还原反应药物合成反应讲稿.ppt
Organic Reactions for Drug Synthesis关于还原反应药物合关于还原反应药物合成反应成反应第一页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis 定义：在化学反应中，使有机物分定义：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子中碳原子总的氧化态降低的反应称为还原反应。简言之，增加氢或减少为还原反应。简言之，增加氢或减少氧。氧。概概 述述第二页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis概概 述述第三页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis本章主要内容本章主要内容第一节第一节 不饱和烃的还原不饱和烃的还原 第二节第二节 羰基（酮、醛）的还原反应羰基（酮、醛）的还原反应 第三节第三节 羧酸及其衍生物的还原羧酸及其衍生物的还原第四节第四节 含氮化合物的还原反应含氮化合物的还原反应第五节第五节 氢解反应氢解反应第四页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第一节第一节 不饱和烃的还原不饱和烃的还原 一一 炔、烯烃的还原炔、烯烃的还原1、多相催化氢化法、多相催化氢化法（催化剂（催化剂 Ni,Pd,Pt）反应历程反应历程吸附：物理吸附吸附：物理吸附(催化剂表面催化剂表面)化学吸附化学吸附(化学键化学键-活性中心活性中心)反应：作用物在催化剂表面化学反应反应：作用物在催化剂表面化学反应解析：产物从催化剂表面解析解析：产物从催化剂表面解析扩散：产物分子向介质扩散扩散：产物分子向介质扩散第五页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis镍为催化剂镍为催化剂:Raney镍，载体镍，还原镍等镍，载体镍，还原镍等特点：价廉易得，还原范围广特点：价廉易得，还原范围广Raney镍镍(活性镍活性镍)：多孔海绵状骨架：多孔海绵状骨架结构的金属微粒结构的金属微粒(比表面积大比表面积大)第六页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis钯钯(Pd)为催化剂为催化剂 第七页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis铂（铂（Pt）为催化剂）为催化剂亚当斯催化剂亚当斯催化剂第八页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis 亚当斯亚当斯1889年生于美国波士顿，年生于美国波士顿，1908年毕业于哈佛大学，曾在柏林年毕业于哈佛大学，曾在柏林费歇尔实验室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。国化学界最有代表性的人物之一。1913年回国后，亚当斯先在哈佛大学任讲师，主要研究课题是有机合成，年回国后，亚当斯先在哈佛大学任讲师，主要研究课题是有机合成，他合成了许多药物，如丁卡因就是由他首次合成的。还有他他合成了许多药物，如丁卡因就是由他首次合成的。还有他合成的催化剂合成的催化剂，后来成为实验室中最常用的一种催化剂，人们将其称为亚当斯催化剂。他对后来成为实验室中最常用的一种催化剂，人们将其称为亚当斯催化剂。他对具有生理特效的天然产物也一直进行研究，并取得很多成果。此外他还对有具有生理特效的天然产物也一直进行研究，并取得很多成果。此外他还对有机化学理论及美国有机化学工业都作出了很大贡献，他一生发表了机化学理论及美国有机化学工业都作出了很大贡献，他一生发表了405篇文章。篇文章。美国亚当斯化学奖美国亚当斯化学奖 Roger Adams Award in Organic chemistry 创办时间创办时间:1959年年.世界最有成就的一些有机化学家、诺贝尔奖金获得者都曾获得过亚当斯奖。如世界最有成就的一些有机化学家、诺贝尔奖金获得者都曾获得过亚当斯奖。如1965年获诺贝尔化学奖金的美国人伍德沃德、年获诺贝尔化学奖金的美国人伍德沃德、1969年获诺贝尔奖金的英国人巴顿等。年获诺贝尔奖金的英国人巴顿等。第九页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis多相氢化因素多相氢化因素:毒剂：由于引入少量杂质使催化剂的活性不可逆地大大降低，甚至完毒剂：由于引入少量杂质使催化剂的活性不可逆地大大降低，甚至完全丧失，此现象称催化剂中毒，使催化剂中毒的物质称毒剂。全丧失，此现象称催化剂中毒，使催化剂中毒的物质称毒剂。抑制剂：引入少量物质使催化剂活性在某一方面受到抑制，但经过适抑制剂：引入少量物质使催化剂活性在某一方面受到抑制，但经过适当的处理之后可以恢复，则称为阻化，使催化剂阻化的物质称为抑制当的处理之后可以恢复，则称为阻化，使催化剂阻化的物质称为抑制剂。剂。第十页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第十一页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesisc.溶剂及介质的酸碱度a)有机胺或含氮芳杂环的氢化，通常选用HAC为溶剂，能够防止催化剂中毒 Ni：中性或弱碱性介质 Pd,Pt：中性或弱酸性介质第十二页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesisb)介质的酸碱度，不仅影响反应的速度和选择性，而且影响产物的立体构型乙醇乙醇乙醇乙醇+10%HCl53%93%47%7%第十三页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis立体化学特征：立体化学特征：顺式加成，并且是从位阻较小的一面去进行加成。顺式加成，并且是从位阻较小的一面去进行加成。第十四页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis2 均相催化反应：均相催化反应：(Ph3P)3RhCl,TTC(氯化氯化(三苯瞵三苯瞵)合铑合铑)、(Ph3P)3RuCl，采用苯采用苯、EtOH或丙酮作溶剂或丙酮作溶剂 末端双键易氢化末端双键易氢化 单取代双取代三取代四取代单取代双取代三取代四取代第十五页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis二二 芳烃的还原反应芳烃的还原反应1 催化氢化催化氢化(高压高温条件下）高压高温条件下）第十六页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis2 Birch反应（伯奇还原）反应（伯奇还原）芳香化合物用碱金属（钠、钾或锂）在液氨与醇（乙醇、异丙醇或芳香化合物用碱金属（钠、钾或锂）在液氨与醇（乙醇、异丙醇或仲丁醇）的混合液中还原，苯环可被还原成非共轭的仲丁醇）的混合液中还原，苯环可被还原成非共轭的1，4-环己二烯化合环己二烯化合物。物。第十七页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis 苯环上供电子基取代苯环上供电子基取代(-OCH3,-N(CH3)2),-R等主要生成等主要生成1-取取代基代基-1,4-二氢化苯类二氢化苯类。苯环上吸电子基取代苯环上吸电子基取代(-COONa等等)，主要生成，主要生成1-取代基取代基-2,5-二氢化苯类二氢化苯类。20%80%第十八页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第二节第二节 醛、酮的还原反应醛、酮的还原反应一一 还原成烃的反应还原成烃的反应1 Clemmensen还原（酸性条件下反应还原（酸性条件下反应)Zn-Hg 活性活性Zn醛酮还原：最适合芳香醛酮还原：最适合芳香-脂肪混酮的还原；脂肪混酮的还原；芳环上连有羟基、甲氧基对反应有利芳环上连有羟基、甲氧基对反应有利第十九页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis 可还原双键，包括非羰基双键；炔键还原为烯键可还原双键，包括非羰基双键；炔键还原为烯键第二十页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis2 黄鸣龙还原（碱性条件下还原）黄鸣龙还原（碱性条件下还原）第二十一页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第二十二页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第二十三页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis二二 还原成醇的反应还原成醇的反应1 金属复氢化合物还原剂金属复氢化合物还原剂 LiAlH4 KBH4 (1)LiAlH4为还原剂为还原剂第二十四页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第二十五页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第二十六页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis（2）KBH4 NaBH4 LiBH4 第二十七页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第二十八页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis2 异丙醇铝为还原剂异丙醇铝为还原剂（Meerwein-Ponndorf-Verley）米尔魏因米尔魏因-庞多夫庞多夫-韦莱韦莱 第二十九页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis影响反应的因素：1.本反应为可逆反应：增大还原剂量及蒸去丙酮，有利反应，(酮：醇铝不小于1:3)2.加入一定量AlCl3，提高反应速度和收率3.1,3-二酮，b-酮醇等易烯醇化的羰基化合物，或含有酚性羟基，羧基等酸性基团的羰基化合物，其羟基或羧基易与异丙醇铝成铝盐，抑制反应，一般不采用本法还原。4.异丙醇铝具碱性，可催化某些活性亚甲基或a-活性氢的羰基化合物发生分子间的缩合副反应。第三十页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第三十一页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis三三 羰基化合物的双分子还原偶联反应羰基化合物的双分子还原偶联反应第三十二页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第三节第三节 羧酸及其衍生物的还原羧酸及其衍生物的还原 一一 酰氯的还原酰氯的还原1 Rosenmund罗森蒙德反应：罗森蒙德反应：催化氢化选择性还原得到醛的反应催化氢化选择性还原得到醛的反应酰氯用受过硫喹啉毒化的钯催化剂进行催化还原，生成相应的醛：酰氯用受过硫喹啉毒化的钯催化剂进行催化还原，生成相应的醛：反应物分子中存在硝基、卤素、酯基等基团时，不受影响。反应物分子中存在硝基、卤素、酯基等基团时，不受影响。第三十三页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis2 金属复氢化合物为还原剂金属复氢化合物为还原剂 第三十四页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis二二 酯及酰胺的还原酯及酰胺的还原1 酯还原成醇酯还原成醇金属复氢化合物为还原剂金属复氢化合物为还原剂 第三十五页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug SynthesisNaBH4酰基苯胺酰基苯胺第三十六页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis2 还原成醛还原成醛第三十七页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis3 酯的双分子还原偶联反应酯的双分子还原偶联反应第三十八页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis4 酰胺还原成胺酰胺还原成胺（1）LiAlH4为还原剂为还原剂 第三十九页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis1 还原成胺还原成胺 催化氢化催化氢化 H2/Pt Ni Pd三三 腈的还原腈的还原第四十页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis LiAlH4为还原剂为还原剂 RCN:LiAlH4=1:0.5 BH3为还原剂为还原剂 第四十一页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis四四 羧酸及酸酐的还原羧酸及酸酐的还原第四十二页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第四节第四节 含氮化合物的还原含氮化合物的还原 一一 硝基的还原硝基的还原1 活泼金属为还原剂活泼金属为还原剂 铁为还原剂铁为还原剂 铁为电子供体铁为电子供体,(酸性条件酸性条件)第四十三页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis Zn、Sn为还原剂为还原剂 第四十四页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis2 含硫化合物的还原剂含硫化合物的还原剂(1)硫化物硫化物 Na2S Na2S2 (NH4)2S NaHS第四十五页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis位阻小位阻小先被还原先被还原-OH,RO-邻位邻位硝基先被还原硝基先被还原第四十六页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis(2)含氧的硫化物含氧的硫化物连二亚硫酸钠连二亚硫酸钠(Na2S2O4)在在OH条件下条件下 第四十七页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis3 催化氢化还原96%非那西丁非那西丁第四十八页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第四十九页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis4 金属氢化物还原第五十页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第五节第五节 氢解反应氢解反应一一 脱卤氢解（脱卤氢解（C-I C-Br C-Cl C-F）(a)催化氢化催化氢化氢解反应通常是指在还原反应中碳碳、碳杂键断裂由氢取代离去的杂原子或基团生成烃的一类反应。第五十一页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis电子云密度小的卤素易被裂解第五十二页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis(b)金属复氢化合物金属复氢化合物(LiAlH4)第五十三页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis R=H,CH3,X=O,N,S苄基与苄基与N或或O相连时，反应顺序为相连时，反应顺序为：二二 脱苄基氢解脱苄基氢解第五十四页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis第五十五页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis苄醚在酸、碱和一般化学反应中均较稳定，易在温和条苄醚在酸、碱和一般化学反应中均较稳定，易在温和条件下氢解脱苄，在复杂化合物合成时作保护基。件下氢解脱苄，在复杂化合物合成时作保护基。第五十六页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis三三 开环氢解开环氢解第五十七页，讲稿共五十八页哦Organic Reactions for Drug Synthesis感感谢谢大大家家观观看看第五十八页，讲稿共五十八页哦
