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药物合成之还原反应第1页共7页第七章还原反应1解释下列名词Lindlar催化剂；活性中心；毒剂；抑制剂；钯黑；RaneyNi;2非均相催化氢化反应的基本过程有哪几个？影响多相催化氢化的主要因素有哪些？3结合反应实例说明烷氧基铝还原反应的特点、机理和应用范围？4化学还原剂分哪几类？各类1-2个例子。5比较LiAlH4与NaBH4在应用范围反应条件及产物后处理方面的异同？6举例说明下列人名反应Clemmensen还原；Wolff-黄鸣龙还原；Rosenmund反应7举例说明用硼烷为还原剂对烯烃进行硼氢化反应时的反应方向与结构的关系？8完成下列反应CH=CH-CHOO2N(i-PrO)3Al(2)(3)OLiAlH4CH=CH-COCH3Hg-ZnHCl(4)CH3COCOOEtHg-ZnHCl(5)COONaLi/NH3(1)药物合成之还原反应第2页共7页O(CH2)4COOH(CH2)4COOHH2NNH2/KOH(6)COOHNO2Fe,HCl90-106℃,1h(80%)(8)NO2CH3CH3Fe,HCl90℃,2h(75%)(9)CClOPh110-125℃,8h(90%)Zn,NaOH(10)NNH3CNO30-40℃,1.5hZn,HOAc(11)COOHCOOHLiAlH4(12)H3CH3CCOCH3NaBH4,NaOH(13)C6H5COCH3Zn-Hg,HClKBH4NH3,Ni,H2(14)NO2NO2Na2S/NH4Cl(7)药物合成之还原反应第3页共7页C6H5COCH3Zn-Hg,HClLiAlH4NaBH4B2H6,THF(15)1解释下列名词Lindlar催化剂：将钯黑和铂黑吸附在载体上称载体钯或载体铂。如果选用硫酸钡为载体，因为硫酸钡是一种催化剂毒剂，具有抑制催化氢化反应活性的作用，这种部分中毒的催化剂称Lindlar催化剂。活性中心：反应物在催化剂表面的吸附不是均匀的，而是吸附在某些特定的部位即所谓活性中心上。活性中心是指在催化剂表面晶格上一些具有很高活性的特定部位，可为原子、离子，也可为由若干个原子有规则排列而组成的一个小区域。只有当作用物分子的结构与活性中心的结构之间有一定的几何对应关系时，才可能发生化学吸附。表现出催化剂活性。毒剂：在催化剂的制备或氢化反应过程中，由于引入少量杂质，使催化剂的活性大大降低或完全丧失，并难以恢复到原有活性，这种现象称为催化剂中毒；如仅使其活性在某一方面受到抑制，经过适当活化处理可以再生，这种现象称为阻化。使催化剂中毒的物质称为毒剂，使催化剂阻化的物质称抑制剂。钯黑：是一种氢化还原催化剂。钯和铂的水溶性盐类经还原而得的极细金属粉末，呈黑色，称为钯黑或铂黑。RaneyNi:Raney镍又称活性镍，为最常用的氢化催化剂，系具有多孔海绵状结构的金属镍微粒。在中性和弱碱性条件下，可用于炔键、烯键、硝基、氰基、羰基、芳杂环和芳稠环的氢化及碳-卤键、碳-硫键的氢解。在酸性条件下活性较低，如pH＜3时则活性消失。对苯环及羧酸基的催化活性较弱，对酯及酰胺几药物合成之还原反应第4页共7页乎没有催化作用。2、非均相催化氢化反应过程一般包括以下五个连续的步骤：底物分子向催化剂界面扩散；底物分子在催化剂表面吸附(包括物理吸附和化学吸附)；底物分子在催化剂表面进行化学反应；产物分子由催化剂表面解吸；产物分子由催化剂界面向介质扩散。3、烷氧基铝化合物如异丙醇铝可以选择性地还原脂肪族醛、酮和芳香族醛、酮，它是仲醇氧化反应(Oppenauer反应)的逆反应。当底物分子中含有烯键、炔键、硝基、缩醛、腈基、卤素等基团时反应不受影响。反应机理：首先异丙醇铝的铝原子与羰基的氧原子结合，异丙基的氢原子与羰基的碳结合形成六元环过渡态，接着异丙基的氢原子以氢负离子的形式转移到羰基的碳原子上，接着铝氧键断裂生成丙酮和新的烷氧基铝化合物，最后醇解得到相应的羟基化合物。4、化学还原剂分类金属氢化物还原剂，主要是以钠、钾、锂离子和硼、铝等复氢离子形成的复盐，如氢化锂铝、硼氢化钠等；硼烷类还原剂，如硼烷、乙硼烷等；烷氧基铝还原剂，如异丙醇铝等；金属还原剂，包括铁还原剂、锌和锌汞齐还原剂等；含硫化合物还原剂，包括硫化物、次硫酸钠等；水合肼还原剂。5、比较LiAlH4与NaBH4在应用范围反应条件及产物后处理方面的异同？四氢锂铝在金属氢化物还原剂中活性最大，应用范围广，但选择性差，主要用于羧酸及其衍生物的还原。使用氢化锂铝应注意以下问题：1）氢化锂铝遇水、酸、含羟基或巯基化合物可分解放出氢气而生成相应的铝盐，所有反应必须在无水条件下操作，常用溶剂为无水乙醚或四氢呋喃等。2）反应结束后，可加入乙醇、含水乙醚、10%氯化铵或乙酸乙酯来分解未反应完的氢化锂铝和还原物。药物合成之还原反应第5页共7页用含水溶剂水解时，其含水量应接近于计算量，使生成颗粒沉淀的偏铝酸锂盐易于分离；如果加入水过多，偏铝酸锂会生成胶状的氢氧化铝，使产品分离困难，并造成产品损失。氢化硼钠的还原能力比氢化锂铝弱，选择性较好，可还原醛酮为相应的醇。对环氧基、酯、酰胺、羧酸及其盐、氰基、硝基、卤素、α，β-不饱和双键等基是惰性本的。不溶于乙醚或四氢呋喃，能溶于水、甲醇和乙醇而不分解，常选择醇类作为溶剂；反应时加入少量的碱能促进反应；不能在酸性条件下使用。反应结束后，可加入稀酸分解还原物并使剩余的氢化硼钠生成硼酸，以便于分离；若需要在高温下进行反应时，可用异丙醇或二甲氧基乙醚做溶剂。6、举例说明下列人名反应Clemmensen反应：在酸性条件下，用锌汞齐或锌粉还原醛基、酮基为甲基和亚甲基的反应称Clemmensen反应。OHC(CH2)5OCH3Zn-Hg/HCl△OHCH2(CH2)5CH3Wolff-黄鸣龙反应：醛、酮在强碱性条件下，与水合肼缩合成腙，进而放氮分解转变为甲基或亚甲基的反应称Wolff-黄鸣龙反应。Rosenmund反应：酰卤在适当的反应条件下，用催化氢化或金属氢化物选择性地还原为醛的反应称Rosenmund反应。7、硼氢化反应（硼烷还原反应）硼烷与碳-碳不饱和键加成而形成烃基硼烷的反应称为硼氢化反应。所形成的烃基硼烷加酸水解使碳-碳键断裂而得饱和烃，从而使不饱和键还原。硼烷与不对称烯烃加成时，硼原子主要加成到取代基较少的碳原子上。例如：药物合成之还原反应第6页共7页H3COCHCH22BH3/O(CH2CH2OCH3)2H3COCH2CH2BH3COCHCH3+B91%9%如烯烃碳原子上取代基数目相等，则取代基的位阻对反应结果影响较大位阻大的位置生成的硼加成物较少。8完成下列反应(1)COONaLi/NH3COONa（2）O2NCHCHCHO(i-PrO)3AlO2NCHCH2CH2OH（3）（4）CHCHCOCH3Hg-ZnHClCH2CH2CHCH3OH（5）CH3COCOOEtHg-ZnHClCH3CHCOOEtOH（6）CO(CH2)4COOH(CH2)4COOHNH2NH2/KOH△HOOC(CH2)9COOH（7）NO2NO2Na2S/NH4ClNH2NO2（8）OOHLiAlH4药物合成之还原反应第7页共7页COOHNO2Fe,HCl90～160℃,1hCOOHNH2（9）NO2CH3CH3Fe,HCl90℃2hNH2CH3CH3(10)CPhOClZn,NaOH110～125℃,8hHCPhOHCl(11)NNNOH3CNNZn,HOAc30～40℃,1.5hH3CNH2(12)LiAlH4COOHLiAlH4CH2OHCH2OH（13）H3CH3CCCH3ONaBH4,NaOHH3CH3CCHCH3OH（14）C6H5COCH3Zn-Hg,HClKBH4NH3,Ni,H2C6H5CH2CH3C6H5CHCH3OHC6H5CHCH3OHB2H6,THFC6H5CH2CH3