还原反应机理40页
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。
lw-还原反应2014
Lindlar 催化剂：以硫酸钡为载体，将钯黑吸附在其上， 抑制催化氢化活性的钯催化剂。
Lindlar 炔 Lindlar(林德拉）催化剂 Pd/BaSO4/喹啉
14
烯
③ 铂催化剂：铂黑、载体铂、铂碳、Adams 试剂
范围：除Raney镍所能应用范围，还用于酯基、酰胺基 氢化还原，苄位氢解。 特点：易中毒，不宜于有机硫化物、有机胺还原，对苯 环、共轭双键的氢化能力较钯强。
Pd - CaCO3 / H2 / 喹啉 CH2OH OH 9.81 * 104 Pa, 30~37 ℃ OH CH2OH
17
⑵ 影响氢化反应速度和选择性的因素
③反应条件的影响 a. 反应温度
O 25 ℃ Raney Ni / H2 9.81 * 106 Pa 260 ℃ 120 ℃
O
OH
OH
b. 反应压力
15
⑵ 影响氢化反应速度和选择性的因素
① 底物的结构 ② 催化剂因素的影响
③ 反应条件的影响
16
② 催化剂因素的影响 毒剂 poisons 和抑制剂 inhibitors
A. 催化剂中毒：在催化剂的制备或氢化反应过程中，
由于引入少量杂质，使催化剂的活性大大降低或完全丧 失，并难以恢复到原有活性的现象。 B. 阻化：使催化剂活性在某方面受到抑制，经过适当 活化处理可以再生的现象。 C. 毒剂：使催化剂中毒的物质。 指硫、磷、砷、铋、碘等离子及有机硫、有机胺类 D. 抑制剂：使催化剂阻化的物质。 使催化剂部分中毒，降低催化活性，提高选择性。
①还原范围广，反应活性高，速度快 ②选择性好 ③反应条件温和，操作方便 ④经济适用 ⑤后处理方便，干净无污染。
11
1. 多相催化氢化法 （1）常用催化剂
还原反应机理-PPT精品文档40页
9
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
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
HO
N
CH3
CN O H2
HN S
06.11.2019
KBH4/NaOH/EtOH
H3C CH3
N CH3
H2 CN OH
HN S
21
9.1.4 硼烷还原剂
亲电性氢负离子转移还原剂 易还原羧基 与双键发生硼氢化反应
O 2 N
O
B 2 H 6 /T HF
C N3 ( )2 CH
,1 h
O 2 N
06.11.2019
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二、催化剂
种类
常用金属 制法概要
举例
还原型 Pt ， Pd ， 金属氧化物用氢还原 铂黑，钯黑
Ni
甲酸型 Ni，Co 金属甲酸盐热分解
镍粉
骨架型 Ni，Cu 金属与铝的合金用碱溶 骨架镍
沉淀型 Pt ， Pd ， 金属盐水溶液用碱沉淀 胶体钯
Rh
硫化物型 Mo
金属盐用硫化氢沉淀 硫化钼
三、影响因素 （1） 原料: 中毒物质
（2） 温度和压力 （3 ） 物料的混和 （4） 反应介质
06.11.2019
30
常见用途
（1） 硝基化合物加氢还原制胺
COO 3 CH
化学氧化还原反应的机理
化学氧化还原反应的机理化学氧化还原反应是化学反应的一种重要类型，其机理涉及物质间电子的转移。
本文将深入探讨化学氧化还原反应的机理，并阐述其在化学领域的重要性。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指在化学反应中，某个物质失去电子而被氧化，同时另一物质获得同等数量的电子而被还原的过程。
在这类反应中，电子转移是至关重要的。
二、氧化还原反应的机理氧化还原反应的机理可以通过以下几个步骤来说明：1. 氧化剂和还原剂的反应在氧化还原反应中，通常会有一个物质起到氧化剂的角色，而另一个物质则扮演还原剂的角色。
氧化剂可以接受电子，而还原剂则可以捐赠电子。
这种电子的转移导致物质的氧化与还原。
2. 电子的转移氧化还原反应中，电子的转移是至关重要的。
当氧化剂与还原剂反应时，氧化剂会接受还原剂的电子，而对应的还原剂则会失去电子。
这种电子的转移可以通过电子传递过程或离子传递过程来实现。
3. 形成新的化学键在氧化还原反应中，电子的转移会导致化学键的形成或断裂。
当氧化剂接受电子时，它的氧化态会减少，形成新的化学键。
与此同时，还原剂失去电子，其还原态会增加，也形成新的化学键。
4. 反应的平衡氧化还原反应的机理中，为了保持原子总数和电荷守恒，氧化剂和还原剂之间的电子转移必须满足酸碱中子数平衡。
因此，氧化还原反应常会伴随着其他类型的反应，如酸碱中和反应等。
三、化学氧化还原反应的重要性化学氧化还原反应在化学领域具有广泛的应用和重要性，其主要体现在以下几个方面：1. 能源转化许多重要的能源转化过程都涉及氧化还原反应，如燃烧、电池反应等。
通过氧化还原反应，化学能转化为电能或其他形式的能量，为人类提供了便捷的能源来源。
2. 化学分析许多化学分析方法都利用了氧化还原反应的原理。
例如，氧化还原滴定法可以用于测定溶液中某种物质的含量，从而实现定量分析。
3. 金属和非金属的提取氧化还原反应在金属和非金属的提取过程中发挥重要作用。
例如，冶金过程中的还原反应可以将金属氧化物还原为相应的金属，从而实现金属的提取。
还原反应及其工艺PPT课件
O
H N
C
N H
O
C
Zn/HCl C2H5
S
C
C6H5 C
O
H N
CH2
N H
扑痫酮
• 选择性还原C=O成亚甲基，而不影响其它羰基。
O
C2H5
1 Fe/CH3CO2H
C2H5
O 2N
C HC O O H O
N
C HC O O H
O
2
O
O Zn/HCl(g)
N
C2H5 C HC O O H
O 吲哚布芬
冷凝器
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• 铁粉还原适用范围：
• 硝基还原为氨基：铁粉还原法生产维生素B6，可避免发生氯的
脱落、氰基还原、酯基的水解等副反应，收率达到90%。加氢
还 原 ， 收 率 只 有 5 0 % 。CO 2C2H5
O 2N
CN Fe/HCl H2N
CO 2C2H5 CN
H3C
N
Cl CH3CO2H H3C
第21页/共54页
• 碱度的影响：用硫化钠还原硝基苯，反应速度常数随碱的浓度 增加而增加，存在下述评衡。
• 硝基部分还原时，硫化碱用量超过理论值的5-10%，温度为4080℃（不超过100℃），避免完全还原。
• 硝基全部还原时，硫化碱用量超过理论值的10-20%，温度为60110℃，甚至可在高压釜中进行。
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搅拌的影响：
铁粉比较重，需要良好的搅拌，否则容易沉到反应器底部。 衬有耐酸砖的平底钢槽和铸铁慢速耙式搅拌器。 新式反应器：衬耐酸砖的球底钢槽和不锈钢快速螺旋桨式搅拌器。
耙式搅拌器
耙臂上安装多 组可调节刮板， 搅拌物质可从 弧线形刮板的 间隙通过，搅 拌阻力小，降 低搅拌电机的 功耗。
化学反应中的氧化还原反应机理
化学反应中的氧化还原反应机理氧化还原反应（简称氧化反应和还原反应）是化学反应中最重要的一类反应。
它涉及到电子的转移过程，其中一个物质失去电子而被氧化，而另一个物质获得电子而被还原。
本文将针对氧化还原反应的机理进行讨论。
一、氧化还原反应的基本概念在化学反应中，氧化还原反应是指电子从一个物质转移到另一个物质的过程。
其中一个物质的氧化态增加，称为被氧化剂或氧化剂，它接受了另一个物质失去的电子；而另一个物质的氧化态降低，称为被还原剂或还原剂，它失去了电子。
在氧化还原反应中，电子的转移伴随着氧化剂和还原剂之间的化学键的形成和断裂。
氧化反应和还原反应总是同时进行，即使在方程式中只显示其中一个反应。
例如，当铜与氧气发生反应生成氧化亚铜(Cu2O)时，铜被氧化，氧气被还原。
反之，当焦炭还原二氧化锰时，焦炭被氧化，二氧化锰被还原。
二、氧化还原反应机理的描述氧化还原反应机理可以通过电子转移的过程来描述。
在氧化反应中，氧化剂从被氧化剂中接受电子，被氧化剂失去电子的同时转变为了其高一级的氧化态。
相反，在还原反应中，还原剂向氧化剂传递电子，还原剂的氧化态降低。
以铜和氧气的反应为例，可以描述其氧化还原反应机理如下：1. 氧气分子(O2)接受两个来自铜原子的电子，转变为氧化亚铜(Cu2O)。
这是氧化剂接受电子的过程。
2. 铜原子失去两个电子，转变为Cu2+离子。
这是被氧化剂失去电子的过程。
三、氧化还原反应的影响因素氧化还原反应的进行受到多种因素的影响，以下是几个常见的影响因素：1. 温度：通常情况下，随着温度的升高，氧化还原反应的速率也会增加，这是因为高温下分子的活动性增强，有利于电子的转移。
2. 浓度：反应物的浓度越高，反应速率越快。
这是因为更高的浓度意味着更多的分子之间碰撞的机会，进而促进反应的进行。
3. 催化剂：某些物质可以加速氧化还原反应，这些物质被称为催化剂。
催化剂通过提供反应物之间的新途径，降低了反应的活化能，从而加速了反应速率。
化学反应中的还原反应机理
化学反应中的还原反应机理化学反应是物质转化的过程，其中还原反应是一种重要的反应类型。
还原反应发生时，原本被氧化的化合物会接受电子从而还原。
本文将探讨还原反应的机理以及一些常见的还原反应类型。
1. 还原反应的机理还原反应中涉及到电子转移的过程。
当一种物质失去电子，它被氧化；而当一种物质获得电子，它被还原。
在还原反应中，存在还原剂和氧化剂两种物质。
还原剂是指通过给予电子而将其他物质还原的物质；而氧化剂则是通过接受电子而将其他物质氧化的物质。
还原反应的机理可以通过半反应方程式来描述。
例如，对于锌和硫酸反应生成氢气的反应：Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑可以分解为两个半反应：还原反应半反应：Zn → Zn2+ + 2e^-氧化反应半反应：H2SO4 + 2e^- → H2↑ + SO42-在上述反应中，锌为还原剂，它被氧化为离子形式，而硫酸则为氧化剂，它接受锌释放的电子从而被还原为硫酸根离子。
2. 还原反应的类型还原反应可以分为多种类型，下面介绍其中几种常见的类型。
2.1 金属的还原反应金属的还原反应是最常见的还原反应类型之一。
在金属与非金属或金属离子发生反应时，金属往往会失去电子被氧化，同时非金属或金属离子会接受电子被还原。
例如，铜与硝酸反应生成亚硝酸盐和氮气的反应：3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O其中铜被氧化为铜离子，而硝酸则被还原为亚硝酸盐和氮气。
2.2 氧化物的还原反应氧化物的还原反应是指氧化物与还原剂发生反应，氧化物被还原为它们的原始形式。
例如，二氧化锰与盐酸反应生成氯化锰和水：MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2↑在这个反应中，二氧化锰作为还原剂，它被还原为氯化锰和水。
2.3 有机化合物的还原反应除了无机化合物，有机化合物也可以参与还原反应。
例如，酮类化合物可以被还原为相应的醇。
这种还原反应通常采用氢气和催化剂作为还原剂，如下所示：R2C=O + H2 → R2CHOH在这个反应中，酮被氢气还原为醇。
有机化学基础知识点还原反应的机理和规律
有机化学基础知识点还原反应的机理和规律有机化学是研究有机物（含碳元素的化合物）的合成、结构、性质以及反应机理的学科。
在有机化学中，还原反应是一类重要的反应类型。
本文将探讨有机化学基础知识点还原反应的机理和规律。
一、还原反应的基本概念还原反应是指有机化合物中含有高价态的碳、氮、氧等元素与还原剂作用，使其氧化数降低的反应。
还原反应中的还原剂一般是能够提供电子的化合物。
在有机化学中，还原反应常见的有氢化反应、金属还原、氢化铝锂还原等多种反应。
下面我们将逐个介绍这些还原反应的机理和规律。
二、氢化反应的机理和规律氢化反应是指有机化合物与氢气作用，将其中的氧化数降低，形成对应的氢化物的反应。
氢化反应常用催化剂如铂、钯等金属催化剂催化进行。
氢化反应的机理是通过催化剂提供的氢气分子中的氢原子与有机化合物中的氧化剂发生直接的氢原子迁移反应。
氢化反应的规律是氧化数越高的化合物，其对应的氢化反应越容易发生。
三、金属还原的机理和规律金属还原是指有机化合物中的氧化剂与金属反应，形成金属与对应的氧化物的反应。
金属还原常用的金属有锌、铝等。
金属还原的机理是通过金属作为还原剂，被氧化剂氧化形成阳离子，然后与有机化合物发生反应。
金属还原的规律是氧化剂的氧化能力越强，其与金属的反应越容易发生。
四、氢化铝锂还原的机理和规律氢化铝锂还原是指有机化合物中的氧化剂与氢化铝锂反应，形成对应的氢化物和铝锂氧化物的反应。
氢化铝锂还原是一种常用的有机合成方法。
氢化铝锂还原的机理是通过氢化铝锂作为强还原剂，提供电子给有机化合物的氧化剂，从而实现氧化数的降低。
氢化铝锂还原的规律是氧化剂的氧化能力越强，其与氢化铝锂的反应越容易发生。
五、还原反应的应用还原反应在有机化学中有着广泛的应用。
它可用于有机物的合成、功能团的转化以及化学反应的控制等方面。
通过了解还原反应的机理和规律，可以帮助化学家设计和优化合成路线，提高反应的选择性和效率。
六、结语还原反应是有机化学中的重要反应类型，具有广泛的应用价值。
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Sn/HCl
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
05.05.2020
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
NO 2
S3 N O S3 a N Oa
NHS 3NO a
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
05.05.2020
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
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
CH C 2 C HOOEt
CH C 2 C H 2 O HH
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
05.05.2020
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
COOH
05.05.2020
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
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）
05.05.2020
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
9.1 化学还原反应
• 9.1.1 金属还原剂
• 1. 底物与进攻试剂
• ▲活泼金属
• ▲合金
• ▲其盐类。
• 一般用于还原反应的活泼金属有碱金属、 碱土金属、以及铝、锡、铁等。合金包括钠汞 齐、锌汞齐、铝汞齐、镁汞齐等。金属盐有硫 酸亚铁、氯化亚锡等。
05.05.2020
1
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
A05r.05.N2020O H
H
Ar
H N
Fe-e OHArHNHFe-e Ar
NH
H
Ar NH2
2
（1）铁和低价铁盐为还原剂
05.0P 5.202h 0
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
O
+ + ArNHOH2 H
ArN 2 HH2O
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 05.05.2020
Fe4 C /N l H
CHCN
9 5 C ,1 .5 h
C H 3
H 2 N
CH C H 3
消炎药苯恶洛芬中间体
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
05.05.2020
9
酸性条件下
还原醛基、酮基为甲基或亚甲基
Clemmensen反应
碱度的影响 取代基的影响
OCH3
NO2
OCH3 NH2
NO2
NO2
还原过程 05.05.2020
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
C2H N
K4 B /N HaOH/EtOH C2H N
O H N S
O H H N S
05.05.2020
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
05.05.2020
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
05.05.2020
O
+ 2Ar2 NH H 2O
6
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
质子供给者 水或醇
S
2 2
S0S2S22
05.05.2浓020 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