第七章 还原
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药物合成反应_第七章_还原反应
肼NH2-NH2或二酰亚胺NH=NH，可选择性还原非极性重键（如C=C、碳碳叁键、N=N）， 而不影响极性重键（如C=N、腈基、硝基等）。
Ph
C
C
Ph
NH2 NH2 Cu2 + 空气
Ph CH2CH2 Ph
(80%)
烯 ︑ 炔 烃 的 还 原
C7H7SO2NHNH2 CH2 CH CH2 S S CH2 CH CH2 △ C3H7SSC3H7
硝基可被还原为氨基，常用的条件为铁粉+酸、锌或锡+酸、硫化物（如Na2S，Na2S2等）。
O2N
C C C H H O COOEt Fe/HOAc EtOH+H2O NO2
NH2 COOEt
Fe/NH4Cl
H2N
C C C H H O NH2 Na2S
NH2
NO2
硝 基 的 还 原
NO2 NH2
NO2
NaBH4-AlCl3不影响硝基；
HOOO (CH2)4 COOEt
B2H6 / THF -18 C, 10h
0
HOCH2 (CH2)4 COOEt
(88%)
硼烷或乙硼烷与羧基反应最快，如果控制低温和用量，可选择性优先还原羧基而不影响硝
基、卤素、酰卤、氰基、酯基、醛、酮等，选择性非常优秀。
4
硝基的还原 肟和亚甲胺的还原 偶氮、叠氮的还原
OH
NO2
饱 和 醛 酮 的 活 性 大 于 α,β-不 饱 和 醛 酮
2
醇铝为还原剂（Meerwein-Ponndorf-Verley反应）
在异丙醇铝中，醛、酮被还原为醇，取而代之的是异丙醇被氧化为丙酮；此反应可看做是 Oppenauer氧化的逆反应。
第七章还原反应7课件1
N
LiAlH4 LiBH4 NaBH4 KBH4
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
－
＋
－
－
－
＋
＋
＋
＋
＋
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＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋2)
＋2)
+
+
+
+
RSSR 或 RSO2Cl
RSH
+
+
+
+
1). 脂肪族(RCOOR1)被还原成RCH2OH＋R1OH 2). 还原成氧化偶氮化合物Ph-N=NPh
2+02表4年示8月能1日还星期原四，－
原
CN
实
例
CH2CN N
Cl
COOH
CH2NH2 Cl
供氢体
2024年8月1日星C期H四=CHCOOCH3
催化 剂
Pd
产物 CH3CH2(CH2)5CH3
收率 ％
70
Pd
CH3CH2CH2Ph
90
Pd-C H2N
COCH3 98
Pd-C Pd-C
O2N
80 NH2
CH3
90
Pd-C N
Pd-C H
CH2CH3
所有非均相催化反应都在催化剂表面进行
影响催化反应的因素：反应物的浓度、反应温度、压力、 搅拌、催化剂的表面面积、助催与中毒现象等
非均相催化反应的过程：五个连续步骤
1). 作用物分子向催化剂界面扩散 2). 作用物分子在催化剂表面吸附(物理吸附和化学吸附) 3). 作用物分子在催化剂表面进行化学反应 4). 产物分子在催化剂表面解吸 5). 产物分子在从催化剂界面向介质扩散解吸
LiAlH4 LiBH4 NaBH4 KBH4
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RSSR 或 RSO2Cl
RSH
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1). 脂肪族(RCOOR1)被还原成RCH2OH＋R1OH 2). 还原成氧化偶氮化合物Ph-N=NPh
2+02表4年示8月能1日还星期原四，－
原
CN
实
例
CH2CN N
Cl
COOH
CH2NH2 Cl
供氢体
2024年8月1日星C期H四=CHCOOCH3
催化 剂
Pd
产物 CH3CH2(CH2)5CH3
收率 ％
70
Pd
CH3CH2CH2Ph
90
Pd-C H2N
COCH3 98
Pd-C Pd-C
O2N
80 NH2
CH3
90
Pd-C N
Pd-C H
CH2CH3
所有非均相催化反应都在催化剂表面进行
影响催化反应的因素：反应物的浓度、反应温度、压力、 搅拌、催化剂的表面面积、助催与中毒现象等
非均相催化反应的过程：五个连续步骤
1). 作用物分子向催化剂界面扩散 2). 作用物分子在催化剂表面吸附(物理吸附和化学吸附) 3). 作用物分子在催化剂表面进行化学反应 4). 产物分子在催化剂表面解吸 5). 产物分子在从催化剂界面向介质扩散解吸
第七章还原 一节
第七章 还原反应
（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
（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)
第七章 还原反应
第七章 还原反应
• 一、概述 • 1．定义: 在化学反应中，使有机物分子中碳原子总的氧
化态降低的反应称还原反应。 • 在还原剂的作用下，使有机物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称还原反应。 • 有机分子增加氢或减少氧的反应。
3．应用
意义： NO2
O
NH2
C
OH
C
CC
H
CH CH OH
10036,U.S.A
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原1多相催化氢化
多相氢化因素:
a 催化剂：活性高 稳定性 不易中毒,再生 用量 Ni 10%～15%被催化物质质量 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
氯霉素
Ph
C H
C H
CHO Al(OEt)3 Ph EtOH
C H
C H
CH2OH
还原有选择性
第四节 羧酸及其衍生物的还原二酯及酰胺的还原1 酯还原成醇
1 酯还原成醇
①金属复氢化合物为还原剂
(a)LiAiH4 O
R C OR' + LiAiH4
R
OAlH3 C OR'
-AlH3(OR')
H
酯:LiAiH4=1:0.5
Al-Ni+NaOH H2O Na2AlO4+Ni+H2↑
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原1多相催化氢化
亚当斯1889年生于美国波士顿，1908年毕业于哈佛大学，曾 在柏林Ｅ·费歇尔实验室从事博士后研究工作。这一年的国外学习为 他以后一生的事业奠定了基础，使他成长为美国化学界最有代表性的 人物之一
• 一、概述 • 1．定义: 在化学反应中，使有机物分子中碳原子总的氧
化态降低的反应称还原反应。 • 在还原剂的作用下，使有机物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称还原反应。 • 有机分子增加氢或减少氧的反应。
3．应用
意义： NO2
O
NH2
C
OH
C
CC
H
CH CH OH
10036,U.S.A
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原1多相催化氢化
多相氢化因素:
a 催化剂：活性高 稳定性 不易中毒,再生 用量 Ni 10%～15%被催化物质质量 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
氯霉素
Ph
C H
C H
CHO Al(OEt)3 Ph EtOH
C H
C H
CH2OH
还原有选择性
第四节 羧酸及其衍生物的还原二酯及酰胺的还原1 酯还原成醇
1 酯还原成醇
①金属复氢化合物为还原剂
(a)LiAiH4 O
R C OR' + LiAiH4
R
OAlH3 C OR'
-AlH3(OR')
H
酯:LiAiH4=1:0.5
Al-Ni+NaOH H2O Na2AlO4+Ni+H2↑
第二节不饱和烃的还原 一 炔、烯烃的还原1多相催化氢化
亚当斯1889年生于美国波士顿，1908年毕业于哈佛大学，曾 在柏林Ｅ·费歇尔实验室从事博士后研究工作。这一年的国外学习为 他以后一生的事业奠定了基础，使他成长为美国化学界最有代表性的 人物之一
chapter还原反应
PhCH=CHCO2Na
Na-Hg H2O
PhCH2CH2CO2Na H+ PhCH2CH2CO2H
1.以甲苯和C3以下的有机物合成PhCH2CH(Li、Na 、K)与液氨、醇组成的混合物进行的还原 谓Birch还原。碱金属在液氨中的溶解度次序为：Li＞K＞Na。 醇作为质子供给剂。进行还原时,务必除去存在于未经蒸馏的液 氨中的铁盐及其它杂质，少量的这些杂质将促进金属氢化物的 形成，从而抑制碱金属的还原。由于有机反应物在液氨中溶解 度较小,往往于反应体系中加入除去过氧化物和水的干醚和THF 等溶剂溶解。
镁汞齐能还原酮为相应的仲醇，并发生双分子还原反应 生成片呐醇。
1.Mg-Hg/PhH
2 (CH3)2C=O 2.H2O
(CH3)2C C(CH 3)2 OH OH
2PhC=O 1.Al-Hg /THF Ph2C CPh2
2.H2O
OH OH
O + (CH3)2C=O Mg-Hg
Ti C l4
CH3 C CH3 OH OH
NaHB4, LiAlH4, Al(OCH(CH3)2)3： 羰基还原成羟基， 不还原双键 Mg(-Hg) /苯； 双分子还原，得到邻二醇
Zn-Hg/HCl： 羰基---亚甲基 与羰基 共轭的双键也被还原
NH2NH2 + NaOH/O(CH2CH2OH)2 Fe+HCl, 如果芳环上有易被还原的羰基（如醛基），用SnCl2+HCl 较好
O CH3 Na,NH3 EtO H
O CH3
Li ,EtNH2
EtO H Na,NH3
1,4-二氢萘
EtO H
1,4,5,8 四氢萘
COOH Na,NH3 EtO H
第七章 还原反应
H R
H R
R C C R
2) HOAc
在硼烷对烯键的还原反应中，硼烷可视为亲电性氢负离子还原剂， 它首先对富电子的烯键发生亲电进攻，随后将氢负离子转移至烯键上。
金属氢化物还原剂一般对烯键无还原作用，但炔键可被LiAlH4还原 成E-烯烃，如果相邻位置上有羟基（αorβ－炔醇）时，还原反应大大加 速。这可能与羟基参与配位形成环状中间体有关。使用1：2LiAlH4NaOCH3时可增加还原反应的立体选择性，其原因目前尚未弄清。
H H
NH3
H H
H
H
H H
例如：长效避孕药18-甲基炔诺酮（norgestrel）中间体（12）的制备 中，采用了Birch还原。
OH
Li / NH 3 / Et2O -40℃ , 30min
PhCH
CHCN
NaBH4 / BiCl3 95%乙醇
PhCH2CH2CN
(90%)
经过研究证实，它们是首先形成硼烷而发挥其还原作用的。
THF
3 NaBH4 + BiCl3
2B2H6 + NaCl ＋ Bi
7.1. 2 芳烃的还原
苯为难以氢化的芳烃。稠环芳烃（如萘、蒽、菲）的氢化活性大于苯 环。取代苯（如苯酚、苯胺）的活性也大于苯。在乙酸中用铂作催化剂时， 取代基的活性为AcOH＞ArNH2＞ArH＞AcCOOH＞AcCH3。不同的催化剂 有不同的活性次序。用铂、钌催化剂可在较低的温度和压力下氢化，而钯 则需较高的温度和压力。例如，苯甲酸催化氢化可生成环己基甲酸：
CO O H
H 2 / 5% P h-C 145~160℃ , 3.92M Pa
COOH
(95% )
酚类氢化可得环己酮类化合物，这是制备取代环己酮类简捷的方法。 如2,4-二甲基苯酚氢化得2,4-二甲基环己酮。
第七章 还原反应(Reduction reaction)
+
CH2OH
+
+
+
+
(ro内酯)
CH2OH
+
ROH
+
+
1
+
HNR2
+ + + + + + + +
15
RCH2OH RCHO CH2NH2 or CHO CH=NH
反应的功能基（底物）生成的功能基（产物） LiAlH4 C R NOH NO2 R C HNH2 NH2 CH3
+
LiBH4
+
NaBH4 KBH4
10
在金属原子上有件大的负电荷，如果在中央金属周围存在给电子 的配位体，如Hө、Clө等则有利于Mn+1…H2ө的形成。通常，若配 合物中央金属原子存在空轨道和处于低氧化态时，更有利于氢的 活化。 H－H键的断裂可以通过异裂或均裂两种方式。由异裂产生的 H-能取代配合物中的负离子（通常是卤素离子），而本身结合到 配合物中去。例如：
+ + +
Mn-2
+
RH2
+
(c) RH2 (d) (e) (f)
Mn(RH) RH Mn(RH)
2 Mn-1 Mn-1 MnX
+ +
RH2 RH2
三、负氢离子转移还原 第三族元素硼、铝等的氢化物，可以氢负离子的形式与不 饱和键加成，得一配合物离子，进而与质子结合而完成加氢还
13
原过程。
H H B H H
9
上述过程可能有不同的途径。 （1）氢的活化 氢的活化为催化氢化关键性的步骤。氢分子十分稳定，离 解能高达109Kcal/mol（1cal=4.1840J）。但当与中央金属配 合时，可显著降低断裂键能。氢分子的活化途径有两种：氢分 子作为电子给与体，将部分成键电子转移到中央金属的空轨道 上去以形成σ-配键；氢分子作为电子接受体，中央金属将部分 电子转移到氢分子的反键轨道，形成反馈键。这类过渡态的两 种极端形式（受电子或给电子）可用Mn-1…H2⊕和Mn+1…H2ө来表 示（M示中央金属。在H2ө和H2⊕中H－H键断裂能量分别为62k cal/mol和18.6kcal/mol。达到低于普通未活化氢分子的键断 裂能量。 形成Mn-1…H2⊕过渡态，配合物中金属原子必须具有低能量 的空轨道，第Ⅷ族过渡金属具有此种空轨道；形成Mn+1…H2ө 过渡态，电子必须由金属原子转移到氢分子的反键轨道，这就
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Fe Fe Ar－NO2 + 2e + Fe2+ + 2e Fe3+ + 3e 2H+ Ar－NO + H2O Ar－NHOH Ar－NH2 + H2O
Ar－NO + 2e + 2H+ Ar－NHOH + 2e + 2H+
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围
铁的给电子能力比较弱，只适用于容易被还原的基团的还
(2) 硝基还原-加成磺化制氨基芳磺酸；
(3) 芳磺酰氯还原成芳亚磺酸。
7.5 亚硫酸盐还原
O HN O N H NO2 COOH Na2S2O4 30～55℃ O N H COOH HN O NH2
活泼芳环重氮偶联制得偶氮化合物，然后将其还原裂解为
胺，是在活泼芳环上引入氨基的一种有效方法。如5-氨基1-苄基-二氢吲哚的制备：
7.3 锌粉还原
7.3.5 羰基还原成亚甲基 在一定的条件下，锌粉可以选择性地只将指定的羰基还原成
亚甲基，而不影响其他羰基。例如：
O (1) Fe/冰醋酸；还原 O (2) C O C O Zn/乙醚溶剂/HCl(g) 还原 CH2 N C O CHCOOH C2H5 C N C O CHCOOH C 2H 5 O2N CHCOOH C2H5
(3) 在电解槽的阴极室进行还原的方法，亦称为电化学还原。 7.1.1还原反应的分类 还原反应的主要类型如下： (1) 碳-碳不饱和键的还原 (2) 碳-氧双键的还原 (3) 含氮基的还原
(4) 含硫基的还原
(5) 含卤基的还原
7.1 概 述
7.1.2不同官能团还原难易的比较 7.1.3 化学还原的种类 主要的无机还原剂有： ① 活泼金属及其合金如铁粉、锌粉、锡粒、钠、锌汞齐等； ② 低价元素的化合物 如NaHS，Na2S，Na2Sx，Na2SO3， NaHSO3，Na2S2O4，SO2，SnCl2，FeCl2，FeSO4， TiCl3，NH2OH，H2NNH2等； ③ 金属复氢化合物 如NaBH4，KBH4，LiBH4和LiAlH4等。
H3C
N
Cl
H3C
N
Cl
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围 2. 环羰基的还原成环羟基
环羰基还原成环羟基通常采用铁粉还原法，实例如下：
(1) 对苯醌还原制对苯二酚
O Fe/H2O，中性 70～100℃ (不加电解质) O OH OH
对苯二酚的需要量很大，中国目前主要采用将苯胺在硫酸
介质中用二氧化锰氧化成苯醌，然后将对苯醌用铁粉还原
SO2Cl
7.3.2 芳磺酰氯还原成硫酚 芳磺酰氯在较强的还原条件下，可以被还原成硫酚。如：
Cl SO2Cl Zn/稀H2SO4 8～70℃ Cl SH
7.3 锌粉还原
7.3.3 碳硫双键还原-脱硫成亚甲基 碳硫双键比碳氧双键容易被还原，用锌粉还原时，可以选择
性地只还原键而不影响键。例如：
O C2H5 C C6H5 C OC2H5 O C OC2H5 H2N O O H N C C O NH S Zn /HCl 乙醇介质，回流3h C2H5 C C6H5 C O N H C H N CH2
原，这个特点又使它成为选择性还原剂，在还原过程中， 不易被还原的基团可不受影响。其主要应用范围如下： 1. 芳环上的硝基还原成氨基 以铁粉为还原剂，在芳环上将硝基还原成氨基的方法曾在
工业上获得广泛的应用，其优点是铁粉价廉，工艺简单。
但此法中氧化铁泥中含有芳伯胺，环污环境。
COOC2H5 O2N CN Fe/HCl 乙醇介质 H2N COOC2H5 CN
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围 3. 醛基的还原成醇羟基
醛基还原成醇羟基的反应一般采用氢气还原法，但也有个别
实例采用铁粉还原法。例如正庚醛还原成正庚醇：
C6H13 CHO Fe/过量稀HCl 约100℃ C6H13 CH2OH
4.芳磺酰氯的还原成硫酚 芳磺酸相当稳定，不易被还原成硫酚。
Cl Fe/过量稀硫酸 约105～110℃ SO2Cl SH Cl
四溴靛蓝
Br O SO3H· C 5 H 5N
O SO3Na H2O , 水解 Na2CO3 ,中和 Br Br C C NH NH C C
Br
Br
O SO3Na
在无水吡啶介质中，在氯磺酸存在下，铁使羰基还原为羟基， 然后羟基被氯磺酸硫酸化成硫酸酯，最后水解脱去吡啶，中 和，就得到水溶性的溶靛素O4B。
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围 5. 二芳基二硫化物的还原成硫酚 当不易制得相应的芳磺酰氯时，可以改用以下合成路线，例
如2-羧基苯硫酚的制备
6. 还原脱溴 当需要将已经引入的与碳原子相连的卤原子脱去时，主要采 用氢气还原法。但有个别实例采用铁粉还原法。例如3,6-二溴 -2-甲氧基萘的还原脱溴制6-溴-2-甲氧基萘。 7.2.3 铁粉还原的主要影响因素
+
H2N
C
S
脱醇环合
C2H5 C C6H5
C
7.3.4 羰基还原成羟基 当羰基容易还原时，也可以用锌粉作还原剂。例如
O O CH3 (1) Zn / CH3COOH (2) (CH3CO)2O / CH3COONa O O C CH3 O O C CH3 CH3
锌粉在氢氧化钠溶液中将二苯甲酮还原成二苯甲醇
NO2 硫化碱 NO2 NH2 NH2 硫化碱 NH2 NH2
对于硝基偶氮化合物可以只还原硝基而不影响偶氮基。此外， 可用于将偶氮基还原成氨基。
7.4 硫化碱还原
7.4.1 硫化碱种类的选择 硫化碱的种类主要有S、Na2S2和NaHS，在个别情况下 也用到(NH4)2S和多硫化钠。 用Na2S作还原剂时，反应过程中有氢氧化钠生成，使介 质的pH值升到14因而会发生双分子还原。所以对于碱性较 敏感的硝基化合物的还原不宜用Na2S。 用Na2S2作还原剂时，在反应过程中不生成游离碱，可避免 发生双分子还原副反应，因此Na2S2或(NH4)2S2(或用NH4OH/S/ 吡啶)是最常用的硫化碱类还原剂。
2
O
还原
N
N
还原
H2SO4 或 HCl 分子重排
H2N
NH2
7.4 硫化碱还原
这类还原剂的特点是还原性温和，主要用于将芳环上的硝 基还原为氨基。当芳环上有吸电基时使还原反应加速，有 供电基时使还原反应变慢，因此当芳环上有多个硝基时，
在适当条件下，可以选择性地只还原其中的一个硝基。第
一步比第二步快一千倍。
成对苯二酚的方法。
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围 2. 环羰基的还原成环羟基 (2) 四溴靛蓝的还原——硫酸酯化制溶靛素O4B
O Br C C Br N H C C O Br NH Br Fe/SO3· HCl－C5H5N 无水吡啶介质 58～60℃ Br SO3H· C 5H 5N O Br C C Br N H NH C C
醛、酮用Zn-Hg/HCl还原，则羰基还原成亚甲基
O
Zn-Hg/HCl
Zn-Hg/HCl
O
CHCOOH OH
CH2COOH
7.3 锌粉还原
7.3.6 硝基化合物还原成氧化偶氮、偶氮和氢化偶氮化合物 氢化偶氮苯在强碱性介质中发生内分子重排而生成联苯胺：
NO2 还原 NO 还原 NHOH
－H
N O N H N H N
主要的有机还原剂有：乙醇、甲醛、甲酸、甲酸与低碳叔胺
的配合物、烷氧基铝(如Al[OCH(CH3)2]3)、硼烷和葡萄糖等。
7.2 铁粉还原
7.2.1 反应历程 铁粉还原反应是通过电子的转移而实现的。铁是电子给体， 被还原物的某个原子首先在铁粉的表面得到电子生成负离子 自由基，后者再从质子给体（如水）得到质子而生成产物。 以芳香族硝基化合物被铁粉还原成芳伯胺的反应为例， 其反应历程可简单表示如下：
第七章
7.1 概 述
还
原
7.2 铁粉还原
7.3 锌粉还原 7.4 硫化碱还原 7.5 亚硫酸盐还原 7.6 金属复氢化合物还原
7.7 催化氢化
7.8 其它还原方法
7.1 概 述
还原反应的方法可分为三大类： (1) 使用氢以外的化学物质作还原剂的方法，又称化学还原；
(2) 使用氢在催化剂作用下使有机物还原的方法，称催化氢化；
NO2 LiAlH4 N N
锂铝氢除可还原极性重键外，还可将环氧化物还原开环成醇；
将卤代烃或磺酸酯还原成烃；将二硫化物或磺酰氯还原成硫醇
7.6 金属复氢化合物还原
7.6.2 四氢硼钠和四氢硼钾
四氢硼钠和四氢硼钾不溶于乙醚，在常温可溶于水、甲醇和 乙醇而不分解，可用无水甲醇、异丙醇或乙二醇二甲醚，二 甲基甲酰胺等溶剂。 (1) 环羰基还原成环羟基；(2) 醛羰基还原成醇羟基 (3) 亚氨基还原成氨基
O3S N2
HO3S
N
N N CH2Ph
N CH2Ph Na2S2O4/NaOH H2N N CH2Ph
NaO3S
NH2
7.6 金属复氢化合物还原
这类还原剂中最重要的是四氢铝锂(LiAlH4)、四氢硼钠 (NaBH4)和四氢硼钾(KBH4)。这类还原剂中的氢是负离子H－。 它对碳氧双键、碳氮双键、氮氧双键、硫氧双键等极化双键 可发生亲核进攻而加氢，但是对于极化程度比较弱双键则一 般不发生加氢反应。其中四氢铝锂的还原能力较强，可被还 原的官能团范围广。四氢硼钠还原能力较弱，可被还原的官 能团范围较窄，但还原选择性较好。这类还原剂价格很贵， 目前只用于制药工业和香料工业。
7.3 锌粉还原
锌粉还原大都在酸性介质中进行，最常用的酸是稀硫酸。 当被还原物或还原产物难溶于水时，可以加入乙醇或乙酸以增 加其溶解度。有时也可以加入甲苯等非水溶剂。锌粉容易与酸 反应放出氢气，故一般用过量较多的锌粉。少数情况下，锌粉 还原需在强碱性介质中进行。 锌粉的还原性比铁粉强一些，其应用范围比铁广。但锌粉的 价格比铁粉贵。
Ar－NO + 2e + 2H+ Ar－NHOH + 2e + 2H+
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围
铁的给电子能力比较弱，只适用于容易被还原的基团的还
(2) 硝基还原-加成磺化制氨基芳磺酸；
(3) 芳磺酰氯还原成芳亚磺酸。
7.5 亚硫酸盐还原
O HN O N H NO2 COOH Na2S2O4 30～55℃ O N H COOH HN O NH2
活泼芳环重氮偶联制得偶氮化合物，然后将其还原裂解为
胺，是在活泼芳环上引入氨基的一种有效方法。如5-氨基1-苄基-二氢吲哚的制备：
7.3 锌粉还原
7.3.5 羰基还原成亚甲基 在一定的条件下，锌粉可以选择性地只将指定的羰基还原成
亚甲基，而不影响其他羰基。例如：
O (1) Fe/冰醋酸；还原 O (2) C O C O Zn/乙醚溶剂/HCl(g) 还原 CH2 N C O CHCOOH C2H5 C N C O CHCOOH C 2H 5 O2N CHCOOH C2H5
(3) 在电解槽的阴极室进行还原的方法，亦称为电化学还原。 7.1.1还原反应的分类 还原反应的主要类型如下： (1) 碳-碳不饱和键的还原 (2) 碳-氧双键的还原 (3) 含氮基的还原
(4) 含硫基的还原
(5) 含卤基的还原
7.1 概 述
7.1.2不同官能团还原难易的比较 7.1.3 化学还原的种类 主要的无机还原剂有： ① 活泼金属及其合金如铁粉、锌粉、锡粒、钠、锌汞齐等； ② 低价元素的化合物 如NaHS，Na2S，Na2Sx，Na2SO3， NaHSO3，Na2S2O4，SO2，SnCl2，FeCl2，FeSO4， TiCl3，NH2OH，H2NNH2等； ③ 金属复氢化合物 如NaBH4，KBH4，LiBH4和LiAlH4等。
H3C
N
Cl
H3C
N
Cl
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围 2. 环羰基的还原成环羟基
环羰基还原成环羟基通常采用铁粉还原法，实例如下：
(1) 对苯醌还原制对苯二酚
O Fe/H2O，中性 70～100℃ (不加电解质) O OH OH
对苯二酚的需要量很大，中国目前主要采用将苯胺在硫酸
介质中用二氧化锰氧化成苯醌，然后将对苯醌用铁粉还原
SO2Cl
7.3.2 芳磺酰氯还原成硫酚 芳磺酰氯在较强的还原条件下，可以被还原成硫酚。如：
Cl SO2Cl Zn/稀H2SO4 8～70℃ Cl SH
7.3 锌粉还原
7.3.3 碳硫双键还原-脱硫成亚甲基 碳硫双键比碳氧双键容易被还原，用锌粉还原时，可以选择
性地只还原键而不影响键。例如：
O C2H5 C C6H5 C OC2H5 O C OC2H5 H2N O O H N C C O NH S Zn /HCl 乙醇介质，回流3h C2H5 C C6H5 C O N H C H N CH2
原，这个特点又使它成为选择性还原剂，在还原过程中， 不易被还原的基团可不受影响。其主要应用范围如下： 1. 芳环上的硝基还原成氨基 以铁粉为还原剂，在芳环上将硝基还原成氨基的方法曾在
工业上获得广泛的应用，其优点是铁粉价廉，工艺简单。
但此法中氧化铁泥中含有芳伯胺，环污环境。
COOC2H5 O2N CN Fe/HCl 乙醇介质 H2N COOC2H5 CN
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围 3. 醛基的还原成醇羟基
醛基还原成醇羟基的反应一般采用氢气还原法，但也有个别
实例采用铁粉还原法。例如正庚醛还原成正庚醇：
C6H13 CHO Fe/过量稀HCl 约100℃ C6H13 CH2OH
4.芳磺酰氯的还原成硫酚 芳磺酸相当稳定，不易被还原成硫酚。
Cl Fe/过量稀硫酸 约105～110℃ SO2Cl SH Cl
四溴靛蓝
Br O SO3H· C 5 H 5N
O SO3Na H2O , 水解 Na2CO3 ,中和 Br Br C C NH NH C C
Br
Br
O SO3Na
在无水吡啶介质中，在氯磺酸存在下，铁使羰基还原为羟基， 然后羟基被氯磺酸硫酸化成硫酸酯，最后水解脱去吡啶，中 和，就得到水溶性的溶靛素O4B。
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围 5. 二芳基二硫化物的还原成硫酚 当不易制得相应的芳磺酰氯时，可以改用以下合成路线，例
如2-羧基苯硫酚的制备
6. 还原脱溴 当需要将已经引入的与碳原子相连的卤原子脱去时，主要采 用氢气还原法。但有个别实例采用铁粉还原法。例如3,6-二溴 -2-甲氧基萘的还原脱溴制6-溴-2-甲氧基萘。 7.2.3 铁粉还原的主要影响因素
+
H2N
C
S
脱醇环合
C2H5 C C6H5
C
7.3.4 羰基还原成羟基 当羰基容易还原时，也可以用锌粉作还原剂。例如
O O CH3 (1) Zn / CH3COOH (2) (CH3CO)2O / CH3COONa O O C CH3 O O C CH3 CH3
锌粉在氢氧化钠溶液中将二苯甲酮还原成二苯甲醇
NO2 硫化碱 NO2 NH2 NH2 硫化碱 NH2 NH2
对于硝基偶氮化合物可以只还原硝基而不影响偶氮基。此外， 可用于将偶氮基还原成氨基。
7.4 硫化碱还原
7.4.1 硫化碱种类的选择 硫化碱的种类主要有S、Na2S2和NaHS，在个别情况下 也用到(NH4)2S和多硫化钠。 用Na2S作还原剂时，反应过程中有氢氧化钠生成，使介 质的pH值升到14因而会发生双分子还原。所以对于碱性较 敏感的硝基化合物的还原不宜用Na2S。 用Na2S2作还原剂时，在反应过程中不生成游离碱，可避免 发生双分子还原副反应，因此Na2S2或(NH4)2S2(或用NH4OH/S/ 吡啶)是最常用的硫化碱类还原剂。
2
O
还原
N
N
还原
H2SO4 或 HCl 分子重排
H2N
NH2
7.4 硫化碱还原
这类还原剂的特点是还原性温和，主要用于将芳环上的硝 基还原为氨基。当芳环上有吸电基时使还原反应加速，有 供电基时使还原反应变慢，因此当芳环上有多个硝基时，
在适当条件下，可以选择性地只还原其中的一个硝基。第
一步比第二步快一千倍。
成对苯二酚的方法。
7.2 铁粉还原
7.2.2 应用范围 2. 环羰基的还原成环羟基 (2) 四溴靛蓝的还原——硫酸酯化制溶靛素O4B
O Br C C Br N H C C O Br NH Br Fe/SO3· HCl－C5H5N 无水吡啶介质 58～60℃ Br SO3H· C 5H 5N O Br C C Br N H NH C C
醛、酮用Zn-Hg/HCl还原，则羰基还原成亚甲基
O
Zn-Hg/HCl
Zn-Hg/HCl
O
CHCOOH OH
CH2COOH
7.3 锌粉还原
7.3.6 硝基化合物还原成氧化偶氮、偶氮和氢化偶氮化合物 氢化偶氮苯在强碱性介质中发生内分子重排而生成联苯胺：
NO2 还原 NO 还原 NHOH
－H
N O N H N H N
主要的有机还原剂有：乙醇、甲醛、甲酸、甲酸与低碳叔胺
的配合物、烷氧基铝(如Al[OCH(CH3)2]3)、硼烷和葡萄糖等。
7.2 铁粉还原
7.2.1 反应历程 铁粉还原反应是通过电子的转移而实现的。铁是电子给体， 被还原物的某个原子首先在铁粉的表面得到电子生成负离子 自由基，后者再从质子给体（如水）得到质子而生成产物。 以芳香族硝基化合物被铁粉还原成芳伯胺的反应为例， 其反应历程可简单表示如下：
第七章
7.1 概 述
还
原
7.2 铁粉还原
7.3 锌粉还原 7.4 硫化碱还原 7.5 亚硫酸盐还原 7.6 金属复氢化合物还原
7.7 催化氢化
7.8 其它还原方法
7.1 概 述
还原反应的方法可分为三大类： (1) 使用氢以外的化学物质作还原剂的方法，又称化学还原；
(2) 使用氢在催化剂作用下使有机物还原的方法，称催化氢化；
NO2 LiAlH4 N N
锂铝氢除可还原极性重键外，还可将环氧化物还原开环成醇；
将卤代烃或磺酸酯还原成烃；将二硫化物或磺酰氯还原成硫醇
7.6 金属复氢化合物还原
7.6.2 四氢硼钠和四氢硼钾
四氢硼钠和四氢硼钾不溶于乙醚，在常温可溶于水、甲醇和 乙醇而不分解，可用无水甲醇、异丙醇或乙二醇二甲醚，二 甲基甲酰胺等溶剂。 (1) 环羰基还原成环羟基；(2) 醛羰基还原成醇羟基 (3) 亚氨基还原成氨基
O3S N2
HO3S
N
N N CH2Ph
N CH2Ph Na2S2O4/NaOH H2N N CH2Ph
NaO3S
NH2
7.6 金属复氢化合物还原
这类还原剂中最重要的是四氢铝锂(LiAlH4)、四氢硼钠 (NaBH4)和四氢硼钾(KBH4)。这类还原剂中的氢是负离子H－。 它对碳氧双键、碳氮双键、氮氧双键、硫氧双键等极化双键 可发生亲核进攻而加氢，但是对于极化程度比较弱双键则一 般不发生加氢反应。其中四氢铝锂的还原能力较强，可被还 原的官能团范围广。四氢硼钠还原能力较弱，可被还原的官 能团范围较窄，但还原选择性较好。这类还原剂价格很贵， 目前只用于制药工业和香料工业。
7.3 锌粉还原
锌粉还原大都在酸性介质中进行，最常用的酸是稀硫酸。 当被还原物或还原产物难溶于水时，可以加入乙醇或乙酸以增 加其溶解度。有时也可以加入甲苯等非水溶剂。锌粉容易与酸 反应放出氢气，故一般用过量较多的锌粉。少数情况下，锌粉 还原需在强碱性介质中进行。 锌粉的还原性比铁粉强一些，其应用范围比铁广。但锌粉的 价格比铁粉贵。