药物合成反应第七章还原反应ppt课件.ppt

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1、第七章还原反应有机物分子中碳原子总的氧化态(OxidationStete)降低的反应为还原反应，即加上H或减少O。多相催化氢化(HeterogeneousHydrogenation)转移氢化(TrandferHydrogenation)均相催化氢化(HomogeneousHydrogenation)第一节还原反应机理一非均相催化氢化反应1基本原理非均相催化氢化的五个连续步骤a:作用物分子向催化剂界面扩散;b:作用物分子向催化剂表面吸附(物理和化学);c:作用物分子向催化剂表面发生化学反应;d:产物分子在催化剂表面解析;e:产物分子由催化剂界面

2、向介质扩展。一般决速步骤主要为吸附和解吸两步：(1)物理吸附和化学吸附:物理吸附(范德华吸附):作用物分子在cat表面浓集，为物理作用力，无选择性多分子吸附。化学吸附：化学键引起，形成新的化学键，生成活化吸附中间物，降低活化能，使氢化进行。活化中心：cat表面晶格上有很高活性的特定部位，如：原子、离子。有若干原子有规则排列而成的一个小区域。作用物分子结构与活性中心结构间有一定的几何对应关系，才能发生化学吸附，表现出催化活性。(2)化学吸附中的电性因素和几何因素几何因素:cat金属晶格参数在2.4-4.08时，催化氢化活性较好。氢活化最好晶格参

3、数3.5-4.08。不饱和键最好晶格参数2.4-2.8。烯烃在Ni上的化学吸附模型。(两点吸附)与正四面体键角接近，易形成电性因素：a：当d轨道中有8-9电子时活性最好(Pt、Rh、Ni)；Ni：Rh：Pt：Pd：效果仍很好b：Fe：空d轨道较多，反应物与其易结合吸附物不易解析，因而使cat不活泼；c：Cu：无d空轨道，与反应物结合难，不易吸附或只有弱吸附，cat也无活性。乙烯成键轨道部分进入Pt空d轨道形成配键，Pt的占有d轨道电子、部分进入乙烯的空反键轨道，形成反馈键，使C-C键长有1.335-1.37，反应活性提高。作用物在催化剂表面上

4、的吸附方式a:烯的双键吸附b:烯的吸附c:烯的-烯丙吸附(与*表面平行)，可以解释烯烃双键异构和立体异构现象。2多相催化氢化反应历程(1)H2在cat表面活性中心发生化学吸附;(2)C=C+cat-络合物;(3)活化的H半氢化状态中间物;(4)H2进行顺式加成烷烃。Polyani历程:Bond历程:(H转移)(歧化)Bond历程较Polyani历程进步，可以解释H交换，C=C位置异构及顺反异构现象。但不能解释活性中心的本质及不同cat具有不同活性的结果。二均相催化氢化反应反应历程：均相催化剂：族元素+配体Rh、Ru、Ir、Co及PtCl、CN

5、、H、Ph3P、CO、NO原理：H2分子离解能：109千卡/mol而的配键为：62千卡/mol的反馈键为：18.6千卡/mol使键能大为降低卡，易发生反应。反应历程：第二节不饱和烃的还原一炔、烯的还原1多相催化氢化常用的氧化cat有：Ni(骨架)、Pd、Pt、载体Pd/C及Pt/C。(维生素A中间体)喹啉为抑制剂，可使C=C而不进一步还原a：毒剂(Poisons)和抑制剂(Inhibitors)(1)影响氢化反应速度和选择性的因素b:反应温度和压力c:溶剂的影响溶剂:EtOH53%47%EtOH/HCl/H2O93%7%EtOH/KOH35-

6、50%65-50%(2)炔、烯的选择性加氢及立体化学(避孕药双炔失磺酯中间体)(位阻小的一面加氢)(乙醇中制备P-2型，水中制备P-1型)顺式加氢(3)转移氢化(安宫黄体酮)用肼或二酰亚胺还原(C=C取代基增多，氢化明显下降)(用其他方法还原多导致二硫键断裂)选择性还原末端及环外双键2均相催化氢化(饱和烃)3硼氢化反应注:(1)反应速度:a>b>c(2)X=-OCH391%9%当X为供电子基时，更有利单硼化物生成57%43%95%5%当烯烃碳原子上取代基数目相等时，取代基的位阻对反应结果影响较大。(3)利用上述性质可制备醇或酮二芳烃的还原1催

7、化氢化还原(抗胆碱药安胃灵中间体)供电子基双键在2，5位形成吸电子基双键在1，4位形成且吸电子基有利于还原，故为C离子历程。2化学还原法第三节醛酮的还原反应一还原成烃的反应1Clemmensen反应(Zn+HgCl25-10%)有两种机理(略)(1)-酮酸及其酯还原成-OH，、-酮酸及其酯类还原成CH2(2)孤立双键不受影响，与共轭双键被还原2Wolff-（Kishner）-黄鸣龙还原注：(1)黄鸣龙改进:加二聚醇乙二醇(DEG)或三聚乙二醇(TEG)将生成的水带出，使收率提高许多。(80%)(85%)(2)对高温或强碱敏感的基团，不能采用上

8、述方法。先转变成腙，再还原。二还原成醛的反应1金属氢化物还原剂(邻氯喘息定中间体)(避孕药炔诺酮中间体)(酮的反应活性大于、-不饱和醛、酮)9-BBN：9-硼双环[