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第一节　化学还原反应

化学还原反应常用的还原剂有无机还原剂和有机还原剂两大类。主要的无机还原剂有活泼金属（包括合金）、金属氢化物以及一些低价元素的化合物。常用的有机还原剂有金属有机化合物和有机化合物两类。

一、无机还原剂

1.金属还原剂

金属还原剂包括活泼金属、它们的合金及其盐类。一般用于还原反应的活泼金属有碱金属（Li、Na、K）、碱土金属（Ca、Zn、Mg）以及Al、Sn、Fe等。合金包括钠汞齐、锌汞齐、铝汞齐、镁汞齐等。金属盐有含硫化合物、FeSO₄、SnCl₂等。肼及其衍生物在有机还原反应中也有重要的应用。

金属还原剂在进行还原反应时均有电子的得失过程，同时产生质子的转移。金属无疑是电子的供给者，而水、醇、酸类等化合物则是质子的供给者。因此其还原机理是电子-质子的转移过程，而并非是所谓的“新生态氢”的还原。例如，羰基化合物用金属还原为羟基化合物，是羰基首先自金属原子得到一个电子，形成负离子自由基，后者再由金属得到一个电子，形成两价负离子，两价负离子由质子供给者得到质子生成羟基化合物。

（1）铁（Fe）和低价铁盐　铁在酸性条件下（如硫酸、乙酸、盐酸等）为强还原剂，可将芳香族硝基、脂肪族硝基以及其他含氮氧功能基（亚硝基、羟胺基等）还原成氨基；将偶氮化合物还原成两个胺；将磺酰氯还原成巯基。一般情况下对卤素、烯键或羰基无影响，是一种选择性还原剂。铁粉将硝基苯还原为苯胺的反应如下：

一个硝基需要得到六个电子和六个质子才能还原为氨基。

芳环上有吸电子基团时，硝基容易被还原，一般反应温度较低；而有给电子基团时，反应温度较高。反应后产生大量不易处理的铁泥，目前工业上应用越来越少。

铁粉作还原剂时，一般含硅的铁粉效果较好，而熟铁粉、钢粉及化学纯铁粉效果很差。反应前应先将铁粉活化，方法是加入少量稀酸并加热一定时间，除去表面的氧化铁而形成亚铁盐作为电解质。另外也可加入氯化铵等电解质。

例如抗肿瘤药物泊马度胺（Pomalidomide）原料药（1）^［1］的合成。

又如抗生素双氯苯唑西林钠等的中间体2-氨基-6-氯苯甲酸^［2］的合成。

分子中含有酯基的硝基化合物也可以用铁粉还原，因为此时反应体系呈弱酸性，酯基不至于水解。

芳香族硝基化合物用铁粉还原时，环上的卤素原子不受影响。例如氟哌酸、诺氟沙星等的中间体3-氯-4-氟苯胺^［3］的合成。

4-硝基-N-氧化吡啶经铁粉在酸性条件下处理，硝基和过氧化物同时被还原，生成4-氨基吡啶^［4］，其为降压药吡那地尔（Pinacidil）等的中间体。

在酸性条件下金属铁粉可以将肟还原为伯胺。例如2，5-二氨基尿嘧啶（2）的合成，其为尿酸、茶碱、咖啡碱等杂环化合物的合成中间体。

对于水溶性差的含肟基的化合物，可以在醇的水溶液中进行还原反应。例如镇静催眠药阿普唑仑（Alprazolam）中间体2-氨基-5-氯二苯酮（3）^［5］的合成。

低价铁盐如FeSO₄、FeCl₂、Fe（OAc）₂、（HCOO）₂Fe等也可作为还原剂。FeSO₄常与氨水一起使用，将硝基还原成氨基时，分子中的醛基、羟基等不受影响。

（2）钠和钠汞齐　金属钠在醇类（甲醇、乙醇、丁醇等）、液氨或惰性有机溶剂（苯、甲苯、乙醚等）中，都是强还原剂，可用于炔键、—OH、CO、—COOH、—COOR、—CN以及苯环及杂环的还原。为增加金属钠的表面积，常将其轧成钠丝或在甲苯中加热制成钠砂使用。钠汞齐通常为含钠2%～10%的钠汞合金。将汞加热到200℃左右，慢慢加入小块金属钠即得。主要用作还原剂。钠汞齐在醇、水中，无论碱性条件还是酸性条件下都是强还原剂，但由于汞的毒性大，钠汞齐已较少使用。

金属钠（锂）可以在液氨或低级胺中将非端基炔还原为双键，得到热力学稳定的反式烯烃。

端基炔不能被钠-液氨还原，因为在此条件下端基炔生成炔钠。但是可以将端基炔加到含硫酸铵的Na-NH₃（液）溶液中，释放出游离的炔基，从而将炔基还原为双键。

还原剂可以是Na-液氨、Li-液氨，也可以是Na-乙胺、Li-乙胺等。例如如下反应：

大环炔用碱金属和液氨还原可以得到环状反式的环烯，而较小的环炔还原时反式环烯的比例明显降低。使用的金属也与顺、反异构体的比例有关，使用金属锂时反式环烯的比例较高，而使用钠、钾时比例降低。例如环癸炔用金属锂在液氨中还原，得到91%的反式环癸烯和9%的顺式环癸烯，而当使用金属钠或金属钾时，实际上主要得到顺式环癸烯。环十二炔用金属锂还原时得到95.5%的反式环十二烯和4.5%的顺式环十二烯，而当使用金属钠时，得到81%的反式环十二烯和19%的顺式环十二烯。

分子中含有两个炔键，若其中一个炔键在端基，当用碱金属于液氨中还原时，端基炔很容易生成炔金属盐，此时分子中的炔键还原而端基炔键保留。例如：

与芳环或羰基相邻的共轭双键能被钠汞齐还原为饱和化合物。例如：

用Na-乙醇还原萘，萘分子中可以加一分子氢或两分子氢，生成二氢萘和四氢萘。

但是，用这种方法不能进一步还原另一个苯环，因此，用这种方法萘最终只能生成1，2，3，4-四氢萘，若要继续氢化，则需要采用催化氢化的方法。

蒽和菲用Na-乙醇还原，分别生成9，10-二氢蒽和9，10-二氢菲。

杂环化合物也可以用Na-醇还原。吡啶用Na-醇还原最终可以生成哌啶类化合物。

苯甲酸类化合物也可以被Na-醇还原，生成环己基甲酸和环己烯基甲酸的混合物。

反应中常用的醇有乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等伯醇，有时也可以使用仲醇。叔醇的效果并不理想。该反应的缺点是金属钠需过量很多，而且安全性较低。

环酮在钠和醇的作用下还原成仲醇，取代脂环酮主要被还原成反式醇，肟和腈可被还原为胺。芳脂混酮还原为仲醇。

9-氧杂-1-氮杂蒽酮用钠汞齐于乙醇中还原，生成9-氧杂-1-氮杂-蒽-10-酚（4），其为消炎镇痛药普拉洛芬（Pranoprofen）的中间体。

除了甲酸酯和羧基直接与芳环相连的芳酸酯外，其他羧酸酯可被醇和金属钠还原成相应的伯醇，该反应称为Bouveault-Blanc还原反应。

反应机理如下（单电子转移还原）：

例如抗癫痫药非尔氨酯（Felbamate）中间体2-苯基-1，3-丙二醇^［6］的合成。

该方法常用于高级脂肪族羧酸酯的还原，尤其适用于由油脂制备长链的饱和或不饱和醇。例如由橄榄油制备十八碳-9-烯-1-醇。

反应中生成的醇钠可催化羧酸酯的缩合反应，加入尿素使其分解，不影响还原效果。

由于催化氢化法和氢化铝锂等的广泛应用，此方法已很少使用。

二元羧酸酯可以被还原为二元醇，例如抗菌药奥替尼啶（Octenidine hydrochloride）中间体1，10-癸二醇的合成^［7］。

使用金属钠-液氨-醇也可以将酯基还原为伯醇，例如胃病治疗药西咪替丁（cimetidine）合成中间体4-甲基-5-羟甲基咪唑盐酸盐（5）^［8］的合成。

使用金属钠-液氨-醇，由于反应是在低温下进行的，减少了副反应，可以得到较好的结果，但氨的回收和再利用是必须注意的问题。

铝-汞齐和乙醇组成的还原体系，也是还原酯生成醇的较好的还原剂。例如：

Bouveault-Blanc还原反应若在苯、二甲苯、乙醚等无质子供给的溶剂中进行，则生成的负离子自由基相互偶合而发生酮醇缩合反应，生成α-羟基酮，称为偶姻偶合反应（Acyloin couplings），是合成脂肪族α-羟基酮的重要方法。例如：

反应机理可能是通过钠的电子转移形成自由基负离子，而后自由基负离子发生双分子偶联生成二酮，最后二酮还原生成α-羟基酮。

该反应在有机合成中应用广泛。食品用香料5-羟基-4-辛酮（6）^［9］的合成如下。

Na-K合金也可以应用于该反应。

在甾族α-羟基酮的合成中，往往采用均相的钠-液氨-乙醚还原体系，可以得到较好的结果。例如化合物（7）^［10］的合成。

二元羧酸酯进行分子内的还原偶联反应，可合成五元以上的环状化合物，特别对大环化合物的合成有重要意义。

反应是在碱性条件下进行的，主要的副反应是Claisen酯缩合反应和Dickmann酯缩合反应。反应中加入三甲基氯硅烷可以基本完全避免这些副反应，反应中生成烯醇硅醚中间体。整个操作比较简便，中间体容易纯化，用酸的水溶液或甲醇处理后可以得到α-羟基酮，若该中间体用溴的四氯化碳溶液或戊烷溶液等处理，则会生成1，2-二酮。例如：

该方法也适用于环中含有N、O、S、Si等杂原子的化合物的合成。

在液氨中，有乙醇存在时，金属钠可将芳环还原成二氢化合物，此反应称为Birch还原。金属锂、钾也发生此反应，反应速度：Li＞Na＞K。铁盐等杂质对反应有影响。芳环上的取代基性质对反应有很大影响。一般吸电子基团（如—COONa）使反应容易进行，生成的产物为1，4-二氢化合物；而给电子基团，如R、—NH₂、—OR等，则使反应较难进行，且生成的产物为2，5-二氢化合物。

Birch还原的机理如下：

Birch还原的反应速率和生成二烯的区域选择性，与芳环上取代基的性质有关。还原的速率取决于电子的转移，给电子基团使苯环钝化（苯甲醚除外），并使质子化发生在2，5-位，生成2，5-二氢化合物；吸电子基团有利于电子的转移，并使质子化发生在1，4-位，生成1，4-二氢化合物。例如苯甲醚的还原。

又如长效避孕药18-甲基炔诺酮（norgestrel）中间体（8）^［11］的合成，苯环被还原，甲氧基水解生成α，β-不饱和酮。

苯甲醚和芳胺的Birch还原在合成中应用较广，因为它们的二氢化合物很容易水解为环己酮衍生物。例如：

选择给电子取代基或吸电子取代基或者二者适当的组合，可以使芳香族化合物还原得到各种不同取代基的环己二烯类化合物。

α-萘酚发生Birch还原时，羟基所在的环较稳定，不被还原。β受体阻滞剂纳多洛尔（Nadolol）中间体5，8-二氢-1-萘酚（9）^［12］的合成如下。

Birch反应中除了使用液氨外，也可以使用低级脂肪胺，如甲胺、乙二胺等。用低分子量的烃基胺如乙胺代替液氨，则称为Benkeser还原反应。Benkeser还原法的适用范围大致与Brich还原相同。

对于反应底物，除了含苯环、萘环的化合物外，其他一些化合物也可以发生Birch反应，例如，与羰基或苯环共轭的双键容易发生Brich还原。

除此之外，酯、酮、α，β-不饱和酮的双键、炔、卤化物、磺酸酯等也可以发生Birch还原反应，生成相应的还原产物。

芳基硅醚也可以发生Birch还原。三甲基硅醚发生Birch还原的收率较低，而叔丁基二甲基硅醚和异丙基二甲基硅醚的收率较高，可达80%～97%。

这些还原产物经不同的方法处理可以得到相应的化合物，例如：

呋喃类化合物也可以发生Birch还原反应，生成二氢呋喃类化合物。例如^［13］：

早期的Birch还原主要集中在烷基苯和芳香醚类化合物，后来逐渐扩展至芳香酸、酯、酮、腈、酰胺、稠环等化合物，并在天然产物的合成中得到应用。

金属钠可以将肟还原为胺。例如高血压病治疗药利美尼定（Rilmenidine）的中间体二环丙基甲胺盐酸盐^［14］的合成。

芳基烷基硫醚可以被还原为硫酚。例如药物中间体1，2-苯二硫酚^［15］的合成。

（3）镁　金属镁也是一种常用的还原剂，不过常常是将其制成镁粉或镁-汞齐，其活性高于锌粉。但由于镁粉活性高，容易发生安全事故，应用时应十分小心。其实，很多可以使用镁粉的还原反应可以用锌粉代替。

镁粉可以断裂碳卤键，在如下反应中，分子中的溴原子可以被Mg等还原，生成青霉烷砜酸（10）^［16］，其钠盐为抗生素药物舒巴坦原料药。

用金属镁还原碳卤键方便的方法是将RX制成Grignard试剂，后者与含有活泼氢的化合物反应而生成烃，实际上这是卤化物的一种间接还原法。但这种方法脱卤素，一般不常用。

使用CdCl₂-Mg-H₂O体系可以在室温下将醛、酮还原为相应的醇类化合物，醇的收率很高。该还原剂还可以将环氧乙烷还原为单醇，将苄基氯还原为甲苯，将酰氯还原为醛，并且可以使硫缩酮生成相应的酮。药物合成中间体肉桂醇可以用该方法来合成。

某些羰基化合物，在非质子溶剂如苯中，可被Mg-Hg、Na-Hg、Al-Hg还原，生成邻二醇，例如抗真菌药盐酸特比萘芬（Terbinafine hydrochloride）中间体品那醇（11）^［17］的合成。

反应机理如下：

反应可能是单电子转移过程。金属提供电子，羰基化合物得到电子生成负离子自由基，负离子自由基相互结合生成偶联产物品那醇。该方法是由酮合成α-二醇的一种方便的方法。又如如下α-二醇的合成：

生成的品那醇在酸催化下可以发生品那醇重排反应。

羰基化合物还原偶联为品那醇，反应中除了生成双分子偶联产物外，还有单分子还原产物醇的生成。

醛和不对称的酮发生还原偶联生成的品那醇可能有两个手性中心，这为品那醇的合成增加了难度。为了有效地控制反应的化学选择性和产物的立体选择性，探索新的金属试剂和新的反应体系一直是化学工作者关注和研究的热点。在这方面已经取得了一定的进展。

除了金属镁外，已经发现多种金属可以使醛、酮发生双分子偶联反应生成品那醇，例如金属钠、铝、钐、铈、铟、碲、锰、钛、锌等，而且发现很多反应可以以水或水溶液为介质进行双分子偶联反应以合成品那醇。光化学法、电化学法合成品那醇的报道已有不少，微波、超声波可以促进品那醇的生成，在固相条件下也可以合成品那醇。

用金属镁在水或氯化铵水溶液中进行羰基化合物的还原偶联反应，芳香醛、酮室温反应24h，品那醇的收率在41%～92%。

金属钐（Sm）的还原电势高（Sm³⁺/Sm=-2.41V），与金属镁（Mg²⁺/Mg=-2.37V）相近，是一种良好的还原剂^［18］。

硝基化合物、亚硝基化合物可以被镁粉还原为相应的氨基化合物。金属镁与用乙酸铵饱和的甲醇体系可以将肟还原为相应的胺类化合物。例如：

肟的还原可以采用的化学还原剂有很多。比较常用的是钠-醇、锌与乙酸或甲酸或三氟乙酸等。

二硫键可以还原断裂生成相应的巯基化合物。例如半胱氨酸盐酸盐的合成。

（4）锌和锌-汞齐　无论在酸性、碱性，还是在中性条件下，锌粉都具有还原性。反应介质不同，还原的官能团和相应的产物也不尽相同。

用1，2-二溴乙烷或用1，2-二溴乙烷和溴化铜锂（LiCuBr₂）活化的锌粉，在无水乙醇中可以将炔烃还原为顺式烯烃。例如^［19］：

与传统的Lindlar催化氢化不同的是，利用金属锌或锌合金在质子溶剂中还原炔烃时，锌提供电子，而溶剂提供质子，可以高选择性地顺式加成生成烯烃，而且还可以防止过度氢化。炔醇类化合物用锌粉还原，活性非常高，在乙醇中回流，转化率达95%以上。

共轭的烯炔用锌还原可以得到共轭的二烯。例如^［20］：

TaCl₅-Zn、NbCl₅-Zn体系也可以将炔还原为顺烯^［21］。

Zn-AlCl₃体系可以还原吲哚的吡咯环，例如药物塞洛多辛（Silodosin）中间体7-甲基二氢吲哚（12）的合成^［22］。

脂肪族碘化物、溴化物以及苄基氯等采用锌-酸还原体系，很容易将C-X键还原而生成烃类化合物。

在C-X键中，还原的活性次序为：C—I＞C—Br＞C—Cl。

卤代烃的脱卤除了与卤代烃的卤素原子种类有关外，还与其化学结构有关。α-位有吸电子基团（酮、腈、硝基、羧基、酯基、磺酸基等）的卤素原子、苄基位或烯丙基位的卤素原子、芳环上电子云密度较低位置卤素原子更容易发生氢解脱卤反应。例如哒嗪酮类化合物中间体（13）的合成：

虽然卤代芳烃的还原要困难一些，但在乙酸-水混合体系中用锌还原2，3，5-三溴噻吩，生成抗生素替卡西林（Ticarcillin）的中间体3-溴代噻吩^［23］。

某些酮类的α-位上有卤素、羟基、酰氧基（RCOO—）、氨基等基团时，在酸性条件下，锌可使这些基团消去。

α-羟基环酮分子中的羟基可以被锌粉在酸性条件下还原。例如：

邻苯二甲酰亚胺类化合物在硫酸铜存在下，于碱性条件用锌还原生成苯酞类化合物，例如抗抑郁药西酞普兰（Citabopram）中间体6-氨基苯酞（14）^［24］的合成。

在碱性条件下，锌粉可将二苯酮还原成二苯甲醇，其是抗组胺类药物苯海拉明的中间体。

醛或酮的羰基用锌汞齐和盐酸还原为甲基或亚甲基的反应称为Clemmensen还原反应。

关于Clemmensen还原的反应机理尚不十分清楚，主要有两种解释。一种是锌-卡宾机理，另一种是负离子自由基中间体机理。

锌卡宾历程

负离子自由基中间体历程

锌-汞齐是用锌粒与氯化汞在稀盐酸中反应而制备的，锌可以将Hg²⁺还原为Hg，在锌的表面形成锌-汞齐。该方法主要用于芳香族羰基化合物的还原。

在酸性条件下锌粉和锌汞齐作还原剂时，用的酸是盐酸、硫酸、乙酸等，但盐酸更常用。

由于芳烃的烃基化反应容易进行芳环上的多烃基化反应，因此，利用芳烃的酰基化而后进行还原，可以方便地制备单烃基化合物。分子量较大或水溶性较低的酮可加入一些有机溶剂，如乙醇、乙酸、二氧六环等，它们和盐酸水溶液混溶，有利于提高产物的收率。在有机溶剂中进行Clemmensn还原反应时，生成品那醇的倾向会增大。

Clemmensen还原反应是在酸性条件下加热回流进行的，因此更适用于对酸稳定的羰基化合物的还原。若被还原的羰基化合物对酸敏感（如吡咯、呋喃等的衍生物）而对碱稳定，则可采用Wolff-Kishner-黄鸣龙反应进行还原。

Clemmensen反应适用范围比较广，几乎可以应用于所有对酸稳定的芳香脂肪混合酮的还原，反应容易进行且收率较高。

反应底物分子中含有羧酸、酯、酰胺等的羰基化合物还原时，这些基团可不受影响。抗抑郁药物舍曲林（Sertraline）等的中间体γ-苯基丁酸^［25］的合成如下。

不饱和醛、酮采用此方法还原时，一般情况下分子中的孤立双键不受影响，但与羰基共轭的双键会同时被还原。α，β-不饱和酸及其酯采用此方法还原时，则只有双键被还原，生成饱和羧酸或相应的酯。帕金森病治疗药物雷沙吉兰（Rasagiline）等的中间体3-苯基丙酸^［26］的合成如下。

脂肪族醛、酮和脂环酮采用此方法还原时效果并不理想，容易产生树脂化物质或双分子还原，收率较低。

Clemmensen反应若采用比较温和的条件，例如使用无水有机溶剂（醚、THF、乙酸酐、苯），干燥的氯化氢和锌，在较低温度下反应，也可以将一些对酸敏感的羰基化合物还原。这是Clemmensen还原的一种改良方法。抗凝血药吲哚布芬（Indobufen）（15）^［27］的合成如下。

在酸性、中性或弱碱性条件下锌粉可以将硝基还原为氨基。也可在醇和氯化铵、氯化镁、氯化钙的水溶液中使用，在此条件下呈弱碱性，可将硝基还原为氨基。抗过敏药阿司咪唑（Astemizole）中间体邻苯二胺的合成如下。

硝基苯在中性条件下用锌粉和氯化铵还原，生成N-羟基苯胺，也可以直接还原为胺。例如^［28］：

不用氯化铵，在二氧化碳气氛中也可以将硝基化合物还原为N-羟基苯胺，转化率可达100%。

硝基苯在碱性条件下还原，不同的还原剂可以得到不同的还原产物，如下偶氮化合物都是由中间产物的进一步反应而生成的还原产物。

芳香族硝基化合物在碱性条件下用锌粉还原可以生成氢化偶氮苯类化合物，这是工业上比较成熟的方法之一。反应是分两步进行的，第一步是先生成氧化偶氮苯，第二步是氧化偶氮苯还原生成氢化偶氮苯。例如：

能够发生联苯胺重排反应的化合物是氢化偶氮苯类化合物，当然也包括含有萘环等的化合物。

类风湿性关节炎治疗药保泰松保泰松（Phenylbutazone）等的中间体氢化偶氮苯^［29］的合成如下。

类似化合物也可以在Pd催化剂存在下来合成。

Zn-HCl、保险粉、亚硫酸盐等很多无机还原剂都可以将亚硝基还原为相应的氨基。

N-亚硝基化合物在乙酸中用锌粉还原生成肼，这是制备不对称肼的合成方法之一。而用锌粉和盐酸、氯化亚锡和盐酸还原时，得到原来的仲胺，有时用这种方法来提纯仲胺。

偶氮和氧化偶氮化合物用Zn-NaOH还原时可以停留在氢化偶氮化合物阶段。例如消炎镇痛药地夫美多（Difmedol）中间体（16）^［30］的合成。

肟在酸性条件下可以被锌还原生成相应的胺，例如γ-分泌酶抑制剂LY411575中间体（17）^［31］的合成如下。

芳基磺酰氯可以直接还原为硫酚，锌-酸、锡-盐酸等都是常用的还原剂。用锌-氢碘酸时可以直接使用红磷和碘，原位产生碘化氢。

甲砜霉素（Thiamphenicol）、抗真菌药硝酸芬替康唑（Fenticonazole）等的中间体苯硫酚的合成如下：

（5）锡和氯化亚锡　锡和氯化亚锡是较强的还原剂，但因价格贵而多用于实验室中，工业上很少使用。将锡焙融慢慢倒入冷水中可制锡的细小颗粒。

用锡和盐酸可以脱除芳环上的卤素原子。例如长效消炎镇痛药萘丁美酮（Nabumetone）中间体6-溴-2-甲氧基萘（18）^［32］的合成。

Sn和盐酸可以将α-羟基酮还原脱去羟基。例如：

锡可将硝基还原成氨基，也可将腈还原成胺。例如局部麻醉药苯佐卡因（Benzocaine）中间体对氨基苯甲酸^［33］的合成。

理论上还原硝基需要1.5mol的锡。

还原后生成的胺与氯化锡生成配合物，加入碱可以使胺游离出来。有时也可通入硫化氢以分解配合物。

氯化亚锡作还原剂时常将其配成盐酸溶液，因其能溶于醇，有时还原反应也在醇中进行，氯化亚锡盐酸溶液能将硝基还原成氨基。例如高血压治疗药坎地沙坦酯（Candesartan）中间体（19）^［34］的合成。

氯化亚锡不还原羰基和羟基（三苯甲醇例外），因此含醛基的硝基苯类用氯化亚锡可还原为氨基芳醛。例如抗癌药酚嘧啶（Hexamethylmelamine）等的中间体间羟基苯甲醛^［35］的合成。

用计量的氯化亚锡还原多硝基化合物时，可以只还原其中的一个硝基。

氯化亚锡在冰醋酸溶液或用氯化氢气体饱和的乙醚溶液中，具有很强的还原作用。脂肪族或芳香族腈可被还原为醛，该反应称为Stephen反应。

反应中腈与干燥的氯化氢加成，进而用无水氯化亚锡还原，氢原子取代氯原子生成亚胺，后者在酸性条件下水解，可生成醛。无水氯化亚锡可用如下方法来制备：将结晶氯化亚锡（一般含两个结晶水）慢慢加入等量的氯化亚砜中，放置2h。过滤、以无水乙醚洗涤，而后真空干燥，得无水氯化亚锡。

该方法主要用于芳香族醛的合成，但长链的脂肪腈也可得到较高收率的醛，也适用于杂环体系。该方法成功的关键是无水、无醇。溶剂中的水可导致亚胺酰氯的水解而生成羧酸，醇则导致亚胺酰氯的醇解而生成酯。

甲状腺素中间体（20）的合成如下：

又如医药中间体2-萘甲醛^［36］的合成。

重氮盐在过量的盐酸中用氯化亚锡还原，生成肼类化合物，收率一般较高。

止吐药格拉司琼（Granisetron）等的中间体1H-吲唑-3-羧酸（21）^［37］的合成如下。

偶氮化合物可以被氯化亚锡在盐酸中还原为两分子的胺类化合物。例如利胆酚中间体对氨基苯酚的合成：

2.含硫化合物

含硫化合物大多为温和的还原剂，包括硫化物（硫化钠、硫氢化钠、多硫化钠等）和含氧硫化物（亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二硫酸钠、二氧化硫、二氧化硫脲等）。

硫化钠、硫化铵、多硫化钠、硫氢化钠、硫氢化铵以及多硫化钠（铵）等都是常用的还原剂，可以将硝基还原为氨基。多硝基化合物可以进行选择性的还原，只还原一个硝基为氨基。例如：

抗心绞痛药物醋丁酰心安（Acebutolol）中间体2-氨基-4-硝基苯酚^［38］的合成如下。

在硫化物进行的还原反应中，硫化物是电子供给者，而水或醇是质子供给者，反应后硫化物生成硫代硫酸盐。用硫化钠还原时，有氢氧化钠生成，反应介质的碱性增强。

由于反应体系pH值升高，从而使硝基化合物容易发生双分子还原，产物带有有色杂质。可加入氯化铵、硫酸镁、硫酸铝等中和生成的碱。也可使用二硫化钠，二硫化钠不引起双分子还原。二硫化钠是由等摩尔的硫化钠和硫黄粉在水中加热来制备的，还原硝基化合物时不生成氢氧化钠，而是生成硫代硫酸钠，可以回收利用。

对硝基甲苯用多硫化钠还原时，生成对氨基苯甲醛^［39］。

特别需要指出的是，若硝基化合物分子中含有对碱敏感的基团时，不宜用硫化物还原。

用多硫化物还原时常有硫生成，有时会造成分离的困难。

常用的含氧硫化物有二氧化硫脲（有机还原剂）、亚硫酸盐（亚硫酸钠、亚硫酸氢钠）和连二硫酸钠，后者又名保险粉。

亚硫酸盐能将硝基、亚硝基、羟胺基、偶氮基还原成胺，将重氮基还原成肼。在起还原作用时，也可能在芳环上发生磺化反应。其还原机理是亚硫酸盐对上述被还原官能团的不饱和键进行加成，加成产物为N-磺酸胺盐，后者水解成相应产物。

芳胺按常规方法制成重氮盐后，再用亚硫酸盐、亚硫酸氢盐的混合液进行还原，而后再进行酸性水解，得到芳肼的盐类化合物。有关内容参见本书第八章第二节重氮化反应。例如消炎镇痛药依托度酸（Etodolac）等的中间体2-乙基苯肼盐酸盐的合成^［40］。

苯磺酰氯可被亚硫酸氢钠、亚硫酸钠还原为苯亚磺酸钠。

甲基对甲苯基砜是甲砜霉素（Thiamphenicol）、兽用抗菌药氟洛芬（Florfeniol）等的中间体，可以用如下方法来合成^［41］。

卤代酚类化合物在硫酸氢盐-亚硫酸盐存在下，于甲醇中可以将卤素原子脱去，生成相应的酚类化合物。例如长效消炎镇痛药萘丁美酮（Nabumetone）中间体2-萘酚的合成^［42］。

连二亚硫酸钠在碱性条件下是一种强还原剂，可以将硝基、亚硝基，肟等还原为氨基，将醌类还原为酚。很容易将偶氮基还原为胺类化合物。1mol的偶氮化合物约需2.2mol的连二亚硫酸钠。抗凝血药莫哌达醇（mopidamol）中间体5-氨基乳清酸（22）^［43］的合成如下。

硫代硫酸钠是一种强还原剂，可以将多种官能团还原。邻二溴化物在DMSO中可以被还原为相应的烯，芳香族亚硝基化合物和芳香族叠氮化合物被还原为胺，醌和1，2-二苄氧基乙烯可以被还原为酚和1，2-二苄氧基乙烷等。

α，β-不饱和醛、酮在相转移催化剂存在下可以进行1，4-还原生成饱和醛、酮。

在二氧六环中，硫代硫酸钠可以对含有酮基和酯基的化合物进行选择性还原，酮基生成相应的羟基。例如：

醌类化合物可以被硫代硫酸钠还原为氢醌。例如维生素E、维生素K等的中间体2，6-二甲基对苯二酚^［44］的合成。

3.硼烷

也叫乙硼烷（B₂H₆）又称二硼烷，为无机化合物，是目前能分离出的最简单的硼烷。

三氟化硼与硼氢化钠反应生成二硼烷。

二硼烷常用的是其乙醚、THF等的溶液，或二甲基硫醚的配合物，在THF中存在如下平衡：

二硼烷的THF的溶液和二甲硫醚配合物溶液，二者的反应活性相似，但硼烷与二甲基硫醚生成的配合物更稳定，保存时间更长。

乙硼烷（BH₃）₂和烷基硼可以与烯烃发生加成反应生成有机硼化合物，后者用羧酸处理生成烷烃，这是间接由烯烃制备烷烃的方法之一。

硼烷在醚溶液中分解为甲硼烷。反应分两步进行，第一步是甲硼烷加到烯烃的双键上生成烷基硼烷，第二步是烷基硼烷被有机酸分解生成烷烃，丙酸是常用的有机酸。

该反应的特点是：a.反应过程不发生重排；b.反应为顺式加成；c.与不对称烯烃加成时，硼原子加到含氢原子较多的双键碳原子上，而氢则加在含氢较少的碳原子上，形式上是反马氏规则的。

实验证明，烯烃的硼氢化反应是通过形成一个四中心过渡态历程进行的：

因而在这一反应中不会发生重排，而且是一个典型的顺式加成反应。

由于是顺式加成，因此氧化后生成的醇也是顺式产物，得到反马氏规则的醇。例如：

将烷基硼烷在碱性条件下进行氧化和水解可得到醇，常用的氧化剂是过氧化氢，这类反应称为硼氢化-氧化反应，是制备醇的方法之一。其反应方向与烯烃的酸催化水合反应方向正好相反。例如由1-辛烯合成1-辛醇：

而1-辛烯在酸催化下的水合反应得到的是2-辛醇。

用硼氢化、碱性氧化水解制备醇的另一优点是烯烃的碳架不发生重排：

一烷基硼烷和二烷基硼烷可代替乙硼烷作为硼氢化反应的试剂使用。

乙硼烷的区域选择性不是太高。高区域选择性的试剂是9-硼杂二环［3.3.1］壬烷（9-BBN），可以由1，5-环辛二烯与硼烷反应来制备。

9-BBN的特点是在空气中稳定，几乎可以与所有的烯键反应。9-BBN容易进攻位阻较小的双键，因此有可能只硼氢化一个双键而对分子中的其他双键没有或很少有影响，或者只硼氢化两种烯烃混合物中较活泼的一种，而对不活泼的烯烃没有影响。例如在顺式烯烃和反式烯烃的混合物中，顺式烯烃优先发生硼氢化反应。

9-BBN除了可以和烯烃发生硼氢化反应生成醇外，9-BBN和烯烃反应生成的硼化物还可以与一氧化碳反应。例如：

采用二异松崁烷硼烷（可以由光学活性的α-蒎烯与BH₃反应得到），可以实现对映选择性的硼氢化-氧化反应，用这种方法可以得到高光学纯度的醇。例如：

普通共轭二烯的硼氢化反应不发生1，4-加成，而是两个双键分别硼氢化。例如：

但在甾体化合物中存在共轭双键时，可以区域专一性地只发生在一个双键上。例如化合物（23）的合成：

烯烃与硼烷的加成产物除了氧化成醇、质子解生成烷之外，还可以转化为胺类化合物；与α，β-不饱和羰基化合物发生Michael加成反应等。例如：

新药中间体3-蒎烷胺的合成^［45］如下。

非端基炔烃与乙硼烷反应，首先得到加成产物。后者用羧酸处理生成顺式烯烃。这是制备顺式烯烃的方法之一。关于硼氢化反应的反应机理同烯烃的硼氢化反应。

若不对称炔烃与乙硼烷的加成物用过氧化氢处理，则生成羰基化合物。例如：

硼烷除了与烯键、炔键发生硼氢化反应外，还可以还原多种官能团（表2-1）。

表2-1　硼烷可还原的官能团

硼氢化钠一般情况下不能还原羧酸，但由硼氢化钠和三氟化硼乙醚溶液制备的硼烷可以在THF中于0～25℃将羧酸还原为醇，收率89%～100%。该试剂是选择性还原羧酸为醇的优良试剂，条件温和，反应速度快。硼烷还原羧基时的反应速度比其他基团快，在分子中同时存在酯基、硝基、氰基、酮羰基、芳环上的卤素原子等时，控制硼烷的用量并在低温下进行，可以选择性地还原羧基。而当用四氢铝锂时分子中的卤素原子可以被除去。

如下二酸可以被NaBH₄-BF₃·Et₂O还原为二醇：

关于硼烷还原羧基为醇的反应机理，一般认为如下：

反应中可能首先生成三酰氧基硼烷［1］，而后［1］中氧上的未共电子对与缺电子的硼原子之间可能发生相互作用，生成中间体［2］，从而使酰氧基硼烷的羰基更为活泼，进一步按照羰基的还原方式进行还原，最后得到相应的醇。

硼烷还原羰基化合物的大致过程是：

也有人认为是硼烷生成三烃氧基硼氧化物，后者水解生成硼酸和醇。用硼烷还原甲酸，三甲氧基硼氧化物可以以78%的收率分离出来，并用¹H NMR进行了表征，甲基氢的δ值为3.59。

抗尿失禁药酒石酸托特罗定（Tolterodine L-tartrate）中间体3-（2-甲氧基-5-甲基苯基）-3-苯丙醇（24）^［46］的合成如下。

硼烷还原羧酸的速度，脂肪族羧酸大于芳香族羧酸，位阻小的羧酸大于位阻大的羧酸，但羧酸盐不能被还原。脂肪族羧酸酯的还原速度一般较羧酸慢，芳香族羧酸酯几乎不发生反应，原因是芳香族羧酸酯的羰基与芳环共轭，不利于硼烷的亲电进攻。

9-羟基壬酸甲酯的合成如下^［47］。

硼烷的THF溶液可以顺利地将腈还原为伯胺，反应具有良好的化学选择性。分子中含有硝基时，硝基不会被还原。例如：

一些有机硼化合物可以将羧酸还原为醛。烷基溴化硼-二甲硫醚体系还原脂肪族羧酸生成相应的醛，室温反应1h，醛的收率达92%～99%。治疗高血压疾病药物美拉加群（Melagatran）等的中间体环己基甲醛^［48］的合成如下。

还原脂肪族二元羧酸、α，β-不饱和羧酸生成相应醛的收率也在90%以上。

该试剂具有较高的化学选择性，若羧酸分子中含有—COCl、CC双键时，只还原羧基成醛基。但该方法对芳香族羧酸还原的效果差，相应醛的收率低。另外，溴代烷基硼烷-二甲硫醚室温下不还原CC键，而氯代烷基硼烷-二甲硫醚则可以还原CC双键。

硼烷可以将肟还原为伯胺。用乙硼烷还原对硝基苯甲醛肟时，分子中的硝基不受影响。

4.金属复氢化物

常用的金属复氢化物有硼氢化钠、硼氢化钾、四氢铝锂、三仲丁基硼氢化锂（LiBH（Bu-sec）₃）等。其中四氢铝锂还原能力最强，它是由粉状氢化锂与无水三氯化铝在干醚中反应制备的。

LiAlH₄性质非常活泼，遇水、醇、酸等含活泼氢的化合物立即分解，因此反应要在无水条件下进行，常用的溶剂是无水乙醚和干燥的四氢呋喃。反应结束后可加入乙醇、含水乙醚、10%的氯化铵水溶液、饱和硫酸钠溶液等将未反应的四氢铝锂分解。用饱和硫酸钠水溶液时，生成白色沉淀，很多情况下充分洗涤后，溶液浓缩后得到还原产物。

硼氢化钠、硼氢化钾还原能力比四氢铝锂弱，故可作为选择性还原剂，而且操作简便、安全，已成为本类还原剂的首典型试剂。在羰基化合物的还原中，分子中的硝基、氰基、亚氨基、双键、卤素等可不受影响。例如如下反应中，用硼氢化钾还原时只还原酮羰基成醇，若用四氢铝锂还原，则酯基也同时被还原。

硼氢化钠、硼氢化钾比较稳定，可在水、醇类溶剂中进行反应。硼氢化钠易吸潮，故硼氢化钾更为常用。反应结束后，可加入水和少量的酸使之分解。

关于金属复氢化物的还原机理，认为是负氢离子向被还原化合物分子的转移。这类还原剂具有Al和B，是很强的亲核试剂。以羰基的还原为例表示如下：

Al中第一个氢原子作用最强，反应最快，其后逐渐减弱。

硼氢化钾、硼氢化钠的还原机理与四氢铝锂相似，但B则正好与上述顺序相反，即第一个氢反应速度最慢，以后各步较快。

金属复氢化合物还原羰基时，如果羰基的α-位具有不对称碳原子，则四氢铝或四氢硼离子从羰基双键立体位阻最小的一边进攻羰基碳原子，结果产生占优势的非对映异构体，即著名的Cram规则，在不对称合成中具有重要的用途。

金属复氢化物能够还原的基团很多，表2-2列出了四氢铝锂、硼氢化锂、硼氢化钠、硼氢化钾的适用范围。

表2-2　金属氢化物还原剂的还原作用

①还原为氧化偶氮化合物（）。

由表2-2可以看出，四氢铝锂最活泼，硼氢化锂比硼氢化钠、硼氢化钾活泼，其性质与四氢铝锂相似。使用四氢铝锂、硼氢化锂时操作应在无水条件下进行，常用的溶剂有无水乙醚、异丙胺、四氢呋喃等，一般不使用醇类作溶剂。

四氢铝锂还原能力特别强，是一种非选择性还原剂，可以还原表2-2中的所有基团，包括羧酸、酰胺、酯、内酯、酮、醛、环氧化合物、腈等还原为相应的醇或胺等。

用四氢铝锂还原炔类化合物时，通常反式烯类化合物为主要产物。用四氢铝锂还原炔类化合物时，可以在乙醚中进行，也可以在THF中进行。同一反应物采用不同的溶剂，得到的顺、反异构体产物的比例可能不同。

使用烷氧基氢化铝锂还原炔基硫醚，可以得到与使用四氢铝锂构型相反的结果。例如：

二（2-甲氧基乙氧基）氢化铝钠（RedAl）是将炔丙基醇还原为烯丙基醇的一种优良的还原剂，生成的烯丙基醇为反式结构。例如^［49］：

氢化铝锂与三氯化铝还原体系可以将醇还原，特别是烯丙醇类化合物。例如化合物（25）的合成。

在上述反应中，LiAlH₄与AlCl₃反应生成了铝烷AlH₃，实际上起作用的是AlH₃。

烯丙基醇用LiAlH₄-AlCl₃还原时，可以发生双键移位。例如：

一些α，β-不饱和酮类化合物还原时，得到了类似的结果，说明这些酮还原时经历了醇的阶段，最后还原为相应的化合物。

用LiAlH₄-AlCl₃还原，当LiAlH₄与AlCl₃的摩尔比接近于1∶3时，实际上是二者首先反应生成氢化二氯化铝，后者是真正的还原剂。

环氧化合物的还原开环生成醇，常用的还原剂有氢化铝锂、硼氢化锂等。不对称环氧化合物还原开环可以生成异构的两种醇，其比例与还原剂的性质有关。通常，单独使用金属氢化物作还原剂时，产品中往往按马氏规则开环的醇居多，而在三氯化铝存在下用氢化铝锂还原时，则会恰恰相反，产品中反马氏规则开环的醇居多。

缩醛、缩酮在结构上属于偕二醚，用LiAlH₄-AlCl₃可以打开其中的一个醚键。例如香料、医药中间体2-环己氧基乙醇（26）^［50］的合成。

用金属氢化物还原羰基化合物，通常得到相应的醇，但有些羰基化合物在LiAlH₄和AlCl₃存在下还原可以生成烃类化合物。例如二苯酮的合成。

有很多手性金属氢化物试剂，可以进行酮的不对称还原生成手性醇。例如，由（2S，3S）-1，4-双（二甲胺基）-2，3-丁二醇与氢化铝锂反应制备的手性还原剂，可以实现如下反应生成S构型的醇，光学纯度达75%。

氢化铝锂可以在乙醚溶液中很容易地将羧酸还原为醇，该反应为放热反应。还原是4mol的酸需要使用3mol的氢化铝锂。

在实际应用中氢化铝锂的用量要大于理论量。因为氢化铝锂分子中的四个氢很难都用上。

白藜芦醇等的合成中间体3，5-二甲氧基苯甲醇（27）^［51］的合成如下。

氢化铝锂还原羧酸，可以在十分温和的条件下进行，一般不会停留在醛的阶段。位阻大的羧酸也可以顺利地被还原。

用四氢铝锂还原含有共轭三键的羧酸时，可以得到烯醇。丁炔二羧酸在室温用氢化铝锂还原生成反式丁烯二醇，为利尿药盐酸西氯他宁（Cicletanine hydrochloride）的合成中间体。

脂肪族和芳香族酰氯可以被烷氧基氢化铝锂［如LiAlH（OCH₃）₃、LiAlH（OC₂H₅）₃、LiAlH（OBu-t）₃］和NaAlH₂（OC₂H₄OCH₃）₂还原为相应的醇，醇的收率比用氢化铝锂高。可以用于分子中含有其他取代基或双键的酰氯的还原。

这些试剂也可以还原酰氯生成相应的醛，只要使用1摩尔量的还原剂，在THF中或二甲氧基乙烷中反应即可。抗菌药氯霉素等的中间体4-硝基苯甲醛的合成如下^［52］。不过，酰氯还原为醛，常用Rosenmund还原法。

酰氯还原为醇也可以用铝烷（氢化铝锂与氯化铝原位产生）在乙醚中进行。例如：

一元酸酐用复氢化合物还原生成相应的醇。

邻苯二甲酸酐可以被氢化铝锂或双（2-甲氧乙氧基）氢化铝锂还原为邻苯二甲醇。萘1，2-二羧酸酐在二丁基醚中可以被氢化铝锂还原为相应的二元醇，收率60%。

控制氢化铝锂的用量和反应温度，环状酸酐可以部分还原生成内酯。硼氢化锂、三乙基硼氢化锂（Superhydride）、三仲丁基硼氢化锂（L-Selectride）、三甲氧基硼氢化钠等也可以将环状酸酐还原为内酯。

羧酸酯用氢化铝锂还原可以生成伯醇。用氢化铝锂还原时，分子中的卤原子、双键、羟基、烷氧基、氨基、杂环的醇等均不受影响，而且醇的收率比较高。镇静药盐酸阿芬太尼（Alfentanil hydrochloride）中间体（28）^［53］的合成如下。

又如预防和治疗绝经后妇女骨质疏松病药物利塞膦酸钠（Risedronate sodium）中间体3-吡啶甲醇盐酸盐^［54］的合成。

三叔丁基氢化锂铝（LTBA）可以将羧酸苯基酯于THF中还原为醛。例如环己基甲醛^［55］的合成。

酰胺还原为醛的还原剂主要是复氢化物，例如氢化铝锂、三乙氧基氢化铝锂、双（2-甲氧基乙氧基）氢化铝锂等，但需控制还原剂的用量。实际上能够还原为醛的酰胺有限。酰胺N上取代基的性质对反应有明显的影响。由芳香胺如N-甲基苯胺、吡咯、吲哚、咔唑等生成的酰胺最适合于制备醛类化合物。

烷氧基氢化锂铝的还原效果比氢化铝锂要好。特别是二或三乙氧基氢化铝锂，它们可以由氢化铝锂与乙醇在乙醚中原位产生。环己基甲醛的合成如下^［56］。

值得指出的是，在由酰胺还原合成醛时，生成的醛有可能进一步还原生成醇。

氢化铝锂可以将腈还原为伯胺。用氢化铝锂还原时，常使用过量的氢化铝锂，这不仅是由于放出氢气，而且可以减少副反应。对于α，β-不饱和腈，还原时双键不受影响。具体操作时一般是将腈滴加至还原剂与溶剂的悬浮液中。例如抗癌药硫酸长春碱（Vinblastine sulphate）中间体3-（3-氨基丙基）吲哚盐酸盐（29）^［57］的合成。

叠氮化合物也可以采用化学法进行还原。氢化铝锂、硼氢化钠、硼氢化四丁基铵、二甲胺基硼氢化锂、硼氢化锌等都能将脂肪族和芳香族叠氮化合物还原为伯胺，而且胺的收率较高，化学选择性良好。止吐药左舒必利（Levosulpiride）中间体（30）^［58］的合成如下。

肟可以被四氢铝锂还原，醛肟、酮肟都可以还原为伯胺，但往往有重排产物仲胺生成，有时甚至仲胺成为主要产物。

当使用LiAlH₄-AlCl₃时，芳基脂肪基混酮往往主要生成仲胺。例如：

若将LiAlH₄悬浮于干燥的四氢呋喃中低温下加入定量的浓硫酸转化为AlH₃，则肟还原为胺的收率比较高。例如止吐药格拉司琼等中间体（31）^［59］的合成。

硼氢化钾、硼氢化钠属于比较温和的复氢化物还原剂，而且价格不高，甚至可以在水中进行反应，应用较广。可以选择性地将醛、酮还原为醇，将亚胺或亚胺盐还原为胺硼氢化钠在甲醇中很容易将醛、酮还原为相应的羟基化合物，例如神经肌肉阻断剂苯磺酸阿曲库铵（Atracurium besilate）中间体（32）^［60］的合成。

又如平喘药富马酸福莫特罗（Formoterol fumarate）中间体（33）^［61］的合成。

饱和醛、酮的反应活性往往大于α，β-不饱和醛、酮，可进行选择性还原，例如：

硼氢化钠在甲醇中还原羰基，分子中的硝基、酯基等不受影响。

硼氢化钠不能还原羧酸、酯类、酰胺类、腈类等化合物，但在硼氢化钠中加入某些活性成分后，则生成了硼氢化钠复合体系，如与AlCl₃、F₃CCO₂H、AcOH、Br₂、I₂、ZnCl₂、DIBAl-BuLi等，增强了还原活性，使得很多种化合物容易被还原，包括烯、炔、羧酸及其衍生物（酯、酰氯、酰胺、腈等）、硝基化合物等^［62］。

当然还有其他还原体系，如NaBH₄-CoCl₂体系可以在非常温和的条件下将脂肪族和芳香族烯、炔还原，收率比较高^［63］。在DMSO、DMF、六甲基磷酰三胺、二甘醇等极性溶剂中，硼氢化钠可以使伯、仲、叔、烯丙基、苄基卤化物还原脱去卤素原子。

硼氢化钠不能将醇还原为碳氢化合物，但在硼氢化钠-三氟乙酸体系中，能够将二芳基甲醇和三芳基甲醇还原为烃，且收率很高，例如药物苯拉海明盐酸盐（Diphenhydramine hydrochloride）中间体二苯甲烷的合成。

氰基硼氢化钠-二碘化锌体系可以还原苄基醇和烯丙基醇、叔醇。

氰基硼氢化钠-二碘化锌体系可以还原酮羰基生成亚甲基化合物，期间可能经历醇的阶段，醇再进一步还原生成亚甲基化合物。

NaBH₄-AlCl₃体系也可以将酮羰基还原为亚甲基。例如降糖药达格列净（Dapagliflozin）合成中间体（34）^［64］的合成。

在三苯基膦钯［Pd（PPh₃）₄］催化下，硼氢化钠可以将苯基烯丙基醚还原，脱去烯丙基生成酚类化合物。Pd（PPh₂）Cl₂也可以促进该反应的发生。

硼氢化钠一般情况下不能还原羧酸，但硼氢化钠-碘可以将羧酸还原为醇类化合物。镇痛药纳布啡（Nalbuphine）、丁啡喃（Butorphanol）等的中间体环丁基甲醇的合成如下^［65］。

硼氢化钠在三氯化铝存在下，其还原能力大大提高，可将羧酸还原为醇。例如硝酸芬替康唑（Fenticonazole nitrate）中间体（35）^［66］的合成。

硼氢化钠在硫酸存在下也可以将羧酸还原为醇。例如新药开发中间体，手性拆分剂L-苯丙氨醇的合成^［67］。

硼氢化钠一般情况下还原酯的效果较差，采用NaBH₄-AlCl₃体系，可顺利地将酯还原为醇。例如用此试剂能选择性地还原对硝基苯甲酸酯成对硝基苯甲醇。

硼氢化钠与酰基苯胺在2-甲基吡啶中作用，生成酰苯胺硼氢化钠（Sodium anilidoborohydride），是还原酯基的有效试剂，不需无水条件，操作简便，而且选择性好，分子中容易被氢化铝锂等还原的基团如酰胺基、氰基等不受影响。

使用KBH₄-ZnCl₂可以将邻苯二甲酸酐还原为二醇^［68］，收率91%。

硼氢化钠（钾）一般情况下不能还原氰基，但加入活性镍、氯化钯等催化剂，可顺利将氰基还原为氨甲基。

在较高温度下，NaBH₄-AcOH体系可以将氨基酸酯还原为相应的氨基醇，氨基的构型保持不变。例如：

用硼氢化钠-LiCl可以将氨基不用保护的氨基酸酯还原为氨基醇，构型保持不变，光学纯度达99%以上。

LiBH₄-TMSCl组成的还原体系可以将内酯还原为二元醇。例如^［69］：

羧酸及甲磺酸的邻二醇酯，用硼氢化钠还原，可以生成醛，这是由羧酸或酰氯为起始原料来合成醛的一种方法。环丁基甲醛是镇痛药布托啡诺（Butorphenol）等的中间体，可以采用该方法来合成^［70］。

硼氢化钠单独使用时不能还原亚砜。硼氢化钠-三氯化铁复合物则很容易地将亚砜还原为相应的硫醚。

此外，硼氢化钠/四氯化钛、硼氢化钠/氯化钴等复合还原剂也可以将亚砜还原为硫醚。

医药、农药中间体二苯基硫醚［医学上用于合成肺吸虫病药物硫双二氯酚（Bithionol）等］的合成如下^［71］。

5.肼和二亚胺

一般常用的肼是水合肼（N₂H₄·H₂O），在碱性条件下是较强的还原剂。

Wolff-Kishner-黄鸣龙反应是在碱性条件下用肼将羰基还原为亚甲基，最早是由Kishner和Wolff分别于1911年和1912年报道的。经典的方法是羰基化合物与纯肼先生成腙，尔后在醇钠存在下于高温高压下进行反应。黄鸣龙进行了改进，采用水合肼、一缩二乙二醇或二缩三乙二醇等高沸点溶剂以及氢氧化钾在常压下反应，方法简便、安全、收率也有提高。例如治疗原发性高尿酸血症药物苯溴马隆（Benzobromarone）中间体（36）^［72］的合成。

反应机理大致如下：

碱的用量一般较少，只用0.3～0.5mol或更少，个别情况下也可不用醇钠，因为肼也是强碱，但此时要求更剧烈的反应条件。肼必须过量，以抑制副反应的发生。

又如抗类风湿药物替尼达普（Tenidap）等的中间体5-氯-二氢吲哚-2-酮（37）^［73］的合成。

肼还原的特点是分子中的双键、羧基等不受影响，立体位阻较大的酮也可被还原。但还原共轭羰基时，有时双键移位。

如下苯基乙烯基酮在还原过程中，可发生重排，生成与苯环共轭的烯烃。

1-羟基-2-萘基羰基化合物采用黄鸣龙改进法还原时，可能得到含氮的环状化合物。例如：

可能的解释是反应中生成的腙发生了分子内的亲核取代反应。

苯系化合物一般不会生成含氮杂环化合物，可能是由于苯环上的羟基不如萘环上的羟基活泼，不容易发生亲核取代的缘故。

含卤素的芳香或杂环羰基化合物用黄鸣龙法还原时，环上的溴、碘原子容易除去，而氟和氯不容易除去。

分子中有对强碱和高温敏感的基团时不能用Wolff-Kishner-黄鸣龙反应。若将被还原的羰基与水合肼反应生成腙，然后在室温下加入叔丁基醇钾的二甲亚砜溶液，有时反应会迅速发生，可避免高温等条件带来的麻烦。

Wolff-Kishner反应的一种改良法是羰基化合物与对甲苯磺酰肼反应生成对甲苯磺酰腙，后者用硼烷或金属氢化物（硼氢化钠、氰基硼氢化钠等）试剂还原。该方法的特点是反应可以在较低的温度下进行，对不耐高温的羰基化合物效果很好。反应分两步进行。首先是酮与对甲苯磺酰肼反应生成腙，而后腙在弱酸性条件下还原生成亚甲基。

Clemmensen还原反应是在酸性条件下进行的，而Wolff-Kishner-黄鸣龙反应是在碱性条件下进行的，二者互补，在合成中广泛应用。

水合肼可将硝基化合物还原为胺，多硝基化合物可利用控制反应条件的方法进行选择性还原。例如：

很多还原剂可以使二硫化物发生S-S键的断裂，反应中不影响其他基团，如硝基。若将硝基还原而不影响二硫键，可以选择肼作为还原剂。例如：

肼和氢化反应催化剂如钯-碳、Ranney Ni一起使用，则很容易发生催化转移还原，条件温和，常压或低压，产品收率高。此时金属催化剂能促进肼分解为氮（或氨）和氢。此法似乎相当于催化氢化反应，肼是氢源。控制肼的用量可将硝基化合物和最终产物胺之间的还原中间产物分离出来。这些中间体继续与肼和催化剂反应，可最终中生成胺。肟可被还原为胺。

在Pd-C、Ni催化剂存在下，肼可以作为供氢体还原偶氮化合物。例如治疗溃疡性结肠炎药物马沙拉嗪（Masalazine）的原料药5-氨基水杨酸的合成^［74］。

芳酰基偶氮化合物用水合肼可以还原为酰肼类化合物^［75］。

水合肼被过氧化氢、高铁氰化钾或偏碘酸钠（Na₃IO₃）等氧化剂氧化可生成二亚胺（Diimine）HNNH，二亚胺为顺式和反式异构体的混合物，相互之间迅速达到平衡。

二亚胺可选择性地还原CC，—NN—等不饱和键，而对—CN，—NO₂，—CHN—，SO，CO等基团无影响。二亚胺的顺式异构体先与双键形成六元环状过渡态，尔后失去氮，两个氢原子顺式加成到双键原子上。例如：

用二亚胺还原的其他例子如下：

二、有机还原剂

1.烷氧基铝

在异丙醇铝存在下，于异丙醇中将醛、酮还原为相应的醇，该反应最早是由Meerwein H 于1925年发现的。

该反应具有化学选择性好、反应条件温和、操作简便等特点，适用于实验室和工业化生产。常用的烷氧基铝有异丙醇铝、乙醇铝等，分别由由金属铝与相应的醇反应来制备。

醇铝易潮解，还原反应在无水条件下进行。后来Ponndorf和Verley对该反应进行了更深入的研究，被命名为Meerwein-Ponndorf-Verley还原反应，简称MPV反应。其逆反应为Oppenauer氧化反应。由于反应是可逆的，因此还原反应是在过量的异丙醇中进行的。蒸出反应中生成的丙酮，有利于反应向正方向进行。

异丙醇铝还原羰基的机理，是铝原子首先与羰基氧原子配位结合，形成六元环过渡态，然后异丙基上的氢原子带着一对电子以负离子的形式转移到羰基碳上，铝氧键断裂，生成新的烷氧基铝盐和丙酮，铝盐醇解后生成还原产物。

因此反应中实际仅需催化量的异丙醇铝，但在实际反应中为了提高反应速率和产品收率，催化剂的用量大于化学计量。反应中异丙醇是氢源。

平喘药福莫特罗（Formaterol）中间体（38）^［76］的合成如下。

该方法的适用范围较广，既适用于脂肪族醛、酮，也适用于芳香族和杂环芳香族醛、酮。用异丙醇铝还原时，分子中的烯键、炔键、硝基、缩醛、氰基以及碳-卤键等不受影响。

该类反应中加入一定量无水三氯化铝，可加速反应并提高产品收率，原因是加入三氯化铝后生成了氯化异丙醇铝，后者与羰基氧原子形成六元环过渡态较快，负氢离子更容易转移。

但是对于1，3-二酮、β-酮酸酯等容易发生烯醇化的羰基化合物，含有酚羟基、羧基以及氨基的化合物，由于羟基、羧基、氨基能与铝形成复盐而影响反应的进行。

醇铝中异丙醇铝的效果比乙醇铝要好一些，副反应较少。对热敏感的醛，可以使用乙醇铝和乙醇作还原剂，反应中通入氮气，将生成的乙醛赶出，可以使反应进行的比较完全。

一些难还原的羰基化合物，可以加入甲苯或二甲苯作共溶剂。醇铝也适用于醌类化合物的还原。

值得指出的是，醇铝是酯交换反应的良好催化剂，若发生MPV还原反应的底物分子中含有酯基时，可能会发生酯交换反应。例如：

微波技术可以用于MPV还原反应，用异丙醇铝作还原剂，很短时间内即可完成反应。

若使用脱水铝胶（层析用氧化铝于石英管中400℃减压加热制备），异丙醇可以在温和的条件下迅速还原醛生成相应的醇，优点是仅使用稍微过量的异丙醇、消耗低、产品容易分离纯化且选择性好。例如：

上述反应若用经典的异丙醇铝还原法不会发生反应；用硼氢化钠、氢化二异丁基铝或氰基硼氢化钠还原，则醛基和与醛基共轭的双键一起被还原。

后来的研究发现，除了醇铝外，其他一些烷氧基金属化合物也可以发生MPV反应，如La（OR）₃、Sm（OR）₃、Ar（OR）₃等。

氧化镁可以发生MPV还原反应^［77］。

金属烷氧基化合物一般是均相催化剂，反应速度较快，转化率和选择性较高，但无法重复使用。

醇铝还原的立体选择性与反应物的结构有关系。α-位具有手性碳的酮，用醇铝进行还原时，遵循Cram规则，负氢离子从空间位阻较小的一边进攻羰基碳原子。例如氯霉素（Chloramphenicol）中间体的还原。

反应中化合物A的羟甲基首先与异丙醇铝发生醇交换形成六元环过渡态B，从而限制了C1-C2之间单键的自由旋转。负氢离子主要从位阻较小的一边即环状物的下部进攻C1原子生成C，并放出丙酮，最后水解生成96%的苏型产物D，赤型产物只有4%。

2.二氧化硫脲

二氧化硫脲（Thiourea dioxide，TUD），别名甲脒亚磺酸，是一种优良的还原剂。

二氧化硫脲在水中溶解度为26.7g/L（20℃），饱和水溶液的pH值为5.0。在水中以A、B两种形式存在。

A性质稳定，在微酸性、中性及常温下主要以A的形式存在。在碱性增强、温度较高时，A逐渐转化为B，B稳定性差，会迅速分解生成尿素和还原性极强的次磺酸根。

次硫酸根具有还原电位高、还原时间长，到一定程度后还原电位趋于稳定的特点，被广泛用于有机合成中。

二氧化硫脲可以将脂肪族、脂环族、芳香族、杂环以及甾族酮类化合物还原为仲醇，将二硫化物还原为硫醇或硫酚，将对甲苯磺酰亚胺还原为硫醚、将亚砜还原为硫醚等。由于很多有机物不溶于水或水溶性差，用二氧化硫脲还原时，常加入醇如甲醇、乙醇作溶剂。特别是将酮还原为醇、将硝基化合物还原为胺时，加入醇后还原产物的收率都明显提高。

二氧化硫脲在碱性条件下还原硝基苯及其衍生物时，既可以生成苯胺及其衍生物，也可以生成氢化偶氮苯类化合物，这取决于加入的二氧化硫脲和碱的用量。当底物∶TUD∶NaOH为1∶4∶8时，生成苯胺类化合物；当底物：TUD∶NaOH为1∶2.8∶6时，则生成相应的氢化偶氮苯类化合物。例如药物中间体4-甲基-4'-氨基二苯醚（39）^［78］的合成。

酮可以被二氧化硫脲还原为仲醇。仲醇还可以进一步被还原为烷烃。酮还原为仲醇还是烷烃取决于二氧化硫脲和氢氧化钠的用量、反应温度和反应时间。烷烃的生成要比醇的生成困难得多，对反应温度和时间有更高的要求，即使如此，烷烃的收率也不高。反应中可以检测到醇的生成，说明由酮到烷烃是逐步进行的，其间可能经历了醇的阶段，但在同样条件下用醇进行反应，却不能生成烷烃，这说明实际反应过程要复杂得多，可能经历了一个比较活泼的过渡态。关于酮被二氧化硫脲还原为烷烃的机理仍在进一步的研究之中。

医药中间体二苯甲醇^［79］的合成如下。

烯烃的双键可以被二氧化硫脲在碱性条件下还原生成烷烃，例如环己烯的还原。

醛可以被二氧化硫脲还原为伯醇。

α，β-环氧酮类化合物用二氧化硫脲在THF的碱性溶液中，于相转移催化剂四丁基溴化铵存在下可以脱去环氧环上的氧原子生成α，β-不饱和酮。例如^［80］：

二氧化硫脲还可以将二硫化物还原为硫醇，也可以还原N-氧化物。

二氧化硫脲作为还原剂，其应用越来越受到人们的重视，但反应需要较强的碱性条件，反应后生成大量的尿素和硫酸钠需要处理，因而应用也受到一定的限制。

3.甲酸及其盐

常用的有甲酸、甲酸铵、甲酸与三甲胺的加合物［5HCOOH·2N（CH₃）₃］（简称TMAF）和甲酸与三乙胺的加合物［HCOOH·N（C₂H₅）₃］（简称TEAF）。在这两种加合物中，前者沸点为90.1℃/2.67kPa，后者为101.6℃/2.67kPa。TMAF的制备方法是将三甲胺气体直接通入经冰盐浴冷却的80%的甲酸中，直至溶液呈碱性为止。

甲酸本身可作为还原剂，但单独用甲酸作为还原剂很少使用，大多使用其盐类化合物。

甲酸铵用于有机合成最早是由Leucart发现的，用甲酸铵可以还原羰基化合物生成相应的胺。Wallach研究了其反应机理，后来称为Leucart-Wallach还原反应。