【反应汇总】有机合成中常见的还原反应

  酮和胺在过量的甲酸作为还原剂的条件下进行还原胺化的反应。当用醛作为底物的反应为

  该反应是一级或二级胺通过与甲酸和甲醛反应后在氨基N上进行的N-甲基化的反应。该反应通常用于合成N,N-二甲基烷基胺。

  芳香环通过碱金属（Li, Na, K）液氨溶液在醇存在下进行1,4-位还原得到非共轭的环己二烯或其他不饱和杂环的反应被称为Birch还原反应。

  利用硼烷和手性恶唑硼烷催化剂（CBS catalyst）对映异构选择性的还原酮得到相应的手性醇。通常情况下，MeCBS很常用 (R = Me,通过改变取代基能增加选择性)。

  1978年，J.L. Luche报道了使用镧系金属氯化物和硼氢化钠的混合物选择性地将α,β-不饱和酮还原为相应的烯丙醇。而后进一步研究了此反应的应用场景范围和一些限制，并发现使用CeCl3.7H2O/NaBH4在乙醇或甲醇中反应共轭烯酮（α,β-不饱和酮）发生1,2-还原的效果最好。使用氯化铈/硼氢化钠的混合物将共轭烯酮转化为相应的烯丙醇的反应被称为Luche还原。

  醛类或酮类在碱性条件下与肼作用，羰基被还原为亚甲基。原来Wolff-Kishner的方法是将醛或酮与肼和金属钠或钾在高温(约200 °C)下加热反应，需要在封管或高压釜中进行，操作不方便。黄鸣龙改进不用封管而在高沸点溶剂如一缩二乙二醇(二甘醇，b.p.245 °C)中，用氢氧化钠或氢氧化钾代替金属钠反应。

  对于有些结构较为复杂，带有多种敏感官能团时，以上这些一步或一锅法无法将醛或酮的羰基直接转化为亚甲基，因此在大多数情况下要将醛或酮转化为其他官能团进行除去。较为常见的方法是转化为醇羟基除去（醇羟基除去方法见脱羟基反应部分）；另外，可以将醛或酮转化为乙二硫醇的缩醛或酮，再用Raney Ni 氢化还原为亚甲基；另外也有文献将醛或酮转化为对甲苯磺酰肼的腙，再用DiBAL或NaBH(OAc)3还原。

  利用Al(Oi-Pr)3在异丙醇中还原酮得到相应的醇的反应。是Oppernauer氧化的逆反应。

  酰氯在BaSO4，喹啉-S或硫脲钝化的Pd催化剂的催化下氢化还原得到醛的反应。如果不进行钝化，生成的醛会继续还原成醇，因此可能的副产物有醇，酯和烷烃等。反应常用的溶剂有甲苯、二甲苯等等。

  林德拉催化剂（Lindlar catalyst）是一种选择性催化氢化的异相催化剂。由钯附着于载体上并加入少量抑制剂而成，含钯5～10％。通常使用的有两种：Pd-CaCO3-PbO/PbAc2、Pd-BaSO4-喹啉。由罗氏公司的化学家林德拉（Herbert Lindlar）发明。最初的制取方法是在碳酸钙浆液中还原氯化钯，并加入醋酸铅而得。在用林德拉催化剂的催化氢化反应中，炔烃只加 1mol 氢，得到顺式烯烃。

  叠氮化合物和三级膦(如, Ph3P)反应得到偶磷氮基化合物（如膦亚胺）中间体，水解得到相应的胺的反应。亚胺基膦可以用作多种化学反应的中间体，也可与羰基反应生成亚胺(aza-Wittig反应)。

  氢化物非均相催化还原炔烯烃的反应。在非均相催化剂的条件下，根据氢气的压力，催化剂，反应温度，溶剂等的不同，选择性有很大不同。氢的加成一般都是syn加成。

  腈还是较为容易还原为相应的伯胺，催化加氢或化学试剂还原都能够适用于这类还原，催化加氢的方法最为常用的催化剂为Ranney Ni, 在使用Ranney Ni 做催化剂加氢还原成胺时，若用乙醇作溶剂时，通常要加入氨水，主要由于在此条件下，有时有微量的乙醇会氧化为乙醛，其与产品发生还原胺化得到乙基化的产物，加入氨水或液氨可抑制该副反应。化学还原方法则以LAH 和硼烷较为多用。

  1854年，Bechamp首先报道了利用铁粉还原芳香硝基化合物合成芳香伯胺反应，此反应被称为Bechamp还原反应。

  酰胺的还原也是合成胺基的一种常用的方法，其常常用于伯胺的单烷基化，一般将酰胺还原到胺最常见的方法是通过LAH在加热回流下进行，但当分子内有对LAH还原敏感的官能团存在时，如芳环上有卤原子存在特别是溴和碘存在时（在此剧烈的条件下，易引起脱卤），分子内存在其他的碳酰胺等等。因此这时需要一些温和的还原条件，目前常用的有：硼烷还原，NaBH4-Lewis 酸体系还原，DIBAL还原等等。另外碳酰胺在LAH的还原条件下，也可被还原成为甲基，这也是一个常用的将伯胺单甲基化的一种方法。一般由于Boc (叔丁氧羰基)，易于反应，及中间体的提纯，因此常用于此类反应。

  催化加氢和化学还原法均可用于叠氮的还原，常用的催化加氢催化剂为Pd/C, RaneyNi, 当分子内有对氢化敏感的卤素时，可用PtO2作催化剂。化学还原最温和的条件是使用三苯基膦在湿的四氢呋喃中还原，当然LAH也可用于该还原。

  羰基化合物被金属氢化物还原生成醇。已知有各种各样的强度性质不同的还原剂。以容易得到，使用起来更便捷等实用性来考量，最多被使用的有以下还原剂。

  金属氢化物还原具有对反应条件温和，副反应少以及产率高的优点，特别是某些烃基取代的金属化合物，显示了对官能团的高度选择性和较好的立体选择性。在复杂的天然产物的合成中，较之其他还原法显示出更多的优点。最常用的为氢化铝锂(LiAlH 4 )、硼氢化钾（钠、锂）[K(Na,Li)BH 4 ]，以及发展了化学和立体选择性好的试剂，例如硫代硼氢化钠(NaBH 2 S 3 )、三仲丁基硼氢化锂LiBH (CH 3 CH 2 CH(CH 3 )) 3等。

  酯，酰胺，腈类在适当的氢化金属还原剂的存在下，低温反应可以还原成醛。常常使用的还原剂有DIBAL、Red-Al等。酯基相对于腈类化合物来说，要被还原后停留在醛的阶段，更加不容易。使用2当量以上的DIBAL还原成醇后，在把醇氧化成所需的醛，步骤太冗长了。另外，对于5或6圆环的内酯来说、部分还原成内缩醛相对来说很容易。Weinreb酰胺或吗啉酰胺的话，可以被LAH部分还原得到高产率的醛。

  将酯部分还原为醛常用的试剂有DIBAL及双（2-甲氧基乙氧基）氢化铝钠（SBMEA，红铝）。DIBAL对官能团的选择性高，即使分子内存在缩醛基，卤素、环氧基、氨基甲酰基几叔丁基硅醚基团时，也可将酯及内酯转化为醛及邻位羟基内醚，所以可用于许多天然物的合成。SBMEA的选择性更高，如在-70℃以下温度，对酰胺、腈及叔丁酯均无影响。

  Weinreb酰胺用氢化铝锂、Red-Al、DIBAL等还原可得到醛。利用此反应合成醛的优点是不容易过还原得到醇，化学选择性高。

  金属氢化物如氢化铝锂、硼烷、硼氢化钠（钾）是实验室中常用的将羧酸还原成相应的伯醇的还原剂。氢化铝锂是还原羧酸的最常用试剂。硼烷是选择性的还原羧酸为醇的优良试剂，条件温和，反应速度快，且不影响分子中存在的硝基、卤素等基团。

  面包酵母作为生物催化剂还原潜手性的酮构建手性中心的反应，近几年在有机合成中得到普遍的应用。最初面包酵母的应用是1898年将糠醛还原为糠醇，之后经Macleod和Hub的研究拓宽了这一反应的应用。近几十年对于此反应在水相进而在有机相中反应取得进展，慢慢的变多的有机合成化学家考虑应用酵母还原反应底物制备重要的手性医药中间体。

  三苯基磷亚铜(I)六聚体，通称为Stryker试剂。该试剂对热稳定，能够给大家提供质子源，用于1,4-还原反应。该试剂是市售试剂，在氢化硅烷或氢气的环境下，其使用量能够大大减少到催化量催化进行反应。

  联亚胺法还原通常是把炔烃还原成Z－烯烃的方法。正常的情况下，联亚胺都是现做现用。

  烯基上醋酸汞的顺式选择性加成反应，接着用硼氢化钠脱汞还原，得到马氏加成的醇。不需要强酸性条件，反应能在温和环境下进行。与之相对应的是用于合成反马氏加成醇的布朗硼氢化加成反应。

  羧酸酯一般来说较易被还原伯醇，其常用的方法为金属钠和醇Na-EtOH；金属氢化物如氢化铝锂(LAH), 硼氢化钠（钾）等。其中金属氢化物是最为常用的还原剂。

  野依良治（R. Noyori）氢化催化剂是指手性双膦配体BINAP与金属钌（Ru）配位形成的手性配合物。此类催化剂可以还原脱氢氨基酸、烯胺、不饱和羧酸、酮酸酯和简单酮等化合物。野依良治因对不对称氢化反应的贡献与夏普莱斯共享了2001年诺贝尔化学奖。Noyori等人发展的[Ru（II）-(BINAP)]类催化剂可根据阴离子的不同大致上可以分为：[Ru(OAC)2(BINAP)]、[RuX2(BINAP)]（或[Ru(arene)(BINAP)]X; X=Cl、Br或I）和[RuCl2(BINAP)(diamine)]。这三种催化剂前两种的稳定性较差，要保存在惰性气体氛围中，第三种稳定性较好。

  金属酞菁络合物M-Pc (M=V, Mn, Fe, Co 和 Pd)是一种很稳定的选择性氢化催化剂。经过控制反应体系的化学性质（如pH），金属的种类等条件能调节还原催化剂的活性。

  利用过量的 LiAlH4在加热条件下还原醛酮的对甲苯磺酰基腙得到烷烃（或烯烃）的反应。

  由邻硝基苯硒氰、Bu3P和醇反应得到的邻硝基苯硒醚经氧化順式消除制备烯烃的反应。此反应底物醇主要是伯醇，利用其他方法制备邻硝基苯硒醚，进而进行氧化消除得到烯烃也归为此反应。

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