典型還原反應(yīng)及機理

關(guān)于典型還原反應(yīng)及機理第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄1.常用還原劑2.NaBH4還原3.其它典型還原方法4.總結(jié)第2頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月一、常用還原劑還原劑：可提供電子或有電子偏離的化合物1、金屬單質(zhì)Na、K、Mg、Zn2、H2/MM=Pt、Pd、Ni3、H負(fù)離子NaNH2、NaH、NaBH4、LiAlH4、NH2NH24、硫化物H2S、Na2S、Na2SO3、Na2S2O3、保險粉5、低價化合物HI、Fe2+、Cu+、Sn2+第3頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月二、NaBH4還原NaBH4可還原基團(tuán)可還原基團(tuán)醛酮酰氯C=C、C≡C羧酸、酯、酰氯酰胺、氨基酸硝基、氰基、羰基其它化合物單獨使用復(fù)合使用復(fù)合元素：羧酸、MCl2(M=Co,Zn,Ni…)、I2、季銨鹽…復(fù)合目的：提高還原活性及選擇性第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月僅使用NaBH4時還原機理：二、NaBH4還原機理1機理2少量NaOH時：過量NaOH時：氫負(fù)離子反應(yīng)機理水解完體系呈堿性。第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1、還原烯烴、炔烴BH3

：強還原活性，易與烯烴發(fā)生硼氫化還原反應(yīng)，極不穩(wěn)定乙硼烷硼氫化鈉原位產(chǎn)生(in-situ)(B2H6-THF,B2H6-SMe2,B2H6-NR3)例：BF3產(chǎn)生硼烷效率更高第6頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1、還原烯烴、炔烴硼烷還原機理：烷烴伯醇第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1、還原烯烴、炔烴NaBH4用量大（2當(dāng)量）第8頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1還原烯烴、炔烴1.R=CH2OSiMe2But2.R=CH2OCH2CH33.R=CMe2OH配體促進(jìn)Co溶解，提高立體選擇性SnCl4-NaBH4、TiCl4-NaBH4、TiCl4-PhCH2N+(Et)3BH4-亦可使用第9頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1、可選擇性還原α,β不飽和羰基化合物的雙鍵；2、NiCl2不可用CoCl2、CuCl2替代；1、NaBH4與I2具有高反應(yīng)活性，B2H6產(chǎn)生效率高；2、I2采用反應(yīng)量；3、B2H6純度高，不受BF3等低沸點物質(zhì)影響。2.1還原烯烴、炔烴第10頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月采用催化量NaI替代I2，電化學(xué)氧化進(jìn)行循環(huán)。2.1還原烯烴、炔烴第11頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1、CH2Cl2有利于低極性底物溶解；2、雙取代炔烴主要生產(chǎn)酮2.1還原烯烴、炔烴第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)1、NaBH4活性提高是通過原位釋放硼烷；2、羧酸、MCl2、I2、季銨鹽均可提高NaBH4活性；3、反應(yīng)溶劑一般選擇醇、THF、CH2Cl2；4、反應(yīng)可用于還原雙鍵制備伯醇及烷烴；5、NiCl2/NaBH4可選擇性還原α,β不飽和羰基化合物的雙鍵；6、CoCl2/NaBH4還原可選擇性得到烷烴或醇。第13頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2還原羧酸方案1方案2第14頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月采用比底物酸性更強的羧酸促進(jìn)還原轉(zhuǎn)化方案31、n(CF3COOH):n(RCOOH)=1:1；2、芳香族羧酸產(chǎn)率低(<30%)2.2還原羧酸第15頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月方案4方案51、ZrCl4比ZnCl2具有更高的催化活性；2、I2催化可實現(xiàn)-COOH、-COOMe的選擇性還原。2.2還原羧酸第16頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月I2催化機理：碘后加I2催化可實現(xiàn)-COOH、“=”的選擇性還原三聚氯氰催化亦可實現(xiàn)溫和條件下高效轉(zhuǎn)化方案62.2還原羧酸第17頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(BOP)方案7(DIPEA)硝基、腈基、酰胺、鹵代、疊氮基不受還原影響2.2還原羧酸第18頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)1、NaBH4直接還原效率低(50%);2、強酸催化可提高反應(yīng)效率，但僅適用于脂肪族底物；3、ZnCl2、ZrCl4、I2催化對脂肪族、芳香族底物均有效；4、I2催化可實現(xiàn)羧基/酯基、羧基/雙鍵的選擇性還原；5、三聚氯氰亦可活化NaBH4；6、BOP活化羧基后再還原可避免硝基、腈基、酰胺、鹵代、

疊氮等基團(tuán)的影響。第19頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3還原氨基酸1、還原時，立體構(gòu)型不變，未外消旋化2、氨基酸及被保護(hù)的氨基酸均可被還原第20頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月PentachlorophenolBoc2.3還原氨基酸Boc保護(hù)基不受還原作用影響第21頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4還原酯基1、沒有叔胺存在，式1反應(yīng)效率很低2、腈基、酰胺基、硝基同時被還原為氨基（式1）n(NaBH4):n(ZnCl2):n(叔胺)=2:1:1THF為最佳溶劑，醇中主要發(fā)生酯交換反應(yīng)第22頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5還原酰胺采用NaBH4/CoCl2還原時，羥基/非羥基溶劑均可使用第23頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5還原酰胺Se化合物與NaBH4反應(yīng)產(chǎn)生化合物5和61、沒有Se化合物，反應(yīng)不能進(jìn)行2、該反應(yīng)不能還原仲酰胺和伯酰胺第24頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6還原腈基LiAlH4還原效率低Co、Ni、Ir、Rh、Os、Pt的氯化物、硫酸鹽和乙酸鹽均可與NaBH4結(jié)合使用實現(xiàn)腈基還原。第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.7還原酰氯氯、硝基、酯基、雙鍵等基團(tuán)不受還原影響第26頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.8還原硝基酮、脂肪族酯基、烯烴和腈基同時被還原Me、OH、NH2、OMe、Cl對反應(yīng)速率無影響，且不受還原影響第27頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.8還原硝基活性組分-C≡N，-C=O，-COOEt，-COOH，Cl，I，CH=CH2不受還原影響第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮NaBH(OAc)3還可在酮的存在下選擇性還原醛NaBH4/SnCl2可實現(xiàn)在芳香族酮存在下選擇性還原芳香族醛第29頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月堿土金屬可促進(jìn)α,β-不飽和酮的選擇性還原第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮α-烷基β-酮酯還原3-酮-2-甲基酯/酰胺還原第31頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1、高位阻酮生成醇2、芳環(huán)上氯被還原-COOH，-NO2-CONH2，-Cl-COOMe，-CN不受還原影響鑭系金屬2.9還原醛和酮第32頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮鑭系金屬在促進(jìn)化學(xué)、立體選擇性上應(yīng)用：第33頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮負(fù)載型NaBH4還原試劑應(yīng)用：縮酮、甲基醚烷基硅烷、乙酸酯、乙酸烯丙酯、烯丙基-γ內(nèi)酯、氯、孤立雙鍵不受還原影響反應(yīng)時間長第34頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮相轉(zhuǎn)移催化劑應(yīng)用：脂肪族、芳香族、不飽和醛基被還原，酮不受影響酮的不對稱性還原：第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮酮的不對稱性還原：產(chǎn)品易外消旋化，光學(xué)純度低**第36頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮酮的不對稱性還原：*第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮酮的不對稱性還原：**第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮醛、酮的還原胺化：醛、酮與NH3、伯胺、仲胺在還原劑存在下反應(yīng)得到伯胺、仲胺、叔胺核心：還原劑需在醛、酮存在下選擇性還原亞胺。第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮醛、酮的還原胺化：第40頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮醛、酮的還原胺化：形成Mg雙齒配位中間體Ti(Opri)4反應(yīng)條件溫和，適用于對酸敏感的底物第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.9還原醛和酮環(huán)氧基酮的還原：使用金屬有利于提高選擇性，金屬離子半徑越大，選擇性越高第42頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.10其它化合物的還原單芳基、非芳基醇不能被還原1.芐基醇還原：第43頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月2.疊氮化物還原：2.10其它化合物的還原單獨采用NaBH4還原，主產(chǎn)物為芐醇第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月3.肟、肟醚還原：2.10其它化合物的還原第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月4.-C=N,-N=N還原：2.10其它化合物的還原第46頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5.烷基/芳基鹵還原：2.10其它化合物的還原脫保護(hù)第47頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月5.烷基/芳基鹵還原：2.10其它化合物的還原第48頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月Clemmensen還原法：自由基還原歷程三、其它典型還原方法1、可單獨只使用鋅粉2、中間體沒有羥基化合物存在第49頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月WolffL–Kishner-Huangminlon還原法三、其它典型還原方法第50頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月總結(jié)1、N