最新还原反应机理
还原反应的机理探索
还原反应的机理探索还原反应是化学中常见的一种反应类型，它指的是物质从氧化态转变为还原态的过程。
在该过程中，电子会从氧化剂转移到还原剂上，从而使还原剂发生还原反应。
本文将探索还原反应的机理，从宏观层面到微观层面，详细解释还原反应发生的原因和过程。
一、还原反应的概述还原反应是指发生氧化还原反应时，电子从氧化剂转移到还原剂上的过程。
在还原反应中，氧化剂接受了电子，而还原剂失去了电子。
还原反应不仅存在于化学实验中，也广泛应用于工业生产和自然界中。
例如，金属与非金属离子的反应以及氧气与金属的反应都属于还原反应。
二、还原反应的机理1. 电子转移理论还原反应中电子的转移是关键步骤之一。
根据电子转移的理论，氧化剂具有较高的氧化态，能够吸引和接受电子，而还原剂具有较低的氧化态，能够失去电子。
当还原剂与氧化剂接触时，电子从还原剂转移到氧化剂上，从而完成还原反应。
2. 过渡态与活化能在还原反应中，物质从氧化态到还原态的过程包括多个中间步骤，其中存在着反应物到产物的过渡态。
过渡态的形成需要克服活化能障碍，只有克服了活化能障碍，才能实现反应的进行。
因此，还原反应的速率取决于活化能的大小。
三、还原反应的实例分析1. 金属与非金属反应金属与非金属之间的反应是还原反应中常见的一种类型。
例如，氧气与铁反应产生氧化铁的过程即为还原反应。
在该反应中，铁失去了电子，被氧气氧化为氧化铁，而氧气则接受了电子，被还原为氧化铁。
2. 还原剂的应用还原剂在化学实验和工业生产中有着广泛的应用。
例如，亚硫酸氢钠常被用作还原剂。
它能将某些物质中的氧化剂还原为非氧化剂的形式，起到去除氧化剂的作用。
四、还原反应的微观机制1. 电子转移的研究从微观层面上观察，还原反应的机理主要包括电子的转移过程。
现代化学研究技术，如红外光谱和质谱等，可以帮助我们更加深入地理解电子转移的机制。
2. 中间物的形成还原反应发生时，常常会形成一些中间物。
这些中间物在反应前后扮演着重要的角色。
典型还原反应及机理
2.5 还原酰胺
采用NaBH4/CoCl2还原时，羟基/非羟基溶剂均可使用
2.5 还原酰胺
Se化合物与NaBH4反应产生化合物5和6 1、没有Se化合物，反应不能进行 2、该反应不能还原仲酰胺和伯酰胺
2.6 还原腈基
LiAlH4还原 效率低
方案1
2.2 还原羧酸
方案
方案3
2.2 还原羧酸
1、n(CF3COOH) : n(RCOOH)= 1 : 1； 2、芳香族羧酸产率低(<30%)
采用比底物酸性更强的羧酸促进还原转化
方案4
2.2 还原羧酸
方案5 1、ZrCl4比ZnCl2具有更高的催化活性； 2、I2催化可实现-COOH、-COOMe的选择性还原。
碱土金属可 促进α,β-不 饱和酮的选 择性还原
2.9 还原醛和酮
α-烷基β酮酯还原
3-酮-2-甲基 酯/酰胺还原
2.9 还原醛和酮
1、高位阻酮生成醇 2、芳环上氯被还原
镧系 金属
-COOH，-NO2 -CONH2，-Cl -COOMe ，-CN
不受还原影响
2.9 还原醛和酮
镧系金属在促进化学、立体选择性上应用：
叠氮等基团的影响。
2.3 还原氨基酸
1、还原时，立体构型不变，未外消旋化 2、氨基酸及被保护的氨基酸均可被还原
2.3 还原氨基酸
Pentachlorophenol Boc
Boc保护基不受还原作用影响
2.4 还原酯基
（式1）
n(NaBH4) : n(ZnCl2) : n(叔胺) = 2 : 1 : 1 THF为最佳溶剂，醇中主要发生酯交换反应
二硝基还原成环反应机理
二硝基还原成环反应机理
二硝基还原成环反应机理主要有两种：
1.电化学还原反应机理：当二硝基物质在电解质溶液中受到还原电位的作用时，发生电化学还原反应。
具体机理如下：
先是在阳极上发生氧化反应：
NO2⁻ → NO3⁻ + e⁻
然后在阴极上发生还原反应：
NO3⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ → HNO2 + 2H2O
最后通过质子转移，生成一元亚硝胺（HNO）：
HNO2 + H⁺ → HNO + H2O
2.热反应机理：当二硝基物质受到高温作用时，发生热反应，生成环状化合物。
具体机理如下：
首先，二硝基物质发生裂解，生成游离的亚硝基自由基（NO）：
R-NO2 → R-NO + NO
然后，亚硝基自由基进一步反应，生成氮气（N2）和有机物自由基：
R-NO + NO → R-NO2 + N2
最后，有机物自由基在高温条件下进行环合反应，生成环状化合物：
R-NO2 + R' → 五元环
这些机理是二硝基还原成环的主要反应路径，具体反应条件和产物会根据具体的二硝基物质而有所不同。
第七章还原 一节
（reduction reaction）
一、还原反应定义：
在化学反应中，使有机分子中碳原子总的氧化态降低的反应 称为还原反应；即在还原剂的作用下，能使有机分子得到电子 或使参加反应的碳原子上的电子云密度增加的反应。（可看作 为有机分子中加氢或减少氧的反应）。
二、分类：
按 还 原 方 法
三、硼氢化钠还原羧酸机理
氢负离子还原机理
O R C OH + NaBH4 O 4 R C O B Na
3
O
4R
C
O
B3 Na + H2
+ 2NaBH4
4
RCH2O 2H2O
B3 Na + 2NaBO2
4RCH2OH + NaBO 2
O 机理：R C R
OBH3 Na
O ℃
NaBH4 -I2 95
℅
THF ,0-25
℃
CH3(CH2)8COOH
CH3(CH2 )8CH2OH
℅
4. 采用卡特缩合剂（BOP reagent）NaBH4体系可以很容易的实现羧酸的选择性还原， 而-NO2、-CN、-COOR等不被还原。
COOH
OH
BOP reagent NaBH4,THF
OH
陈宁等对ZrCl-NaBH4 体系还原羧酸作了系统 的研究，研究内容包括苯甲酸、月桂酸、水杨酸、 硬脂酸、已二酸等的还原，均获得了较高的收率。
3. 以NaBH4-I2体系还原羧酸时，室温条 件下反应，可以获得较高的收率。
需要注意的是，当苯环上为相邻的羧基 和脂基时，只有羧酸被还原。
COOH CO2Et NaBH4 -I2 THF ,0-25 OH CO2Et 82
第七章还原反应(精)
(69%)
(C=C取代基增多，氢化明显下降)
C7H7SO2NHNH2
CH2 CH CH2 S S CH2 CH CH2
△
C3H7SSC3H7 (93%)
(用其他方法还原多导致二硫键断裂)
2 均相催化氢化
OH (Ph3P)3RhCl / H2 / PhH
OH (90%)
CH3 O (Ph3P)3RhCl / H2
n-BuCH2CH2BH2
n-BuCH=CH2 b
(n-BuCH2CH2)2BH
n-BuCH=CH2 c
(n-BuCH2CH2)3B
反应速度:a>b>c
(2)
X
2 BH3 CH CH2
X
CH2 CH2 B + X
CH CH3
B
X=-OCH3 91%
9%
当X为供电子基时，更有利单硼化物生成
当烯烃碳原子上取代基数目相等时，取
Coupling
Pinacol Coupling
Blanc Reduction
• 溶解金属还原的一般过程：双电子化，双 质子化。
伯奇还原
金属钠溶解在液氨中可得到一种蓝色的溶液，它 在醇的存在下，可将芳香化合物还原成1，4-环己二烯 化合物，该还原反应称为伯奇还原。
Na NH3(l) C2H5OH
EtOH/HCl/H2O 93%
7%
EtOH/KOH 35-50% 65-50%
(2) 炔、烯的选择性加氢及立体化学
O
O
AcO
Pd / CaCO3 / H2
1kg / cm2, 450C
AcO H
(85%)
(避孕药双炔失磺酯中间体)
(位阻小的一面加氢)
还原反应机理
2021/4/18
36
9.2.3 催化转移氢化
O O CO CH 3
+ O
Pd-C/EtOH O
O OCOCH3
氢源是氢化芳烃、不饱和萜类及醇类，如环已烯、环已二烯、 四氢萘、α-蒎烯、乙醇、异丙醇、环已醇等。
用于还原不饱和键、硝基、氰基
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37
9.2.4 氢解
Ar
N
NH
Acid hydrolysis 2 H2O ,2 NaHSO4
ArNHNH
2
NO 2 Na 2SO3/NaHSO 3
SO3NaSO3Na
NHSO 3Na SO3Na H3+O
NH2 SO 3Na
HO
OH
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OH
17
(2)连二亚硫酸钠还原
O
HN
O
N
H
NO 2
Na 2S2O4/H2O
31
（3) 还原腈为伯胺
H3COH 2C O2N
CN
H2 / 5%Pd C / H2O HCl
H3COH 2C H2N
CH 2NH 2
H3C
N
Cl
(4) 还原酰卤成醛
ClOC
H2 / Pd BaSO4 / Tol / 喹林 硫
H3C
N
维生素B6中间体
OHC
H3CO 2021/4/18
OCH 3
r.t., 2h
Cl
抗真菌药芬替康唑中间体 Cl
CH 2 N
O
HN
S
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KBH 4/NaOH/EtOH
CH 2 N
OH
HN
S
苯环还原成环己烷的条件(3篇)
第1篇一、引言苯环作为一种重要的有机化合物，在化工、医药、农药等领域具有广泛的应用。
然而，苯环具有强烈的化学活性，容易发生氧化、聚合等反应，因此，苯环的还原成为研究热点。
苯环还原成环己烷是苯环的一种重要还原反应，具有广泛的应用前景。
本文将从苯环还原成环己烷的反应机理、反应条件等方面进行探讨。
二、苯环还原成环己烷的反应机理苯环还原成环己烷的反应机理主要包括以下两种：1. 邻位加成反应：在催化剂的作用下，苯环的邻位碳原子与氢原子发生加成反应，生成环己烷。
该反应机理主要发生在高温、高压、催化剂存在的情况下。
2. 烯烃加成反应：在催化剂的作用下，苯环的碳碳双键与氢原子发生加成反应，生成环己烷。
该反应机理主要发生在催化剂表面，具有较低的能耗。
三、苯环还原成环己烷的反应条件1. 催化剂催化剂在苯环还原成环己烷的反应中起着至关重要的作用。
常用的催化剂有：（1）金属催化剂：如镍、钴、钼等。
金属催化剂具有活性高、选择性好的特点，但易受毒化，使用寿命较短。
（2）酸性催化剂：如硫酸、磷酸等。
酸性催化剂具有较好的活性，但选择性较差，容易产生副产物。
（3）非金属催化剂：如钯、铂等。
非金属催化剂具有较高的活性，选择性较好，但成本较高。
2. 反应温度反应温度对苯环还原成环己烷的反应速率和选择性具有重要影响。
一般而言，随着反应温度的升高，反应速率加快，但选择性会降低。
因此，在实际生产中，应根据具体反应条件选择合适的反应温度。
3. 反应压力反应压力对苯环还原成环己烷的反应速率和选择性也有一定的影响。
一般来说，随着反应压力的增大，反应速率加快，选择性提高。
但过高的压力会导致设备成本增加，能耗增大。
因此，在实际生产中，应根据反应条件和设备承受能力选择合适的反应压力。
4. 反应时间反应时间对苯环还原成环己烷的反应效果具有重要影响。
随着反应时间的延长，反应物逐渐转化为产物，但过长的反应时间会导致副反应增多，能耗增大。
因此，在实际生产中，应根据反应条件和设备承受能力选择合适的反应时间。
锌冰醋酸还原机理
锌冰醋酸还原机理锌冰醋酸还原反应是一种常见的化学反应，也是我们日常生活中常见的现象之一。
在这篇文章中，我们将探讨锌冰醋酸还原的机理，并解释为什么会发生这样的反应。
让我们了解一下锌和冰醋酸的性质。
锌是一种金属元素，具有良好的导电性和导热性。
而冰醋酸是一种有机酸，具有腐蚀性和刺激性。
锌冰醋酸还原反应的机理如下：1. 锌与冰醋酸发生反应时，锌离子（Zn2+）和冰醋酸根离子（CH3COO-）会相互作用，产生氧化还原反应。
2. 在这个反应中，锌原子失去了两个电子，被氧化成锌离子（Zn2+）。
而冰醋酸根离子（CH3COO-）接受了这两个电子，被还原成乙醇（CH3CH2OH）。
3. 锌离子会与水分子结合形成氢氧化锌（Zn(OH)2）。
同时，乙醇会与水分子形成乙醇溶液。
4. 氢氧化锌在水中会继续发生水解反应，生成氢氧化锌的水合物离子（Zn(OH)2(H2O)2）和氢氧根离子（OH-）。
锌冰醋酸还原反应的机理可以总结为：锌原子失去电子被氧化为锌离子，冰醋酸根离子接受电子被还原为乙醇。
同时，锌离子与水反应生成氢氧化锌的水合物离子和氢氧根离子。
为什么会发生这样的反应呢？这是因为金属和酸性物质之间的反应是一种常见的氧化还原反应。
在这个反应中，锌原子失去了电子，被氧化成锌离子。
而冰醋酸根离子接受了这些电子，被还原成乙醇。
锌冰醋酸还原反应也与溶液中的离子和分子之间的相互作用有关。
锌离子和冰醋酸根离子在溶液中会发生离子间的化学反应，形成氢氧化锌和乙醇。
总结一下，锌冰醋酸还原反应是一种常见的化学反应，通过锌离子和冰醋酸根离子之间的氧化还原反应发生。
锌原子失去电子被氧化为锌离子，而冰醋酸根离子接受电子被还原为乙醇。
这个反应在溶液中还会产生氢氧化锌和乙醇溶液。
这个反应的发生是由于金属和酸性物质之间的氧化还原反应以及离子和分子之间的相互作用。
通过深入理解这个反应的机理，我们可以更好地理解化学反应的本质，并将其应用于实际生活中。
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第一阶段： 100~105℃
12~13%NaOH 还原
第二阶段： 90~95℃
9%NaOH
还原
第三阶段： 50℃
稀盐酸
转位
第四阶段：
稀硫酸及硫酸钠 成盐析出
2020/12/6
8
二、锌粉其它还原
(1) 锌粉将硝基还原为氨基
NH2
NO 2 Zn/NaOH
C2H5O H,re1hf lux,
NH2 NH2
C2H N
K4 B /N HaOH/EtOH C2H N
O H N S
O H H N S
2020/12/6
驱虫药左旋咪唑中间体
14
还原剂的影响：
4 A r N O 2 6 N a 2 S 7 H 2 O 4 A r N H 2 3 N a 2 S 2 O 3 6 N a O H
A r N O 2 N a 2 S 2 H 2 O A r N H 2 N a 2 S 2 O 3
12
9.1.2 含硫化合物还原剂
一、用硫化碱的还原
硫化钠 硫氢化钠 多硫化钠 铵类硫化物 硫化铁
还原芳香族硝基 ——齐宁（Zinin）还原
A r N O 2 6 S 2 7 H 2 O 4 A r N H 2 3 S 2 O 3 2 6 O H
电子供给者 硫化物
质子供给者 水或醇
S
NO 2
S3 N O S3 a N Oa
NHS 3NO a
N2aSO 3/NaH3SO
SO 3NaH3+O
NH2 SO 3Na
HO 2020/12/6
OH
OH
ห้องสมุดไป่ตู้16
(2)连二亚硫酸钠还原
O
HN
O
N
H
NO 2 N2aS2O4/H2O
30~33C,1h
COOH
O
HN
O
N
H
NH2 COOH
抗凝血药莫哌达醇（mopidamol）中间体
2 2
S0S2S22
2020/12浓/6 度较稀时是一个双分子反应过程
13
OH CH3
CH
OH CH3
CH
O
C l
KB4/H EtOH
reflux
HO
避孕药炔诺酮中间体
O
Na 4 /B C 3 O H HH
C2 C Hl
r.t.,2h
C l
O H C2 C Hl
C l
抗真菌药芬替康唑中间体 C l
8 5 C
H 2 N
C H 3 C H 3 NCN
C H 3
驱虫药甲氨基苯脒中间体
HO
NN
OH
SnCl2/HCl
H2N
OH
2020/12/6
11
NO2 F
3. 实例分析
NH2 F
F
F
CH3(CH2)4COCH3
Na CH3(CH2)4CHCH3 OH
Sn/HCl
O2N
COOH
H2N
COOH
2020/12/6
O
N O
Z n 2 H ,5 )(O C CH COOH
HC0 l(C g)
C2 C H 3H
N O
CH CO C2 C H 3H
抗凝血药吲哚布芬（Indobufen）
2020/12/6
10
（4）锡和二氯化锡作为还原剂
在酸性条件下可还原硝基成氨基
O 2 N
C H 3 C H 3 NCN
C H 3
Sn/HCl
碱度的影响 取代基的影响
OCH3
NO2
OCH3 NH2
NO2
NO2
还原过程 2020/12/6
部分还原、完全还原
15
二、用含氧硫化物的还原
亚硫酸盐 连二亚硫酸钠
(1) 亚硫酸盐还原
亚硫酸盐可将硝基、亚硝基、羟胺基、偶氮基还原成 氨基，将重氮盐还原成肼。
A rN 2H S O 4 2 N H a 2 H S O S O 4 3ArN N H 2 A H c i2 d O ,h y 2 d N ro a lH y s S iO s 4 A rN H N H 2
亚硝基、羟胺化合物
氧化偶氮化合物
氢化偶氮化合物
联苯胺系化合物
C 6 H 5 N H 2 N H 2 C 6 H 5 s l o w N H 2 C 6 H 4 C 6 H 4 N H 2
k[A rN H N H A r][H ]2
2020/12/6
7
2 A r N O 2 5 Z n H 2 O A r N H N H A r 5 Z n O
抗组胺药奥沙米特（oxatomide）中间体
(2)锌还可将醛或酮还原成醇
O C
Zn/ NaO H
C 2 H 5 O H ,7 0 ~ 7 4 C ,2 h
O H CH
钙拮抗剂盐酸马尼地平（manidipine）中间体
2020/12/6
9
酸性条件下
还原醛基、酮基为甲基或亚甲基
Clemmensen反应
NH
H
Ar NH2
2
（1）铁和低价铁盐为还原剂
4 A r N O 2 9 F e 4 H 2 O 4 A r N H 2 3 F e 3 O 4 电解质 介质 化学结构与反应活性
铁的品质和用量 过程与特点
O 2 N 2020/12/6
Fe4 C /N l H
CHCN
9 5 C ,1 .5 h
CH C 2 C HOOEt
CH C 2 C H 2 O HH
202P 0/12/6h
8 5 ~ 9 0 C ,1 ~ 2 h
Ph
4
（3）锌和锌汞齐作为还原剂
一、强碱性介质中锌粉还原 亚硝基、羟胺化合物
氧化偶氮化合物
+ + ArNOArNHOH ArN=NHA 2Or
副反应
O
+ 3 ArNHOH ArN=NArN2H
还原反应机理
2. 反应机理及影响因素
CO+ M
M-e CO M
H CO M
H C OH
O Ar N
O
Fe-e
O Ar N
H
O
Ar N
Fe-e
O
Ar N
O
OH
OH
H _H2O
Fe-e
H
Ar N O
Ar N O
Fe-e Ar N OH
A20r20/1N2/6 OH
H
Ar
H N
Fe-e OH
Ar
H
NH
Fe-e Ar
2020/12/6
17
O
+ + ArNHOH2 H
ArN 2 HH2O
2020/12/6
5
一、强碱性介质中锌粉还原
亚硝基、羟胺化合物
氧化偶氮化合物
氢化偶氮化合物
+ ArN=N2H A 2r
O
+ ArNHNHH2 A Or
副反应：
+ ArN=3 N H 2Ar
2020/12/6
O
+ 2Ar2 NH H 2O
6
一、强碱性介质中锌粉还原
C H 3
H 2 N
CH C H 3
消炎药苯恶洛芬中间体
3
（2）钠和钠汞齐作为还原剂
Birch反应 芳香族化合物
液氨
H3C OH
非共轭二烯
H3C OH
Li/N 3/E H 2O t
40C,30min
H
H3CO
H3CO
Bouveault-Blanc反应： 羧酸酯 金属钠+无水乙醇 伯醇
Ph
Na/EtOHP /A hcOEt