高等有机化工工艺学 5 醇和酚.ppt

第五章、醇和酚的合成第一节 还原反应制备醇和酚醇可以由多种含氧化合物如醛、酮、环氧化物、羧酸及其衍生物、酚、醌的还 原而制得其中，以醛、酮的还原最为重要醛、酮的还原可以采用多种方法：催化氢化法 具有经济、简便的特点；化学还原法是广为应用的方法，新的还原剂层出不穷，使 还原反应具有反应条件温和、选择性好的特点；醛分子间的氧化—还原反应是一种较特殊的合成某些醇的简便的方法；醛、酮 的双分子还原法是合成α—二醉的重要方法环氧化物可由烯与过酸反应而制得，因此，环氧化物的还原开环成醇的反应可 看作烯烃间接加水的一种方法羧酸及其衍生物的还原是合成伯醇的一种方法酚的还原是合成环己醇的重要 方法(5.1.8法)醌的还原是合成苯系及荼系邻、对二元酚的方法一、醛、酮的催化氢化催化氢化法可以便醛、酮顺利地还原成醇常用的催化剂有活性镍、钯、铂、氧化铝或氧化铬与其他金属(如铜、锌)组 成的复合催化剂用活性镍、钯、铂作为催化剂时，氢化反应可以在室温(或稍高)和较低的氢气 压力下进行；而用氧化铬组成的复合催化剂时．氢化反应往往要求在比较强烈的条件下进 行在乙醇中，用活性镍作催化剂，于25℃和0.1MPa的氢压下，环己酮被 迅速地还原成环己醇。

在1，4—二氧杂环己烷，用CuO．Cr203作催化刑，需要在较高的温度和 压力下还原胡椒醛成胡椒醇一般而言，用催化氢化法对有其他易被还原的官能团存在下的醛、酮的选择 性还原是比较困难的但是，如能选择适当的催化剂及反应条件，选择性还原还 是可能的用铂和氧化铝作催化剂，在70℃进行催化氢化时，可供酮基选择性还原，而 酯基不被还原100%均相催化氢化已成功地用于醛、酮的还原所用的催化剂是钌、铑、铱等 金属的络合物在强碱性条件下，用铑络合物作催化剂，一些脂肪和芳香酮易被还原成相 应醇100%97%二、醛酮的化学还原1、用金属还原剂还原醛、酮可被多种金属还原剂还原成醇在六甲基磷酰三胺和质子溶剂(如t- C4H9OH、CH3OH)中，用碱金属还原醛、酮，高产率地生成相应的醇2—辛醇的合成95%活性锌粉以及锌粉与氯化物组成的复合体系能有效地将醛、酮还原成相应 的醇锌粉／二氯化钻、锌粉／二氯化镍或锌粉／四氯化钛均能将醛、酮还原成醇 95%金属镁与二氯化钙在四氢呋喃中，能迅速将环酮还原成相应的醇95%2、用硫代硫酸钠和二氧化硫脲还原 硫代硫酸钠、二氧化硫脲是十分有效而经济的试剂，它能还原各种酮成相应 的醇。

硫代硫酸钠（Na2S2O3）在二氧杂环己烷中，碳酸氢钠存在下，能对含有酮基 和酯的化合物进行选择性还原成相应的醇92%在乙醇中，于碱性条件下，二氧化硫脲能还原芴酮成相应的醇3、用金属氢化物还原 金属氢化合物已被广泛地用于还原醛、酮成酵氢化铝锂是最常用的还原剂，它不但能还原醛、酮，甚至也能还原羧酸 成相应的醇由于氢化铝锂还原性极强，因此，对官能团的选择还原比较差用氢化 铝锂作还原剂，反应在严格的无水条件下，在非质子性溶剂(如乙醚、四氢呋 喃或二氯甲烷)中进行还原反应是按氢负离子转移的亲核加成反应机理进行 的，四个氢负离子均能被利用，最后生成烷氧基铝锂，经水解后即得到醇2-溴-4,4-二苯基环己酮悬浮在无水乙醚中，在室温下用氢化铝锂还原，以产率93％生成反式-2-溴-4,4-二苯基环己醇硼氢化钠是一种温和的还原剂，它不但能在乙醇中，而且也能在相转移催化剂 存在下在水—有机两相体系中很好地还原醛、酮用硼氢化铀还原醛、酮，不但选择性好，一些易还原基团(如－NO2、－CN等 )的存在可以不受影响，而且操作简便、安全，不需无水要求在甲醇中，用硼氢化钠还原，4-硝基丁醛生成4-硝基丁醇；4-乙氧碳基环己酮 还原成4-乙氧碳基环己醇。

采用微波辐射，用硼氢化钠—铝体系能快速地将酮还原成醇硼氢化钠对共轭醛、酮还原时，有一定比例的1，4-加成产物当α,β-不饱和酮及饱和酮共存于同一分子中时，可以优先还原饱和酮，提供了 在α,β-不饱和酮存在下饱和酮的选择性还原硼氢化锌的还原能力虽与硼氢化钠相当，但其碱性小，因此，特别适用于 对碱敏感的醛、酮化合物的还原在二甲氧基乙烷中，由硼氢化钠与氯化锌反应生成的硼氢化锌，可将下列 化合物中的碳基还原，而内酯环不受影响9-硼双环[3.3.1]-壬烷(9—BBN)是较好的选择性还原剂，它不仅迅速地还原各 种结构的α，β－不饱和醛、酮，产；率几乎定量，而且其他易还原基团(如-NO2 、-COOH、-COOR、-CONH2、-CN、-S-、-S-S-、-SO-、-SO2-、-N=N-、卤素 等）的存在亦不受到影响9-Borabicyclo[3.3.1]nonane or 9-BBN is an organoborane compound and used in organic chemistry as a hydroboration reagent. It can be prepared from 1,5-cyclooctadiene and a borane-dimethyl sulfide complex, using dimethoxyethane as the reaction solvent 9-BBN is more stable than other boranes in the pure state, but not in solution. This is due to the formation of hydride-bridged dimers in the solid state. 将化学计算量的9-BBN的四氢呋喃溶液滴加到3-甲基-4-乙氧碳基环己烯-2-酮中还原反应迅速发生，可生成95％产率的醇。

95%4、醛、酮被醇铝还原(Meerwein-Ponndorf-Vertey反应)醛或酮与异丙醇铝在异丙醇溶液中加热，还原成相应的醇，而异丙醇则氧化为 丙酮，将生成的丙酮由平衡物中慢慢蒸出来，使反应朝产物方向进行这个反应相 当于Oppenauer氧化的逆向反应 通常，用过量的试剂和从反应体系中除去低沸点的丙酮可以使还原反应完 全一船情况下，用本法还原醛、酮产率是好的本法对于合有双键、硝基、 酯基、卤素等官能团的醛、酮，可进行选择性还原对硝基苯甲醛与异丙醇铝于室温下作用，定量生成对硝基苯甲醇100 %在微波(MW)作用下，采用异丙醇铝作还原剂，仅2min就能完成反应84%S或R型联萘酚与氢化铝锂形成的手性试剂，可使芳基烷基酮及α,β-不饱和酮进 行不对称还原反应具有较高的立体选择性，而且S型手性试剂生成S型醇，R型手 性试剂生成R型醇该方法已广泛用于天然产物的合成5、醛分子间氧化还原(Cannizzaro反应)没有α-氢原子的醛在碱的作用下生成醇和相应羧酸盐的反应称为Cannizzaro反 应在反应中，一分子醛被还原，另一分子的醛被氧化因此，醇的收率按原料醛 总量计是比较低的但是，由于本合成法不需特殊试剂及设备，操作手续十分简便 ，因此仍有一定的实用价值。

特别是借以合成芳香醇、杂环醇以及脂肪族多羟基化 合物对环上带有烷基、卤素、羟基、甲氧基和硝基的芳醛，在反应中，这些取代 基均不受影响呋喃甲醛是从含有多缩戊糖的许多农副产品中易得的原科用浓碱在 低于室温下处理呋喃甲醛，即可方便地制得呋喃甲醇若采用两个不同的醛之间进行反应，称为交叉的Cannizzaro反应在合成上有意义的是反应的一个组分通常是甲醛，它易被氧化成甲酸，而另一 组分的醛被还原成醇对苯二甲醛与过量甲醛在氢氧化钠存在下反应，生成对苯二甲醇64%在氢氧化钙存在下，甲醛和乙醛反应合成季戊四醇反应过程中，首先发生 交叉的羟醛缩合反应，乙醛中的α-氢原子被羟甲基取代，最后三羟基乙醛与甲醛 间发生交叉的Cannizzaro反应，生成季戊四醇微波能加速Cannizzaro反应如苯甲醛与甲醛生成苯甲醇和甲酸，在加热条 件下需要12h，转化率为50％，而用微波仅需25min，产率达90％90%6、羰基化合物及酯的双分子还原偶联碳基化合物及酯的双分子还原偶联是合成α-二醇及α-羟酮的重要方法通常碳基化合物与镁汞齐或铝汞齐一起在苯中回流反应，即发生双分子还原偶联 ，生成频哪醇，一般情况下，产率中等两种不同的碳基化合物可发生分子间的还原偶联，生成不对称频哪醇，但其产率 往往是低的。

在上述反应中，由于生成的频哪醇金属化合物不溶于苯中，成为一稠状物，往往 使搅拌困难，影响反应采用铝汞齐作还原剂，反应在二氯甲烷或四氢呋喃中进行，则生成的醇铝可溶于 这些溶剂中这样，不但使操作方便，而且反应条件比较温和，频哪醇的产率也可以 提高由四氯化钛和锌反应生成的低价钛适用于芳香族碳基化合物的还原偶联如 苯甲醛或苯乙酮的还原偶联98%91%由四氯化钛和镁汞齐形成的低价钛适用于大多数碳基化合物的还原偶联如 辛醛的还原偶联以及环酮与低分子量碳基化合物分子间的还原偶联65-67%在惰性溶剂中羧酸酯与金属钠发生还原偶联反应，这是合成脂肪族α-羟酮的重要方 法在甾族α-羟酮的合成中，往往采用均相的钠-液氨-乙醚的还原体系，可能得到较好 的结果将金属钠溶于60％的液氨和40％的乙醚中，下列化合物乙醚溶液进行反应 反应完成后，蒸去氨、酸化即得到α-羟酮96%通过本法可有效地合成五元以上不同的碳原子数目的环状化合物，甚至三 十个碳以上的大环化合物也容易地合成三十四二酸二乙酯在二甲苯中与金属钠反应，继而用乙酸酸化，即制得α- 羟基环三十四酮7、环氧化合物的还原 （略）三 、羧酸及其衍生物的还原Y: -OH, - X, -NR2,- OR’ 1、催化加氢 已有多种方法可以将羧酸及其衍生物还原成相应的伯醇。

通常采用的是催化 氢化法常用的催化剂为活性镍、铂，铑、钌络合物、氧化铼、氧化铜及氧化铬的复 合催化剂等催化氢化一般在较高的温度和压力下进行，要求特殊的设备和技术因此， 在实验室中，这种方法应用不普遍以七氧化二铼为催化剂，在19.3MPa的氢气下，于163℃可使辛酸还原成辛醇100%以氧化铜及亚铬酸铜组成的复合催化剂可使已酸甲酯还原成己醇92%苯甲酸苄酯的还原用金属钠和醇使酯还原成醇的方法(Bouveault-Blanc法)是早已采用的比较简便 的方法通常是将酯的醇溶液加到悬浮在惰性溶液(如甲苯或二甲苯)的钠沙中进行的， 产率较佳本法特别适合于从油脂制取长链的饱和醇及不饱和醇从橄榄油制取十八碳-9-烯-1-醇钠在正丙醇中可使酰胺还原成相应的醇82 %2、化学还原 铝汞齐和乙醇是还原酯的有效试剂从邻苯二甲酸二乙酯制备邻苯二甲醇60%金属氢化合物是还原羧酸及其衍生物成醇的优良试剂氢化铝（AlH3)是广为应用的还原剂，许多含有卤原子、双键、羟基、烷氧 基、氨基、杂环的醇均可方便地制得根据具体情况选用不同的原料氢化铝钠、三乙基胺-氢化铝(Et3N-AlH3)也 被用作还原酸成醇的还原剂制备新戊醇时，由2,2-二甲基丙酸乙酯还原产率仅65%，而还原2,2-二甲基 丙酸产串可达92％。

二元酸酐的还原比一元酸酐的还原要普通得多一般而言，脂肪或芳香的二 元酸酐易被还原成二元醇萘-1,2-二羧酸酐在正丁醚中还原，以60％产率生成相应的二元醇60%98% 由苯甲酸还原成苯甲醇硼氢化钠不能直接还原羧酸，对α,β-不饱和酯的还原未能获得满意的结果，但 在醇中能还原内酯成醇在DME中能还原取代的苯甲酸酯成相应的取代苯甲醇若在三氯化铝、三氟乙酸酯、溴、碘、二氯化锌、DIBAL-BuLi存在下，硼氢化 钠的还原能力大大提高，不但可以还原酯，也可以还原酸3-甲氧基-4-甲基苄醇的合成98% 在三氯化铝存在下，在高沸点溶剂中对硝基苯甲酸(或酯)被硼氢化钠选择还原 成对硝基苯甲醇R = H, Et82 – 84%硼氢化锌能还原酰氯和酸成相应的醇在四甲基乙二胺存在下，硼氢化锌可使酰氯还原成醇，分子中存在的-C。