硼烷还原羧基的反应速度
药明内部讲义.pdf
O
O
H2O dioxane
F O NH
BO
reflux
F
Patent; US6958330 B1 (2005/10/25)
带着酯基底物的 Suzuki 偶联反应示例
OH
F
Br
B OH
Pd(dppf)Cl2
MeO2C
F
Na2CO3, DCM, reflux MeO2C
Patent; US2002/55631 A1 (2002/05/09)
X G
(RO)2B-B(OR)2
Pd(dppf)Cl2 KOAc
DMSO, 80℃
B(OR)2 G
1. 溶剂：在极性溶剂里此偶联反应的产率可以得到很大的提高：DMSO≥ DMF > dioxane > toluene。
2. 碱：经过验证，KOAc 是应用于这个反应最合适的碱，其他的如 K3PO4 或 K2CO3 这些碱性略强的碱会进一步使原料芳基卤发生自偶联反应的结果。
-加成反应生成 Pd(II) 的络合物，然后与活化的硼酸发生金属转移反应生成 Pd(II)的络合物，最后进行还原-消除而生成产物和 Pd(0)。
1.3 Suzuki 反应的特点及研究方向 这类偶联反应有一些突出的优点：1.反应对水不敏感；2.可允许多种活性官
能团存在；3.可以进行通常的区域和立体选择性的反应，尤其是，这类反应的无 机副产物是无毒的并且易于除去，这就使得其不仅适用于实验室而且可以用于工 业化生产。
三氟甲基磺酸酯和芳基硼酸的偶联反应有时候会因为在反应初期, 催化剂 配体 PPh3 容易和 Triflate 反应, 从而导致催化剂分解破坏为钯黑。如果在反应体 系中加入和催化剂等当量的 LiBr 或 KBr 就足以阻止这种分解反应。
羧酸及羧酸酯的还原方法
羧酸及羧酸酯的还原⽅法羧酸及羧酸酯的还原是有机化学中的⼀类重要反应，有着⼴泛的⽤途。
羧酸酯⼀般来说⽐较容易还原成伯醇，常⽤⽅法为氢化铝锂、硼氢化钠、硼氢化锂等。
⽽羧酸的活性⽐羧酸酯低得多，是种较难还原的物质，常⽤氢化铝锂作为还原剂。
但是，氢化铝锂作为还原剂，选择性较差，容易将底物种其它官能团还原掉。
硼烷还原也是⼀种还原羧酸的重要⽅法，对于脂肪酸和多数芳⾹酸有很好的还原效果，但对于某些芳⾹酸来说反应速度很慢甚⾄不反应。
近来，羧酸及羧酸酯的还原研究有了迅速发展，不断有新的还原⽅法被发现。
本⽂结合本实验室近⼏个⽉来进⾏的多种羧酸及羧酸酯的还原，对⼀些羧酸及羧酸酯的还原体系作⼀简单概括。
1. 羧酸酯的还原羧酸酯⼀般来说⽐较容易还原成伯醇，常⽤⽅法为氢化铝锂、硼氢化钠、硼氢化锂等，也可以⽤Na-EtOH 体系，但是后者⽬前只是在⼯业上⼴泛应⽤，实验室中已经很少采⽤。
1.1 氢化铝锂还原羧酸酯成醇氢化铝锂是还原羧酸酯的常⽤试剂。
但是，该试剂能还原多种官能团，因此选择性较差。
但可以通过降低反应温度、加⼊⽆⽔AlCl3、⽤烷基或烷氧基取代氢化铝锂的氢原⼦等⽅法降低氢化铝锂的还原能⼒，从⽽实现选择性还原。
实验中我们遇到⼀个如下的杂环进⾏还原。
⽤NaBH4、LiBH4 进⾏还原，原料很快反应完了，但是杂环同时也被还原了，降低温度则不反应。
尝试将酯⽔解成酸后⽤BH3·Me2S 进⾏还原，回流很久也不反应。
后来尝试⽤LiAlH4 在零下20 度时进⾏还原，取得了⽐较理想的效果，杂环和硝基都得到了保留，只有酯基被还原。
1.2 硼氢化钠还原羧酸酯成醇NaBH4 还原羧酸酯是我们常⽤的⽅法，因为该反应操作简单⽽且⽐较安全，对⽆⽔条件要求不是很苛刻，活性⾼的底物⼏个⼩时即可反应彻底。
但由于硼氢化钠还原性不够强，有些活性较低的底物室温下过夜也只能反应⼀部分，这时就需要加热回流。
1.3 NaBH4/I2、NaBH4/AlCl3、NaBH4/ZnCl2 体系还原羧酸酯成醇单纯使⽤NaBH4 还原酯的效果较差，但是加⼊单质碘或Lewis 酸如AlCl3、ZnCl2、BF3 后可使NaBH4 的还原能⼒⼤⼤提⾼，甚⾄某些活性较低的酯也可以顺利还原。
醇的制备
药明康德内部保密资料
Page 2 of 61
经典合成反应标准操作—醇的制备
药明康德新药开发有限公司
1．羧酸酯和羧酸还原为醇 1.1 羧酸酯还原成醇 羧酸酯一般来说较易被还原伯醇，其常用的方法为金属钠和醇 Na-EtOH；金属氢化 物如氢化铝锂(LAH), 硼氢化钠（钾）等。其中金属氢化物是最为常用的还原剂。 1.1.1 金属钠和醇为还原剂（Bouveault-Blanc 反应） 本反应是将羧酸酯用金属钠和无水醇直接还原生成相应地伯醇， 主要用于高级脂肪 羧酯的还原。 由于催化氢化和氢化铝锂的广泛应用，此法在实验室中已经很少采用，但是因为其 简便易行，在工业上仍然广泛应用。Bouveault-Blanc 反应的历程可能如下：
O R O + Na O R C O OH O R O
Na
O R C H O
O R OH
Na
O R C H
OH R
H O H
Na
H R H O
H
H R H OH
1.1.1.1 金属钠和醇为还原剂（Bouveault-Blanc 反应）示例 1
O n-C11H23 OEt Na,EtOH toluene n-C11H23 OH
1.1.2 金属氢化物为还原剂 羧酸酯用 0.5 mol 的氢化铝锂还原时，可得到伯醇。
O R O R' O R H
LiAlH4 LiAlH4ຫໍສະໝຸດ O RAlH3 R
O
H
-R'OH
O R' O R AlH3
O R'
R
OH
如仅用 0.25mol 并在低温下或降低氢化铝锂的还原能力， 可使反应停留在醛的阶段。 降低氢化铝锂还原能力可以提高还原反应的选择性。常用的的方法是加入不同比例 的无水三氯化铝或者加入计算量的醇，取代氢化铝锂中 1-3 个氢原子而成铝烷、或烷氧 基氢化铝锂。如用烷氧基氢化铝锂还原α,β-不饱和酯到α,β-不饱和醇，若单用氢化铝 锂还原，则得到饱和醇。 单纯使用氢化硼纳纳还原酯效果较差，若在 Lewis 酸如 AlCl3,ZnCl2 存在下，还原 能力大增，可顺利的还酯，甚至可还原某些羧酸。 由氢硼化钠和酰基苯胺在α-甲基吡啶中反应，生成的酰苯胺氢硼化钠是还原酯的 有效试剂。其优点：反应操作简便，不需要无水条件，反应选择性好。
羧酸的还原方法_李媛
羧酸的还原方法李 媛 张 萍 董玉环# 周 蕾 王亚英(河北师范大学化学系 石家庄 050016; #唐山师范学院化学系 唐山 063000)李 媛 女,44岁,教授,从事有机合成研究。
河北省自然基金资助项目(200154)2001-09-13收稿,2001-11-28修回摘 要 羧酸的还原是有机化学中的一类重要反应,有着广泛的用途。
氢化铝锂是还原羧酸的常用试剂。
但是,该试剂能还原多种官能团,因此选择性较差。
近年来,化学工作者研究并报道了许多新的还原方法,如用NaB H 4 I 2、NaB H 4 H 2SO 4、NaBH 4 B OP 体系等还原羧酸成醇以及还原羧酸成醛的特殊方法。
本文拟对这些新的研究进展作一介绍。
关键词 还原反应 羧酸 醇 醛A bstract The reduction of carboxylic acid is an important reaction in organic chemistry and has extensiveapplication in organic synthesis .Lithium aluminium hydride is commonly used to effect this reaction ,but many otherfunctional groups are also reduced by this reagent ,so the reagent is a poor chemoselective one .Recently ,several newreductive methods of carboxy lic acids ,includin g the reduction of carboxylic acid with NaBH 4 I 2,NaB H 4 H 2SO 4,NaB H 4 BOP reagent s y stems and some special methods of reduction of carboxylic acids to aldehydes have been studiedand reported .The progress in the field is reviewed .Key words Reductive reaction ,Carboxylic acid ,Alcohols ,Aldehydes羧酸还原是有机合成的重要反应之一。
有机合成 - 第八章还原反应
O O excess LiAlH4 THF, 55
O
CH2OAl OAl
O
H3+O, 15℃
25℃ LiAlH4
CHO OAl
LiAlH4
O
O
O CH2OAl
CH2OAl
H3+O
CH2OH CH2OH
3）腈的还原
CH2CN
LiAlH4
CH2CH2NH2
4）硝基化合物的还原
H2 H
H3C C
C CH3
THF, 78℃ 60%
H OH CH3
(R)
(98%ee)
Li (t-BuO)3AlH 位阻较大，可选择性还原位阻小的一边。
H O
OH +
A
OH H
B
LiAlH4/(C2H5)2O LiAl(t-OBu)3H/THF
A/B=1 A/B<1
二、硼氢化钠
O
H3B H
B1 C
CH3 CH3
H3B OCH(CH3)2
1. 氢气（H2, 加氢反应） 2. 金属氢化物（NaBH4, LiAlH4, BH3，Metal
hydrides） 3. 金属（Metal，Na，K，Zn） 4. 低价金属盐（如：TiCl3，TiCl2） 5. 非金属 (如：N2H4，Me2S，Ph3P)。
8.1 催化氢化（加氢反应）
一 概论
对于有机化合物的还原来讲，催化氢化是一种广泛 应用的技术。反应是在催化剂的存在下，于氢气的环境 中通过搅拌或震荡化合物的溶液而进行的。 1. 催化氢化的类型
O
Cu/Al2O3,PhMe H2,363K
O 81%
COOC2H5
H2, Raney镍 50℃, 10.13MPa
硼烷四氢呋喃还原羧基后处理
硼烷四氢呋喃还原羧基后处理硼烷四氢呋喃还原羧基后处理是一种有机合成中常用的化学反应，其主要目的是将羧基还原为醇基。
在这个过程中，还需要进行一些后处理步骤，以确保产物的纯度和稳定性。
一、硼烷四氢呋喃还原羧基反应硼烷四氢呋喃还原羧基反应是一种常用的化学反应，其反应方程式如下：R-COOH + BH3-THF →R-CH2OH + B(OH)3 + THF该反应通常使用硼烷四氢呋喃（BH3-THF）作为还原剂，将羧基还原为醇基。
反应的条件一般为室温下进行，反应时间为数小时至数天不等。
二、产物的提取和纯化在反应完成后，需要将产物从反应混合物中提取出来，并进行纯化。
一般来说，产物可以通过萃取、结晶、蒸馏等方法进行提取和纯化。
萃取可以通过选择合适的溶剂来实现，将产物从反应混合物中提取出来。
结晶则是将产物溶解在合适的溶剂中，然后通过降温或加入沉淀剂等方法使其结晶出来。
蒸馏则是将产物通过升温使其挥发出来，然后在冷凝器中收集。
三、产物的表征和鉴定在提取和纯化完成后，需要对产物进行表征和鉴定，以确定其结构和纯度。
常用的表征方法包括核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）、质谱（MS）等。
核磁共振是一种常用的表征方法，可以用来确定产物的结构和纯度。
红外光谱则可以用来确定产物中的官能团和化学键。
质谱则可以用来确定产物的分子量和分子式。
四、产物的保存和储存在表征和鉴定完成后，需要将产物保存和储存起来，以确保其稳定性和纯度。
一般来说，产物可以通过冷冻干燥、真空干燥、密封保存等方法进行保存和储存。
冷冻干燥是将产物冷冻后，通过减压将其中的水分去除，从而使其变为干燥的粉末状。
真空干燥则是将产物放置在真空中，通过减压将其中的水分去除。
密封保存则是将产物放置在干燥的密封容器中，以防止其受到空气和水分的影响。
总之，硼烷四氢呋喃还原羧基后需要进行产物的提取和纯化、表征和鉴定、保存和储存等步骤，以确保产物的纯度和稳定性。
硼氢化钠还原羧酸机理详细解释
反应的第一步是羧酸与NaBH4发生氧化还原反应，生成氢气。
由于每摩尔NaBH4中含有4mol 氢负离子，因此羧酸与NaBH4的物质的量之比为1:4。
值得一提的是，第一步的产物中，硼原子的三个电子完全失去，而每个氧原子得到一个电子，形成上述离子型化合物。
反应第二步，NaBH4还原第一步产物中羧酸的羰基，生成RCH2O-离子，并且每摩尔原料消耗2mol NaBH4。
而图中波浪线所标示的断裂的C—O键的O原子与B原子以及Na+生成NaBO2（偏硼酸钠）。
而还原产物水解，水中H+加到RCH2O-离子上生成醇，而剩余的O2-与B3+以及Na+生成NaBO2。
以上解释，仅供参考，不足之处请不吝赐教，相互学习，共同进步！！！。
烷基羧酸脱羧硼化
烷基羧酸脱羧硼化1.引言1.1 概述烷基羧酸脱羧硼化是一种重要的有机合成反应，通过该反应可以合成具有多种生物活性和烷基功能化合物。
烷基羧酸在化学反应中经常被用作重要的中间体，因其具有丰富的官能团和化学活性。
然而，烷基羧酸脱羧反应的产物往往仅包含一个烷基化基团，限制了其在有机合成中的应用。
为了进一步拓宽羧酸的反应活性，近年来研究者们开始将硼化反应引入到烷基羧酸脱羧反应中。
硼化反应作为一种常见的有机合成方法，在有机和无机化学领域中有着广泛的应用。
硼化反应可以将有机化合物的羰基碳-氧键和羧基碳-氧键同时转化为碳-硼键，进而合成含硼化物的化合物。
通过硼化反应，烷基羧酸的反应活性得到了进一步提高，产物可以拓宽化合物的结构多样性。
此外，硼化反应还可以引入硼基团，为后续的功能化修饰和反应提供了更多可能性。
本文的目的是系统总结烷基羧酸脱羧硼化的研究进展，探讨该反应的机理、影响因素及其在合成化学中的应用。
首先，我们将介绍烷基羧酸脱羧反应的基本原理和反应条件。
然后，我们将重点讨论硼化反应在烷基羧酸脱羧中的应用，包括反应的催化剂、底物适用性和反应条件的优化。
最后，我们将总结烷基羧酸脱羧硼化的研究结果，并展望未来该领域的研究方向。
通过对烷基羧酸脱羧硼化的深入研究，我们有望进一步拓宽有机合成反应的应用范围，开发出更多具有生物活性和烷基功能的化合物。
这对于药物研发、材料科学和有机合成化学等领域具有重要的意义。
随着合成方法和技术的不断改进和创新，烷基羧酸脱羧硼化有望成为有机合成化学中的重要研究方向，为化学研究和应用带来更多的突破和发展。
文章结构部分的内容可以是：文章结构如下：第一部分：引言- 1.1 概述- 1.2 文章结构- 1.3 目的第二部分：正文- 2.1 烷基羧酸脱羧反应- 2.2 硼化反应第三部分：结论- 3.1 总结研究结果- 3.2 展望未来研究方向在引言部分，我们将首先概述烷基羧酸脱羧硼化的背景和意义，并介绍该领域的相关研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
） HN NH
HC NH2
1.3 还原反应的意义
• 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， • 可实现多种官能团转化，在药物合成中应用广泛。
意 义 ： NO2
NH2
O C
OH C H C C CH CH OH
1.3 还原反应的主要内容
• 本章主要内容： • 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及氢解等; • 催化多相加氢等大工业生产常见还原过程。
• Reduction, part of a reduction-oxidation (redox) reaction where oxygen is being removed from a compound.
• SUM: 增加氢或减少氧。 • Versus: • Oxidation: 增加氧或减少氢。
3.2 烯烃的化学还原
3.2.1 多相催化氢化法 （催化剂 Ni , Pd , Pt ）
•① 镍为催化剂 •RNi(Raney Ni)(活性Ni):
Al-Ni+NaOH H2O Na2AlO4+Ni+H2↑
The method is also suitable for alkynes！
② 钯(Pd)为催化剂
钯黑 PdCl2+H2 Pd↓+HCl Pd(黑 色 粉 末 )
PdCl2+HCHO+NaOH
Pd↓+HCOONa+NaCl+H2O
载 体 钯 ： 加 入 载 体 （ 活 性 炭 、 CaCO3、 BaSO4、 硅 藻 土 、 Al2O3) 增大比表面，增大活性
钯C（Pd/C)
Lindlar(林德拉）催化剂 Pd/BaSO4/喹啉 炔 Lindlar 烯
2 催化加氢
催化加氢种类
反应特点
多相催化加氢
催化转移氢化
均相催化加氢
2.1 多相催化加氢
• 多相催化加氢可完成从酰卤、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，若底物中有多个活性基团， 存在选择性。 • 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（表1）。
(NH4 )2PtCl6 + 4NaNO3
PtO2 + 4NaCl + 2NH4Cl + 4NO2 + O2
多相氢化因素
a 催化剂： 活性高 稳定性 不易中毒,再生 10%～15%被催化物质质量 用量 Ni Pd/C 1%～5%被催化物质质量 Pt 0.5%～1%被催化物质质量
载体： 为增大催化剂的表面在催化剂制备中加入的多孔物质
2.2 催化转移氢化
• 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、 α-蒎烯和异丙醇等。 • 催化剂的种类： • 钯黑或钯/碳：常用， • 铂和铑：的活性较低， • 镍：一般用于醇作氢源的反应。
催化转移氢化的应用范围
• 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。
The method is also suitable for al Na2PtCl6 + 2HCl + 6NaOH H2 PtCl6 + NaBH4 载体铂 PtO2 Adams Pt
亚当斯催化剂: Butcaine
Pt + 2HCOONa + 6NaCl + 4H2O
表2 一些催化转移氢化应用实例
2.3 均相催化加氢
• 主要特点： • 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。 • 常见配体：Cl，CN，PPh3，CO和胺等给电子体。 • 常见催化剂：
Catalyst：一般为第VIII族过渡元素Rh，Ru，Ir，Co以及Pt等的配合物。
均相催化在药物合成中应用
• 选择性还原碳-碳双键 • 常用均相催化剂的应用范：
3 不饱和烃的还原
• 烯烃、炔烃和芳烃可还原为饱和烃，前两者反应 活性大于后者。
底物结构类型
烯烃
炔烃
芳烃
催化加氢 条件苛刻
催化加氢
化学法
3.1 烯烃的化学还原：硼氢化反应
• 硼烷与碳-碳双键加成，生成烷基硼烷的反应称为 硼氢化反应，所得硼烷经酸性水解可得饱和烃， 是烯烃化学还原的主要方法。
表1 不同官能团加氢难易顺序(易→难)
表1 不同官能团加氢难易顺序(易→难)
表1 不同官能团加氢难易顺序(易→难)
多相催化加氢反应示例
• 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。 • Example：Finasteride 中间体的合成。
第七章 还原反应
Chapter 7 Reduction Reaction
Email: mengge@ :8080/web/mengge 2011,05,15,18,22
1 概述 Introduction
• 1.1 还原反应的定义： • 在化学反应中，使有机物分子中碳原子总的氧 化态降低的反应称为还原反应。
3.1 烯烃的化学还原：硼氢化反应
• 由于空间障碍影响, 硼烷的三个氢被取代的难度 依次增加, 可据此合成一取代和二取代硼烷作还 原剂, 具更好选择性。 • 硼氢化加成时，硼加到低取代碳上，如果取代度 相同，产物分布则主要受空间障碍影响。
3.1 烯烃的化学还原：硼氢化反应
• 硼氢化反应选择性好，其产物可氧化水解为醇， 在药物合成中应用广泛(机理略)。 • 硼氢化钠/乙酸也可直接硼氢化烯烃，其硼氢化的 活性物种是硼氢化钠和乙酸反应形成的配合物。
•1.2 还原反应的分类
分 类 催 化 氢 化 多 相 催 化 氢 化 （ d轨 道 Co,Rh,Pd,Pt…) H2↑ 均 相 催 化 氢 化 （ 将 催 化 剂 变 为 络 合 物 ） 两 相 H2↑/液 相 TTC 转 移 氢 化 （ 采 用 有 机 氢 源 H2NNH2·H2O 无机还原剂 化学还原 有机还原剂 KBH4 NaBH4