有机化学中的加氢还原反应
李博阳子(200231040004) 2002 级化学基地班,化学与分子科学学院,武汉大学,430072 摘要:在学习有机化学的过程中,我们经常会遇到将不饱和化合物(包括-C=C-,-C=O,-C ≡N 等) 加氢还原为饱和化合物的情况. 本文就这一部分对基本的有机化学反应进行小结并 就常用的一些还原试剂进行比较. 关键词:有机化学,加氢还原 在学习有机化学的过程中,我们经常会遇到将双键(包括-C=C-,-C=O,-C≡N 等)加氢还 原为饱和化合物的情况.这一类反应牵涉到的物质种类繁多,反应的机理和条件,反应得到 的产物和各种产物的构型也比较复杂. 本文就根据这一情况对基本的加氢还原反应进行小结 并就常用的一些还原试剂进行比较.
1.碳碳不饱和键的加氢还原反应
碳碳不饱和键,包括-C≡C-和-C=C-,它们一般不选用金属有机化合物进行还原,原因是因 为碳碳不饱和键的加氢还原机理与-C=O,-C≡N 不同.根据碳碳不饱和键的类型可以将其 再细分为两类物质分别对其进行小结. 1.1 烯烃的加氢还原反应 对于烯烃化合物,它只涉及到碳碳双键(-C=C-) ,所以在加氢还原反应中它的产物基本上 (这里我们不考虑共轭烯烃和芳烃里面的碳碳双键) 可以认为是唯一的, 即为烷烃 (-C-C-) . 可以用如下的反应通式来表示这种情况下的加氢还原反应:
H2 催化剂
H C C H
C
C
这种加氢方式主要得到如上图所示的顺式产物(当然也存在少量反式产物) ,不同催化剂, 溶剂还有压力对产物构型有很大影响,一般我们常用的为 PtO2 在 C2 H5 OH 溶剂中,主要得 到顺式产物. 1.2 炔烃的加氢还原反应 和烯烃类似,炔烃也可以被还原成烷烃:
H C C H C H C H
H2 催化剂
但对于炔烃化合物,相比烯烃化合物里面单纯的碳碳双键来说 C 与 C 之间又多了一个键的 形成,故其加氢还原产物除烷烃外多了一个选择——烯烃.而烯烃有顺反异构,所以反应会 有两种可能性,如下所示:
H C C
H C C
H 2, Pd/BaSO 4 喹啉
H
H C C
C
C
H 2, Lindlar Pd
H C C
H C C
H2 , Ni C2 H5OH
H
Na
C C C C H
H C C
NH3 (液)
LiAlH4 THF,diglyme
C C H
2.碳氧双键的加氢还原反应
含有碳氧双键的化合物包括醛,酮,羧酸,酯,酰卤等,根据还原程度的不同可以选择还 原能力不同的各种试剂. 2.1 将碳氧双键还原成羟基 将碳氧双键(-C=O)还原成羟基(-CH-OH) ,简单的可以看作在 C 和 O 上分别加上一个 H 原子,一般我们常用的还原剂都可以达到这个目的,当然,根据反应物的区别,对催化剂 和还原剂的要求会有稍许差别: 对于醛,酮来说,由于羰基连接的为两个烃基,此处碳氧双键的活性较大,一般能够提供 H-的物质都可以跟醛酮反应生成相应的醇,如:
1)HC O
2) H3O
+
H
C
OH
(H- 来自LiAlH 4或NaBH4)
LiAlH4 的选择性非常好, 在还原 a, -不饱和醛酮时, 它仅还原 C=O 而不还原 C=C, NaBH4 的选择性不如 LiAlH4 . 在还原 a , -不饱和醛酮时,催化加氢可以控制条件分别得到饱和醛酮或相应的醇,而 Li/NH3 (液)可以将 a, -不饱和醛酮还原成饱和醛酮.
O R C H C H C R' OH

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