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文檔簡介
第六章
還原反應(reduction)
第六章還原反應1一、概述為精細有機合成化學中最廣泛應用的單元反應之一。與氧化反應相反:氧原子減少,氫原子增加,兩者兼有。
一、概述2氧原子減少氧原子減少3氫原子增加氫原子增加4兩者兼有兩者兼有5特點:較氧化反應易于控制。類型:(1)活潑金屬Fe/HCl,Zn/HOAc,Na/ROH,Zn-Hg/HCl,Na-Hg/EtOH等(2)低價元素的化合物Na2S2O4,NaS,FeCl2,SnCl2,TiCl3,TiCl2等(3)金屬氫化物NaBH4,LiAlH4,(4)催化加氫Pd,Pt,Ni,/H2.(5)有機金屬還原劑:異丙醇鋁,叔丁醇鋁,甲醛,葡萄糖。(6)非金屬:Me2S,Ph3P特點:較氧化反應易于控制。6二、催化氫化(加氫反應)(一)概念:屬間接還原,通過催化劑的協助還原底物(烯烴,炔烴,羰基化合物等)多相催化劑過渡金屬吸附在催化劑的表面催化劑:Pd,Pt,Ni,RaneyNi,PtO2,Rh等,活性:Pd>Rh>Pt>Ni>Ru載體:活性炭,氧化鋁,氧化硅溶劑:EtOH,EtOAc,Et2O,hexanes,etc.底物在金屬表面的吸附能力:炔烴〉雙烯烴〉烯烴〉烷烴
均相催化劑(R3P)3RhCl二、催化氫化(加氫反應)多相催化劑均相催化劑7多相催化
:在不溶于反應體系中的固體催化劑的作用下,氫氣還原在液相中的底物的反應。1.機理多相催化:在不溶于反應體系中的固體催化劑的作用下,氫氣還原8催化氫化Hydrogenation2.類型催化氫解Hydrogenolysis
均相催化Heterogenous多相催化Homogenous催化氫化Hydrogenation2.類型催化9
氫化(Hydrogenation):使碳-碳,碳-氧,碳-氮等重鍵加氫。
氫解
(Hydrogenolysis):在催化氫化的條件下,底物分子被化驗裂解成兩個或兩個以上的小分子的反應。使一些單鍵發(fā)生裂解:如鹵代物,芐醇類,芐胺類,酰鹵類的氫解和脫硫、酯的酯解等.氫化(Hydrogenation):使碳-碳,碳-氧,碳-10
高壓氫化100~300atm,100~300oC低壓或常壓氫化1~4atm,0~100oCP,壓力:即為壓強,kg/cm2,psi-poundspersquareinch1pound=0.453kg,1inch=2.54cm,1psi=0.07kg/cm2.1atm=1.0332kg/cm2.
高壓氫化100~300atm,100~300oC低11立體化學:在環(huán)狀烯烴化合物中,主要生產順式產物。因為不飽和化合物分子以空間效益較小的一面吸附到催化劑表面,與吸附在催化劑表面的清進行順式加成。立體化學:12高RCOClRCHORCH2NO2RCH2NH2
RCH=CHR’(Z,cis)氫化RCH=CHR’RCH2CH2R’RCHORCH2OHRCOR’RCHOHR’ArCH2XArCH3氫解低RCO2R’RCH2OH+R’OHRCONHR’RCH2NHR’
RCH2NH2
(二)加氫反應活性高RCOCl13炔烴的加氫
順式加氫Lindlar催化劑:Pd/CaCO3,喹啉
反式加氫Na,液氨
炔烴+H2LindlarCatalyst(Pd/BaSO4/quinoline)烯烴部分毒化用于還原反應活性高的官能團cisolefins(LindlarReduction)酰氯+H2,Pd/BaSO4醛(RosemundReduction)Org.Rxn.1948,4,362炔烴的加氫
炔烴+H2LindlarCatal14烯,炔同時存在,還原到停留在烯的一步。烯,炔同時存在,還原到停留在烯的一步。15(三)不同催化劑催化氫化反應1.裝置:(1)常壓或低壓氫化反應裝置(三)不同催化劑催化氫化反應16(2)低壓或高壓加氫反應裝置:(2)低壓或高壓加氫反應裝置:172.催化劑(1)RaneyNickel蘭尼鎳a.加氫催化:可還原烯烴,-NO2化合物,-CN,C=N-OH,羰基,芳基,鹵代烴制備:鋁鎳合金(1:1)溶于600mL10%NaOH水溶液中,90~95oC0.5h加完,攪拌1h,潷出液體,水洗,乙醇洗,始終有液體覆蓋,酒精中保存,冰箱中保存三個月。S,P,As,Bi可使之中毒。RaneyNi通常不加載體。
2.催化劑18有機反應-還原反應課件19有機反應-還原反應課件20b.脫硫b.脫硫21(2)鉑催化劑活性很強可以還原除了酯、羧酸和酰胺外,各種不飽和基團均可被還原。如:醛酮、腈、硝基化合物,還原氨化反應等。反應通??稍谳^低溫度和較低氫氣壓力下反應。
鉑黑、鉑炭、二氧化鉑等。(2)鉑催化劑鉑黑、鉑炭、二氧化鉑等。22二氧化鉑催化劑的制備:在一小燒杯中放3.5克鉑氯酸和10毫開水.加入純硝酸鈉,用小火蒸發(fā)至干。加大火焰,十分鐘內溫度升到350—370oC,到十五分鐘,反應物熔融產生氣體。溫度升到400oC后,氣體發(fā)生漸慢,在二十分鐘時,溫度升到500—550oC,這時氣體放出比較溫和。在這溫度維持到三十分鐘。冷卻,用50毫升水處理,放置.傾去水液,留下棕色沉淀,再用水洗幾次.濾過,用水洗到無硝酸根離子.在干燥器中干燥,得催化劑1.57—1.6克。
比較最常用的是二氧化鉑(PtO2),(Adamscatalyst),在使用時被還原成鉑。二氧化鉑催化劑的制備:比較最常用的是二氧化鉑(PtO2),23載體鉑催化劑:Pt/C酸能促進鉑的催化氫化。缺點:價格昂貴。載體鉑催化劑:Pt/C24有機反應-還原反應課件25(3)鈀催化劑對烯烴、炔烴加氫活性高,還原酮、腈、硝基化合物,還原氨化反應等,氫解活性也很強。為最常用的催化劑之一,可制成氧化鈀、鈀黑和載體鈀(Pd/C)
(3)鈀催化劑26鈀碳催化劑(10%)的制備在200ml燒杯中加入5.0氯化鈀,65ml水和8.8mL濃鹽酸,加熱助溶。呈棕色溶液,待用。在1000ml三口瓶中放人250g粉狀活性碳(化學純)和200mL水。加熱煮沸15min。在攪拌下加入上述棕色氯化鈀溶液。在劇烈攪拌下,維持溫度在90-95oC之間,徐徐加入22m1甲醛(40%)。加畢,繼續(xù)攪拌15min。然后冷卻到20oC以下,在攪拌下慢慢加入30%氫氧化鉀水溶液,使反應混合液的pH=5~6。再攪拌20mL過濾,水洗二、三次,轉移到燒杯中,用5%硝酸浸泡過夜,或更長時間。過濾,水洗至中性,取出干燥,密閉保存,待用。鈀碳催化劑(10%)的制備27鈀硫酸鋇催化劑,Pd,BaSO4(5%鈀/BaSO4)的制備8.2克氯化鈀溶在20毫升濃鹽酸和50毫升水中.另溶126.2克氫氧化鋇八水合物于1.2升水中,加熱在80oC快速攪拌.一次加入120毫升6N硫酸,井繼續(xù)加入硫酸直到溶液呈酸性.在攪拌中加入上面的氯化鈀溶液和8毫升37%甲醛水溶液,并用30%氫氧化鈉溶液中和使反應物對石蕊紙呈堿性.繼續(xù)攪拌五分鐘,放置使催化劑下沉.傾去上層清液,加入水到原有體積,再快速攪拌,放置,傾瀉.如是重復八到十次.最后用直徑90毫米中等細度的砂芯漏斗過濾,并用250毫升水分五次洗滌.最后一次盡量吸千.在烘箱中烘干,重93—98克,磨細,在緊塞玻瓶中保存。
鈀硫酸鋇催化劑,Pd,BaSO4(5%鈀/BaSO4)的制備28有機反應-還原反應課件29有機反應-還原反應課件30有機反應-還原反應課件31小結:烯、炔:常壓或低壓,H2,Ni,Pd,Pt醛、酮H2,Ni、加熱,加壓酸、酯高溫,高壓,Ni,Pd,Pt200oC酰胺,腈Ni>Rh,500-100oC,高壓酰鹵Pd/BaSO4-NO2常壓,Pd,Ni,Pt=NOH,=NH室溫1~4atm-Ar10-20Mpa,100-200oC小結:32三、直接還原(一)堿金屬的還原作用:堿金屬:外層電子-具有“親核試劑”的性質,對缺電子的部位進行親核加成。
三、直接還原331.Na,醇(1)將酯還原為相應的醇1.Na,醇34(2)將肟還原成相應的胺(2)將肟還原成相應的胺35(3)萘的還原(3)萘的還原36(4)雜環(huán)(4)雜環(huán)372.Na/非質子溶劑制環(huán)狀a-羥基酮2.Na/非質子溶劑38有機反應-還原反應課件393.Mg,Mg-Hg,Mg-Zn3.Mg,Mg-Hg,Mg-Zn40有機反應-還原反應課件414.Birch還原
Li,Na,K,NH3(l)(1)還原芳環(huán)
4.Birch還原42有機反應-還原反應課件43有機反應-還原反應課件44(2)炔烴得到反式烯烴(2)炔烴45(二)其它金屬1.Fe,HCl(30%)(二)其它金屬462.Sn,HCl2.Sn,HCl473.Zn-Hg,濃鹽酸,Clemmensen還原OrganicReactions1975,22,401ComprehensiveOrganicSynthesis1991,vol8,307.還原酮到飽和烷烴3.Zn-Hg,濃鹽酸,484.Wolff-KishnerReductionOrganicReactions1948,4,378ComprehensiveOrganicSynthesis1991,vol.8,327.還原酮到飽和烷烴4.Wolff-KishnerReduction49(三)金屬氫化物的還原AluminiumHydrides1.LiAlH42.AlH33.Li(tBuO)3AlH4.(iBu)2AlHDIBAL-H5.Na(MeOCH2CH2O)2AlH2REDAL(三)金屬氫化物的還原501.LiAlH4LithiumAluminiumHydride----LiAlH4(LAH)Chem.Rev.1986,86,763Org.Rxn.1951,6,469.很強的還原劑懸浮在etherorTHF中可還原羰基,羧基,酰氯,酸酐和酯基到醇。還原硝基,酰胺,肟,亞胺,重氮化合物和芳香族硝基化合物到胺對環(huán)氧化合物開環(huán)還原C-X鍵到C-H還原炔基醇到反式烯丙醇1.LiAlH451有機反應-還原反應課件52有機反應-還原反應課件53還原活性從高到低:C=O>COOR>CN>CONR2>C-NO2>CHBr>CH2OSO2Ar
還原活性從高到低:54制備:
遇水分解:制備:遇水分解:55(1)用1M氫化鋁鋰溶液進行還原時很方便.(2)用較少量溶劑和粉狀鋁氫化鋰混合成稀糊狀直接應用.此時要注意氫化鋁鋰用量,至少要過量10%,以保證有足夠的純LiAlH4進行反應.在特殊的情況下有時甚至過量2—4倍,才能使反應進行完全。反應完畢后,首先要破壞掉過量的鋁氫化鋰.可以加入含水乙醚,乙醇一乙醚,乙醇,或直接加水(小心!).但由于這些方法都產生大量氫氣,必需注意安全!如果要避免氫氣的發(fā)生,可用醋酸乙酯來分解過量的氫化鋁鋰.
(1)用1M氫化鋁鋰溶液進行還原時很方便.56反應機理:反應機理:57立體化學:受甲基的位阻影響,使H-的進攻比較容易從內側進行:
立體化學:58氫化鋰鋁還原羰基的重要特征之一是非對映選擇性。當與羰基直接相連的取代基是手性基團,通常用氫化鋰鋁還原羰基時負氫離子加到立體位阻較小的一面。
氫化鋰鋁還原羰基的重要特征之一是非對映選擇性。當與羰基直接相59Cram規(guī)則:Cram規(guī)則:60如果與羰基直接相連的取代基是可旋轉手性基團,視手性碳原子所連接的基團的大小差別,其中在一面進攻占優(yōu)勢,產生不對稱還原。反應的主要產物可由Cram規(guī)則預測。例如3—苯基—戊—2—酮經氫化鋰鋁還原,優(yōu)勢產物是蘇式的醇。如果與羰基直接相連的取代基是可旋轉手性基團,視手性碳原子所連61羰基化合物的a-碳連有極性基團,則不遵守Cram規(guī)則。例如。a-鹵代酮進行反應時,由于鹵原子與羰基的氧原于靜電相斥作用超過立體效應,因此鹵原子與羰基的氧處于反式有利。此時,負氫優(yōu)先進攻其余兩個基團中較小的一邊。羰基化合物的a-碳連有極性基團,則不遵守Cram規(guī)則。例如。62
a—羥基或a—氨基取代酮與氫化鋰鋁反應時,由于金屬與相鄰兩個帶孤對電子的原子的螯合形成一個固定的環(huán)狀中間體,負氫由位阻較小的一邊進功赤式構型為優(yōu)勢產物。a—羥基或a—氨基取代酮與氫化鋰鋁反應時,由于金屬與相鄰634—叔丁基—環(huán)己酮與氫化鋰鋁反應,優(yōu)勢產物是比較穩(wěn)定的e鍵醇。反應起主導作用的是加成過程中C—O鍵與兩個相鄰碳原子上e-鍵C—H鍵之間的位阻。當負氫由e鍵方向進攻,則C—O鍵轉變成a鍵的過程中會與兩個e鍵的C—H鍵重疊,能量上不利;而由a鍵進攻時,則C—O鍵與兩個e鍵的C-H鍵距離逐漸增加,能量上有利。則優(yōu)先生成e鍵醇。4—叔丁基—環(huán)己酮與氫化鋰鋁反應,優(yōu)勢產物是比較穩(wěn)定的e鍵醇64還原醛還原醛65還原酮還原酮66還原醌類化合物還原醌類化合物67
還原縮酮還原縮酮68還原羧酸及其衍生物:還原酸:比酯難,多消耗0.75mol的氫化鋁鋰,酯消耗0.5mol的氫化鋁鋰.
還原羧酸及其衍生物:69
還原酸酐:還原酸酐:70還原酯:還原酯:71還原內酯:還原內酯:72
還原酰氯:還原酰氯:73還原酰胺:還原酰胺:74
還原內酰胺:還原內酰胺:75
還原腈:還原腈:76還原環(huán)氧化合物:負氫離子進攻位阻小的一邊。
還原環(huán)氧化合物:負氫離子進攻位阻小的一邊。77
還原硝基化合物:還原硝基化合物:78
還原肟:還原肟:79還原亞胺:還原亞胺:80
還原鹵代烷:還原鹵代烷:8160%還原磺酸酯:可切斷C-O鍵,使醇脫氧。60%還原磺酸酯:可切斷C-O鍵,使醇脫氧。822.Li(t-BuO)3AlHLithiumTri(t-Butoxy)aluminiumHydrideLi+(tBuO)3AlH位阻較大,可選擇性還原位阻小的一邊。
2.Li(t-BuO)3AlH833.(iBu)2AlHDiisobutylAluminiumHydrideDIBAL或DIBAL-H還原酮和醛到醇3.(iBu)2AlH還原酮和醛到醇84
還原酯到醇,醛還原酯到醇,醛85有機反應-還原反應課件86還原內酯到半縮醛。還原內酯到半縮醛。87還原腈到醛:還原腈到醛:8898%
只進行1,2-還原反應:98%只進行1,2-還原反應:89還原肟:還原肟:904.SodiumBis(2-Methoxyethoxy)AluminiumHydrideREDALOrganicReactions1988,36,249OrganicReactions1985,36,1.雙(甲氧乙氧基)鋁氫化物(紅鋁),還原能力和氫化鋁鋰接近。熱穩(wěn)定性好,對干燥空氣穩(wěn)定。4.SodiumBis(2-Methoxyethoxy)A91有機反應-還原反應課件92II.硼氫化物BoronHydridesReview:Chem.Rev.1986,86,763.NaBH4還原酮、醛、酯和環(huán)氧化物。Na(AcO)3BH還原酮和醛活性較低。Na(CN)BH3還原亞胺鹽、酮和醛II.硼氫化物BoronHydrides931.NaBH4SodiumBorohydride還原醛和酮到醇,還原酰氯到醇,不還原酸,酯,內酯,環(huán)氧化合物或硝基化合物。不還原孤立的烯基,炔基,硝基,腈基,鹵代物。
1.NaBH4SodiumBorohydride94有機反應-還原反應課件95有機反應-還原反應課件96有機反應-還原反應課件97NaBH4/CeCl3LucheReduction還原a,b-不保和酮的1,2-位為烯丙醇。還可以通過加入其它的過渡金屬鹽使其還原性增加。TiCl4,NiCl2,CoCl2.NaBH4/CeCl3LucheReduction還982.SodiumCyanoborohydrideNa(CN)BH3還原胺化
2.SodiumCyanoborohydride99有機反應-還原反應課件100與對甲苯磺酰腙反應得到飽和烴。與對甲苯磺酰腙反應得到飽和烴。1013.Na+(AcO)3BH,Me4N+(AcO)3BH還原胺化,在酮存在時,可選擇性還原醛。3.Na+(AcO)3BH,Me4N+(AcO102III.硼烷BH3,B2H6BoranesHydroboration硼烷還原,還原醛、酮、羧酸、酯、硝基和腈基,還原酰胺到胺。
III.硼烷BH3,B2H6103有機反應-還原反應課件104有機反應-還原反應課件105選擇性還原羧酸到1°醇不還原酯、硝基和腈基。選擇性還原羧酸到1°醇不還原酯、硝基和腈基。106(四)小結C=O到CH2(四)小結C=O到CH2107有機反應-還原反應課件108有機反應-還原反應課件109第六章
還原反應(reduction)
第六章還原反應110一、概述為精細有機合成化學中最廣泛應用的單元反應之一。與氧化反應相反:氧原子減少,氫原子增加,兩者兼有。
一、概述111氧原子減少氧原子減少112氫原子增加氫原子增加113兩者兼有兩者兼有114特點:較氧化反應易于控制。類型:(1)活潑金屬Fe/HCl,Zn/HOAc,Na/ROH,Zn-Hg/HCl,Na-Hg/EtOH等(2)低價元素的化合物Na2S2O4,NaS,FeCl2,SnCl2,TiCl3,TiCl2等(3)金屬氫化物NaBH4,LiAlH4,(4)催化加氫Pd,Pt,Ni,/H2.(5)有機金屬還原劑:異丙醇鋁,叔丁醇鋁,甲醛,葡萄糖。(6)非金屬:Me2S,Ph3P特點:較氧化反應易于控制。115二、催化氫化(加氫反應)(一)概念:屬間接還原,通過催化劑的協助還原底物(烯烴,炔烴,羰基化合物等)多相催化劑過渡金屬吸附在催化劑的表面催化劑:Pd,Pt,Ni,RaneyNi,PtO2,Rh等,活性:Pd>Rh>Pt>Ni>Ru載體:活性炭,氧化鋁,氧化硅溶劑:EtOH,EtOAc,Et2O,hexanes,etc.底物在金屬表面的吸附能力:炔烴〉雙烯烴〉烯烴〉烷烴
均相催化劑(R3P)3RhCl二、催化氫化(加氫反應)多相催化劑均相催化劑116多相催化
:在不溶于反應體系中的固體催化劑的作用下,氫氣還原在液相中的底物的反應。1.機理多相催化:在不溶于反應體系中的固體催化劑的作用下,氫氣還原117催化氫化Hydrogenation2.類型催化氫解Hydrogenolysis
均相催化Heterogenous多相催化Homogenous催化氫化Hydrogenation2.類型催化118
氫化(Hydrogenation):使碳-碳,碳-氧,碳-氮等重鍵加氫。
氫解
(Hydrogenolysis):在催化氫化的條件下,底物分子被化驗裂解成兩個或兩個以上的小分子的反應。使一些單鍵發(fā)生裂解:如鹵代物,芐醇類,芐胺類,酰鹵類的氫解和脫硫、酯的酯解等.氫化(Hydrogenation):使碳-碳,碳-氧,碳-119
高壓氫化100~300atm,100~300oC低壓或常壓氫化1~4atm,0~100oCP,壓力:即為壓強,kg/cm2,psi-poundspersquareinch1pound=0.453kg,1inch=2.54cm,1psi=0.07kg/cm2.1atm=1.0332kg/cm2.
高壓氫化100~300atm,100~300oC低120立體化學:在環(huán)狀烯烴化合物中,主要生產順式產物。因為不飽和化合物分子以空間效益較小的一面吸附到催化劑表面,與吸附在催化劑表面的清進行順式加成。立體化學:121高RCOClRCHORCH2NO2RCH2NH2
RCH=CHR’(Z,cis)氫化RCH=CHR’RCH2CH2R’RCHORCH2OHRCOR’RCHOHR’ArCH2XArCH3氫解低RCO2R’RCH2OH+R’OHRCONHR’RCH2NHR’
RCH2NH2
(二)加氫反應活性高RCOCl122炔烴的加氫
順式加氫Lindlar催化劑:Pd/CaCO3,喹啉
反式加氫Na,液氨
炔烴+H2LindlarCatalyst(Pd/BaSO4/quinoline)烯烴部分毒化用于還原反應活性高的官能團cisolefins(LindlarReduction)酰氯+H2,Pd/BaSO4醛(RosemundReduction)Org.Rxn.1948,4,362炔烴的加氫
炔烴+H2LindlarCatal123烯,炔同時存在,還原到停留在烯的一步。烯,炔同時存在,還原到停留在烯的一步。124(三)不同催化劑催化氫化反應1.裝置:(1)常壓或低壓氫化反應裝置(三)不同催化劑催化氫化反應125(2)低壓或高壓加氫反應裝置:(2)低壓或高壓加氫反應裝置:1262.催化劑(1)RaneyNickel蘭尼鎳a.加氫催化:可還原烯烴,-NO2化合物,-CN,C=N-OH,羰基,芳基,鹵代烴制備:鋁鎳合金(1:1)溶于600mL10%NaOH水溶液中,90~95oC0.5h加完,攪拌1h,潷出液體,水洗,乙醇洗,始終有液體覆蓋,酒精中保存,冰箱中保存三個月。S,P,As,Bi可使之中毒。RaneyNi通常不加載體。
2.催化劑127有機反應-還原反應課件128有機反應-還原反應課件129b.脫硫b.脫硫130(2)鉑催化劑活性很強可以還原除了酯、羧酸和酰胺外,各種不飽和基團均可被還原。如:醛酮、腈、硝基化合物,還原氨化反應等。反應通??稍谳^低溫度和較低氫氣壓力下反應。
鉑黑、鉑炭、二氧化鉑等。(2)鉑催化劑鉑黑、鉑炭、二氧化鉑等。131二氧化鉑催化劑的制備:在一小燒杯中放3.5克鉑氯酸和10毫開水.加入純硝酸鈉,用小火蒸發(fā)至干。加大火焰,十分鐘內溫度升到350—370oC,到十五分鐘,反應物熔融產生氣體。溫度升到400oC后,氣體發(fā)生漸慢,在二十分鐘時,溫度升到500—550oC,這時氣體放出比較溫和。在這溫度維持到三十分鐘。冷卻,用50毫升水處理,放置.傾去水液,留下棕色沉淀,再用水洗幾次.濾過,用水洗到無硝酸根離子.在干燥器中干燥,得催化劑1.57—1.6克。
比較最常用的是二氧化鉑(PtO2),(Adamscatalyst),在使用時被還原成鉑。二氧化鉑催化劑的制備:比較最常用的是二氧化鉑(PtO2),132載體鉑催化劑:Pt/C酸能促進鉑的催化氫化。缺點:價格昂貴。載體鉑催化劑:Pt/C133有機反應-還原反應課件134(3)鈀催化劑對烯烴、炔烴加氫活性高,還原酮、腈、硝基化合物,還原氨化反應等,氫解活性也很強。為最常用的催化劑之一,可制成氧化鈀、鈀黑和載體鈀(Pd/C)
(3)鈀催化劑135鈀碳催化劑(10%)的制備在200ml燒杯中加入5.0氯化鈀,65ml水和8.8mL濃鹽酸,加熱助溶。呈棕色溶液,待用。在1000ml三口瓶中放人250g粉狀活性碳(化學純)和200mL水。加熱煮沸15min。在攪拌下加入上述棕色氯化鈀溶液。在劇烈攪拌下,維持溫度在90-95oC之間,徐徐加入22m1甲醛(40%)。加畢,繼續(xù)攪拌15min。然后冷卻到20oC以下,在攪拌下慢慢加入30%氫氧化鉀水溶液,使反應混合液的pH=5~6。再攪拌20mL過濾,水洗二、三次,轉移到燒杯中,用5%硝酸浸泡過夜,或更長時間。過濾,水洗至中性,取出干燥,密閉保存,待用。鈀碳催化劑(10%)的制備136鈀硫酸鋇催化劑,Pd,BaSO4(5%鈀/BaSO4)的制備8.2克氯化鈀溶在20毫升濃鹽酸和50毫升水中.另溶126.2克氫氧化鋇八水合物于1.2升水中,加熱在80oC快速攪拌.一次加入120毫升6N硫酸,井繼續(xù)加入硫酸直到溶液呈酸性.在攪拌中加入上面的氯化鈀溶液和8毫升37%甲醛水溶液,并用30%氫氧化鈉溶液中和使反應物對石蕊紙呈堿性.繼續(xù)攪拌五分鐘,放置使催化劑下沉.傾去上層清液,加入水到原有體積,再快速攪拌,放置,傾瀉.如是重復八到十次.最后用直徑90毫米中等細度的砂芯漏斗過濾,并用250毫升水分五次洗滌.最后一次盡量吸千.在烘箱中烘干,重93—98克,磨細,在緊塞玻瓶中保存。
鈀硫酸鋇催化劑,Pd,BaSO4(5%鈀/BaSO4)的制備137有機反應-還原反應課件138有機反應-還原反應課件139有機反應-還原反應課件140小結:烯、炔:常壓或低壓,H2,Ni,Pd,Pt醛、酮H2,Ni、加熱,加壓酸、酯高溫,高壓,Ni,Pd,Pt200oC酰胺,腈Ni>Rh,500-100oC,高壓酰鹵Pd/BaSO4-NO2常壓,Pd,Ni,Pt=NOH,=NH室溫1~4atm-Ar10-20Mpa,100-200oC小結:141三、直接還原(一)堿金屬的還原作用:堿金屬:外層電子-具有“親核試劑”的性質,對缺電子的部位進行親核加成。
三、直接還原1421.Na,醇(1)將酯還原為相應的醇1.Na,醇143(2)將肟還原成相應的胺(2)將肟還原成相應的胺144(3)萘的還原(3)萘的還原145(4)雜環(huán)(4)雜環(huán)1462.Na/非質子溶劑制環(huán)狀a-羥基酮2.Na/非質子溶劑147有機反應-還原反應課件1483.Mg,Mg-Hg,Mg-Zn3.Mg,Mg-Hg,Mg-Zn149有機反應-還原反應課件1504.Birch還原
Li,Na,K,NH3(l)(1)還原芳環(huán)
4.Birch還原151有機反應-還原反應課件152有機反應-還原反應課件153(2)炔烴得到反式烯烴(2)炔烴154(二)其它金屬1.Fe,HCl(30%)(二)其它金屬1552.Sn,HCl2.Sn,HCl1563.Zn-Hg,濃鹽酸,Clemmensen還原OrganicReactions1975,22,401ComprehensiveOrganicSynthesis1991,vol8,307.還原酮到飽和烷烴3.Zn-Hg,濃鹽酸,1574.Wolff-KishnerReductionOrganicReactions1948,4,378ComprehensiveOrganicSynthesis1991,vol.8,327.還原酮到飽和烷烴4.Wolff-KishnerReduction158(三)金屬氫化物的還原AluminiumHydrides1.LiAlH42.AlH33.Li(tBuO)3AlH4.(iBu)2AlHDIBAL-H5.Na(MeOCH2CH2O)2AlH2REDAL(三)金屬氫化物的還原1591.LiAlH4LithiumAluminiumHydride----LiAlH4(LAH)Chem.Rev.1986,86,763Org.Rxn.1951,6,469.很強的還原劑懸浮在etherorTHF中可還原羰基,羧基,酰氯,酸酐和酯基到醇。還原硝基,酰胺,肟,亞胺,重氮化合物和芳香族硝基化合物到胺對環(huán)氧化合物開環(huán)還原C-X鍵到C-H還原炔基醇到反式烯丙醇1.LiAlH4160有機反應-還原反應課件161有機反應-還原反應課件162還原活性從高到低:C=O>COOR>CN>CONR2>C-NO2>CHBr>CH2OSO2Ar
還原活性從高到低:163制備:
遇水分解:制備:遇水分解:164(1)用1M氫化鋁鋰溶液進行還原時很方便.(2)用較少量溶劑和粉狀鋁氫化鋰混合成稀糊狀直接應用.此時要注意氫化鋁鋰用量,至少要過量10%,以保證有足夠的純LiAlH4進行反應.在特殊的情況下有時甚至過量2—4倍,才能使反應進行完全。反應完畢后,首先要破壞掉過量的鋁氫化鋰.可以加入含水乙醚,乙醇一乙醚,乙醇,或直接加水(小心!).但由于這些方法都產生大量氫氣,必需注意安全!如果要避免氫氣的發(fā)生,可用醋酸乙酯來分解過量的氫化鋁鋰.
(1)用1M氫化鋁鋰溶液進行還原時很方便.165反應機理:反應機理:166立體化學:受甲基的位阻影響,使H-的進攻比較容易從內側進行:
立體化學:167氫化鋰鋁還原羰基的重要特征之一是非對映選擇性。當與羰基直接相連的取代基是手性基團,通常用氫化鋰鋁還原羰基時負氫離子加到立體位阻較小的一面。
氫化鋰鋁還原羰基的重要特征之一是非對映選擇性。當與羰基直接相168Cram規(guī)則:Cram規(guī)則:169如果與羰基直接相連的取代基是可旋轉手性基團,視手性碳原子所連接的基團的大小差別,其中在一面進攻占優(yōu)勢,產生不對稱還原。反應的主要產物可由Cram規(guī)則預測。例如3—苯基—戊—2—酮經氫化鋰鋁還原,優(yōu)勢產物是蘇式的醇。如果與羰基直接相連的取代基是可旋轉手性基團,視手性碳原子所連170羰基化合物的a-碳連有極性基團,則不遵守Cram規(guī)則。例如。a-鹵代酮進行反應時,由于鹵原子與羰基的氧原于靜電相斥作用超過立體效應,因此鹵原子與羰基的氧處于反式有利。此時,負氫優(yōu)先進攻其余兩個基團中較小的一邊。羰基化合物的a-碳連有極性基團,則不遵守Cram規(guī)則。例如。171
a—羥基或a—氨基取代酮與氫化鋰鋁反應時,由于金屬與相鄰兩個帶孤對電子的原子的螯合形成一個固定的環(huán)狀中間體,負氫由位阻較小的一邊進功赤式構型為優(yōu)勢產物。a—羥基或a—氨基取代酮與氫化鋰鋁反應時,由于金屬與相鄰1724—叔丁基—環(huán)己酮與氫化鋰鋁反應,優(yōu)勢產物是比較穩(wěn)定的e鍵醇。反應起主導作用的是加成過程中C—O鍵與兩個相鄰碳原子上e-鍵C—H鍵之間的位阻。當負氫由e鍵方向進攻,則C—O鍵轉變成a鍵的過程中會與兩個e鍵的C—H鍵重疊,能量上不利;而由a鍵進攻時,則C—O鍵與兩個e鍵的C-H鍵距離逐漸增加,能量上有利。則優(yōu)先生成e鍵醇。4—叔丁基—環(huán)己酮與氫化鋰鋁反應,優(yōu)勢產物是比較穩(wěn)定的e鍵醇173還原醛還原醛174還原酮還原酮175還原醌類化合物還原醌類化合物176
還原縮酮還原縮酮177還原羧酸及其衍生物:還原酸:比酯難,多消耗0.75mol的氫化鋁鋰,酯消耗0.5mol的氫化鋁鋰.
還原羧酸及其衍生物:178
還原酸酐:還原酸酐:179還原酯:還原酯:180還原內酯:還原內酯:181
還原酰氯:還原酰氯:182還原酰胺:還原酰胺:183
還原內酰胺:還原內酰胺:184
還原腈:還原腈:185還原環(huán)氧化合物:負氫離子進攻位阻小的一邊
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