42. AlH33. Li (tBuO)3AlH4. (iBu)2AlH DIBAL-H5. Na (MeOCH2CH2O)2AlH2 REDAL1LiAlH4Lithium Aluminium Hydride- LiAlH4 (LAH) Chem. Rev. 1986, 86, 763 Org. Rxn. 1951, 6, 469.很强的复原剂悬浮在ethe

14、r or THF中可复原羰基，羧基，酰氯，酸酐和酯基到醇。复原硝基，酰胺,肟，亚胺，重氮化合物和芳香族硝基化合物到胺对环氧化合物开环复原 C-X 键到 C-H复原炔基醇到 反式烯丙醇复原活性从高到低：CO COOR CN CONR2 C-NO2 CHBr CH2OSO2Ar 4LiH+ AlCl3Et2O3LiCl3+ LiAlH4制备： 遇水分解：1用1M氢化铝锂溶液进展复原时很方便2用较少量溶剂和粉状铝氢化锂混合成稀糊状直接运用此时要留意氢化铝锂用量，至少要过量10，以保证有足够的纯LiAlH4进展反响在特殊的情况下有时甚至过量24倍，才干使反响进展完全。反响终了后，首先要破坏掉过量的铝氢

15、化锂可以参与含水乙醚，乙醇一乙醚，乙醇，或直接加水(小心!)但由于这些方法都产生大量氢气，必需留意平安!假设要防止氢气的发生，可用醋酸乙酯来分解过量的氢化铝锂 反响机理：立体化学：受甲基的位阻影响，使H的进攻比较容易从内侧进展： 氢化锂铝复原羰基的重要特征之一是非对映选择性。当与羰基直接相连的取代基是手性基团，通常用氢化锂铝复原羰基时负氢离子加到立体位阻较小的一面。 Cram规那么： 假设与羰基直接相连的取代基是可旋转手性基团，视手性碳原子所衔接的基团的大小差别，其中在一面进攻占优势，产生不对称复原。反响的主要产物可由Cram规那么预测。例如3苯基戊2酮经氢化锂铝复原，优势产物是苏式的醇。 羰

16、基化合物的a-碳连有极性基团，那么不遵守Cram规那么。例如。a-卤代酮进展反响时，由于卤原子与羰基的氧原于静电相斥作用超越立体效应，因此卤原子与羰基的氧处于反式有利。此时，负氢优先进攻其他两个基团中较小的一边。 a羟基或 a氨基取代酮与氢化锂铝反响时，由于金属与相邻两个带孤对电子的原子的螯合构成一个固定的环状中间体，负氢由位阻较小的一边进功赤式构型为优势产物。4叔丁基环己酮与氢化锂铝反响，优势产物是比较稳定的e键醇。反响起主导作用的是加成过程中CO键与两个相邻碳原子上e-键CH键之间的位阻。当负氢由e键方向进攻，那么CO键转变成a键的过程中会与两个e键的CH键重叠，能量上不利；而由a键进攻时

17、，那么CO键与两个e键的C-H键间隔逐渐添加，能量上有利。那么优先生成e键醇。复原醛复原酮复原醌类化合物 复原缩酮复原羧酸及其衍生物：复原酸：比酯难，多耗费0.75mol的氢化铝锂，酯耗费0.5mol的氢化铝锂. 复原酸酐： 复原酸酐：复原酯：复原内酯： 复原酰氯:复原酰胺： 复原内酰胺： 复原腈：复原环氧化合物：负氢离子进攻位阻小的一边。 复原硝基化合物： 复原肟：复原亚胺： 复原卤代烷：OHTsClOTs1.LiAlH4, Et2O,reflux2. H3O+60复原磺酸酯：可切断CO键，使醇脱氧。2. Li (tBuO)3AlHLithium Tri(t-Butoxy)aluminium

18、 Hydride Li+ (tBuO)3AlH位阻较大，可选择性复原位阻小的一边。 OOH+OHHHABLiAlH4/(C2H5)2OA/B=1LiAl(t-OBu)3H/THFA/B13. (iBu)2AlHDiisobutyl Aluminium Hydride DIBAL 或 DIBAL-HOHOOHOHDIBAL复原酮和醛到醇 复原酯到醇，醛复原内酯到半缩醛。OO1mol DIBALEt2O, -78oCCNOOCHOOOCHN AlH3O+复原腈到醛：DIBALOHO98 只进展1，2复原反响：DIBALNOHNH复原肟：4Sodium Bis(2-Methoxyethoxy)Alu

19、minium Hydride REDALOrganic Reactions 1988, 36, 249 Organic Reactions 1985, 36, 1.双甲氧乙氧基铝氢化物红铝，复原才干和氢化铝锂接近。热稳定性好，对枯燥空气稳定。II 硼氢化物 Boron Hydrides Review: Chem. Rev. 1986, 86 , 763.LiBH4 复原酮、醛、酯和环氧化物。Na(AcO)3BH 复原酮和醛活性较低。Na(CN)BH3 复原亚胺盐、酮和醛1NaBH4 Sodium Borohydride复原醛和酮到醇，复原酰氯到醇，不复原酸，酯，内酯，环氧化合物或硝基化合物。不复原孤立的烯基，炔基，硝基，腈基，卤代物。 O2