合成化学还原反应 ppt课件
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9 还原反应通过还原反应,可将不饱和结构转化为饱和结构,将羰基化合物转化为醇,等等,可以实现多种官能团的转化,在药物合成中有着广泛的应用。
本章主要内容为,碳-碳(杂)不饱和结构的还原,多种含氧不饱和结构的化学还原以及氢解等,催化多相加氢等大工业生产常见的还原过程以及生物法还原不在本章重点讨论范围之内。
9.1多相催化加氢、催化转移氢化和均相催化加氢多相催化加氢可以完成从酰卤、炔烃、酮、硝基物、芳烃到羧酸,几乎所有不饱和结构的还原。
多相催化加氢以氢气为氢源,适应面广,但有时需加压,而且当底物中存在多个活性基团时,存在还原的选择性问题。
不同官能团被还原的反应活性不同,催化剂及反应条件也不同。
通常情况下,表9.1的内容可作为催化加氢活性顺序(及反应条件)的参考。
表9.1 不同官能团加氢难易顺序表(易→难)当底物分子中含多个可还原基团时,处在表的前部的基团将被优先还原。
例如还原不饱和醛的羰基,可用加氢法,如果是还原其双键,则加氢法不合适。
催化加氢反应示例:Finasteride中间体的合成。
与多相催化加氢用氢气作氢源不同,催化转移氢化的氢源为有机化合物,通常为不饱和脂环烃、不饱和萜类或醇,如环己烯、alpha-蒎烯和异丙醇等。
所用催化剂可以是钯黑或钯/碳,铂和铑的活性较低,而镍一般用于醇作氢源的反应。
催化转移氢化主要适用于碳-碳不饱和键、硝基、偶氮基、亚胺基和氰基的还原,也可用于碳-卤键、苄基及烯丙基的氢解。
具有反应条件温和,操作简单,基团选择性好等优点。
表9.2列举了更多的应用实例。
表9.2 一些催化转移氢化应用实例均相催化加氢的主要特点是催化剂以分子态溶解在反应介质中,起催化作用,其氢源为氢气。
选择性好,反应条件温和。
催化剂一般为第VIII族过渡元素Rh、Ru、Ir、Co以及Pt等的配合物。
常见的配体是Cl、CN、PPh3、CO和胺等给电子体。
在药物合成中,均相催化法主要应用于碳-碳双键的选择性还原,见表9.3。
有机化学中的还原反应
有机化学中的还原反应是一种广泛而重要的反应,利用这种反应,经常用于合成结合过程中的试剂甲烷和其它有机化合物。
还原反应的
一般说法是一种将氧原子转移到另一物质的反应,这种物质通常是氢
原子或另一物质中的氢原子,使它们被质子取代。
换句话说,它是一
种把有机化合物的氧原子替换成氢原子的反应。
还原反应的机理也是很重要的。
在还原反应中,氢原子通常被取
代氧原子,这引起了从碳偶极子到氢原子偶联的质子交换反应,这就
是一般所说的还原化学反应机理。
在有机还原反应机理里,催化剂作
用于氧原子,把它转化为一个质子。
然后,这个质子被活性金属的电
子影响,把它从碳偶极子上移开,使碳上的空位被氢原子取代。
在有机化学反应中,还原反应也经常用于催化合成反应,尤其是
将甲烷和其它有机化合物连接在一起。
例如,在可持续尿素反应中,
钴催化剂可以与氮原子一起发生还原反应,将氮原子转化为钴离子,
这样就把甲烷和其他有机物聚合在一起,形成酰胺类物质。
总之,有机化学中的还原反应是一种极富应用价值的反应,它不
仅可以用于合成有机化合物,还可以用于还原有机化合物的H-D交换,以及可持续的尿素反应,并发挥重要的作用。