药物合成反应 (2)幻灯片.ppt

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1、药物合成反应第1页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第一节第一节 还原反应概论还原反应概论n无机化学中的氧化还原表现为元素的原子价态的变化无机化学中的氧化还原表现为元素的原子价态的变化n在有机化学中，碳始终是四价，其氧化还原的特点是在有机化学中，碳始终是四价，其氧化还原的特点是部分的电子得失部分的电子得失n因此广义的说多数有机反应都是氧化还原反应，不过因此广义的说多数有机反应都是氧化还原反应，不过习惯上将加氧或脱氢的反应称为氧化，脱氧或加氢的习惯上将加氧或脱氢的反应称为氧化，脱氧或加氢的反应称为还原反应称为还原第2页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6脱氧

2、或加氢的反应称为还原脱氧或加氢的反应称为还原第3页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6加氧或脱氢的反应称为氧化加氧或脱氢的反应称为氧化第4页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第5页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6一、还原反应一、还原反应 催化氢化催化氢化 The The reduction reduction by by addition addition of of two two hydrogen hydrogen Atoms Atoms（通通通通过过过过加加加加氢氢氢氢的的的的还还还还原原原原）can can be be car

3、ried carried out out in in the the presence presence of of a a metal metal catalyst,catalyst,so so it it is is called called Catalytic HydrogenationCatalytic Hydrogenation (催化氢化催化氢化催化氢化催化氢化).).n nalkenes(C=C),alkynes(Calkenes(C=C),alkynes(C C)C)n nimines(C=N),nitriles(Cimines(C=N),nitriles(C N)N)n n

4、aldehydes or ketones(C=O)aldehydes or ketones(C=O)Yes nBut,RCOOH,RCOOR,and RCONHRNo 第6页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6机理机理n催化氢化催化氢化的机理还没有完全研究清楚，通常认为氢的机理还没有完全研究清楚，通常认为氢吸附在金属的表面，烯烃也通过吸附在金属的表面，烯烃也通过p-轨道与金属络合，轨道与金属络合，然后烯烃与氢加成。然后烯烃与氢加成。n其立体化学特征是其立体化学特征是 Syn-addition第7页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6Relative reac

5、tivity of the Functional Groups by Catalytic Hydrogenation第8页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6二、二、还原反应还原反应 电子质子还原电子质子还原(参见教材参见教材:365)n nReduction by addition of an electron,a protonReduction by addition of an electron,a proton Na(Li)in liquid ammonia,Na(Li)donates an electron to the compound and ammonia d

6、onates a proton.is called as a is called as a dissolving metal reductiondissolving metal reduction 可被还原的化合物主要有可被还原的化合物主要有可被还原的化合物主要有可被还原的化合物主要有炔烃炔烃、苯苯苯苯和和和和酮酮第9页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6反应机理反应机理第10页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6n 炔烃被还原成反式烯烃炔烃被还原成反式烯烃n 此条件下双键不被还原此条件下双键不被还原第11页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10

7、/6三、还原反应三、还原反应 负氢还原负氢还原(参见教材参见教材:362)n nReduction by Addition of a Hydride ion and a ProtonReduction by Addition of a Hydride ion and a Proton NaBH NaBH4 4（硼氢化钠）（硼氢化钠）（硼氢化钠）（硼氢化钠）LiAlHLiAlH4 4（氢化铝锂）（氢化铝锂）（氢化铝锂）（氢化铝锂）n n Al-H bonds are more polar than B-H bonds,so LiAlH4 is a stronger reducing reagen

8、t than NaBH4醛、酮醛、酮NaBHNaBH4 4醇醇不反应不反应NaBHNaBH4 4酸、酯酸、酯酰胺酰胺LiAlHLiAlH4 4醇、胺醇、胺第12页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6机理机理:负氢对羰基亲核加成负氢对羰基亲核加成第13页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第14页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6反应活性反应活性第15页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第二节第二节 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Raney Ni(活性活性

9、Ni)的制备的制备(参见教材参见教材:366):镍为催化剂镍为催化剂:第16页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6钯钯(Pd)为催化剂为催化剂(参见教材参见教材:366):第17页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6铂（铂（Pt）为催化剂）为催化剂亚当斯催化剂亚当斯催化剂 亚当斯亚当斯18891889年生于美国波士顿，年生于美国波士顿，19081908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

10、国化学界最有代表性的人物之一。定了基础，使他成长为美国化学界最有代表性的人物之一。第18页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6 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。还有他合成的催成，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。此剂。他对具有生

11、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。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

12、顿年获诺贝尔奖金的英国人巴顿等。等。颁奖机构：颁奖机构：美国化学协会（美国化学协会（American Chemical Society）通信地址：通信地址：1155 Sixteenth St.,N.W.,Wsshington,D.C.10036,U.S.A 第19页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6影响多相氢化因素影响多相氢化因素:第20页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第21页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/62.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)苯苯 EtOH 丙酮丙酮

13、 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22页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6二、芳烃的还原反应二、芳烃的还原反应第23页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/61.催化氢化催化氢化(高压高温条件下）高压高温条件下）第24页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/62.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、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异丙醇或仲丁醇）的混合液中还原，苯环可被还原成

14、非共轭的的1，4-环己二烯化合物。环己二烯化合物。第25页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第26页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第三节第三节 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 Zn-Hg 活性活性ZnZn第27页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第28页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/62.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29页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/

15、10/6第30页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第31页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6二、二、还原成醇的反应还原成醇的反应1.金属复氢化合物金属复氢化合物还原剂（还原剂（LiAlH4 KBH4）(1)LiAlH4为还原剂为还原剂第32页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第33页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6（2）KBH4 NaBH4 LiBH4第34页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第35页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/62.异丙醇铝为还原剂（异丙醇铝为还原剂（

16、Meerwein-Ponndorf-Verley）米尔魏因米尔魏因-庞多夫庞多夫-韦莱韦莱 第36页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第37页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第四节第四节 羧酸及其衍生物的还原羧酸及其衍生物的还原一、酰氯的还原一、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成醛的反应催化氢化选择性还原成醛的反应 酰氯用受过硫喹啉毒化的钯催化剂进行催化还原，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：生成相应的醛：第38页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6反应物分子

17、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39页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/62.金属复氢化合物为还原剂金属复氢化合物为还原剂 第40页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6二、酯及酰胺的还原二、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41页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第42页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/62 酰胺还原成胺酰胺还原成胺（1）LiAlH4为还原剂为还原剂第43页，共51页，编辑于2022年，星期

18、二2022/10/6三三、腈的还原、腈的还原1.还原成胺还原成胺 LiAlH4为还原剂为还原剂 RCN:LiAlH4=1:0.5第44页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6 BH3为还原剂为还原剂 催化氢化催化氢化 H2/Pt Ni Pd第45页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第五节第五节 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46页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6 Zn、Sn为还原剂为还原剂 第47页，

19、共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/62.含硫化合物的还原含硫化合物的还原(1)硫化物硫化物 Na2S Na2S2 (NH4)2S NaHS(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)在碱性条件下在碱性条件下 第48页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6第六节第六节 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)催化氢化催化氢化第49页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6(b)金属复氢化合物金属复氢化合物(LiAlH4)第50页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6二二、脱苄基氢解、脱苄基氢解第51页，共51页，编辑于2022年，星期二2022/10/6