第二节催化氢化_药物合成反应-QQ阅读男生都市网

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第二节　催化氢化

在没有催化剂存在下，不饱和官能团的加氢是非常困难的，但在镍、钯、铂等过渡金属存在下很容易加氢，而且反应几乎可以定量进行。这种在催化剂存在下的加氢反应称为催化加氢（氢化）反应。

氢化（Hydrogenation）是用分子氢进行的还原反应。催化剂的作用是降低反应的活化能，改变反应速度。催化氢化按照作用方式可分为三种类型，催化剂自成一相的称为非均相催化氢化；催化剂溶于反应介质的称为均相催化氢化；氢源为其他有机物分子的为催化转移氢化。按反应物分子在还原反应中的变化情况，则可分为氢化和氢解。氢化是指氢分子加成到烯键、炔键、羰基、氰基、亚胺基等不饱和基团上的反应；而氢解则是指分子中的某些化学键因加氢而断裂，分解成两部分的反应，例如硝基的氢解（生成胺和水）。实际上有机化合物与氢分子的反应总称为氢化反应。

一、非均相催化氢化

在目前的化工、医药生产中，非均相催化氢化居催化氢化反应的主要地位。常用的非均相催化剂有Raney-Ni、Rh、Ru、Pt-C、Pd-C、Lindlar催化剂（Pd-BaSO₄或Pd-CaCO₃）、Adams催化剂（PtO₂）、铬催化剂等。

催化氢化的优点是产品纯度较好、收率高，很多情况下氢化结束后，除去催化剂即可得到高收率、高纯度的产物，而且应用广泛，可以用来还原各种不同的有机化合物。表2-3列出了可被还原的化合物类型及由易到难的大致顺序。

表2-3　催化氢化反应中官能团反应活性次序

由表2-3可以看出，可以发生氢化反应的化合物很多，氢化反应的反应活性差别也很大。关于氢化反应的反应机理，不同的化合物其反应机理也不同。

烯烃的双键可以与氢气反应生成饱和化合物。烯烃氢化的反应机理，主要有两种解释。Polyani提出的机理是两点吸附形成σ-配合物而进行顺式加成，Bond则提出了形成π-配合物的顺式加成机理，在这里我们只介绍前者。Polyani认为，首先氢分子在催化剂表面的活性中心上进行离解吸附［1］，乙烯与相应的活性中心发生化学吸附，π键打开形成两点吸附活化配合物［2］，然后活化了的氢进行分步加成，首先生成半氢化中间产物［3］，最后氢进行顺式加成得到乙烷［4］。

大量实验结果表明，不饱和键的催化加氢，主要得到顺式加成产物。不饱和键上空间位阻越小越容易被催化剂吸附，因而也应当容易被还原。

优良的催化剂应具有催化活性高，选择性好，机械强度大，不易中毒，使用寿命长以及制备简单，价格低廉等特点。无论在工业生产中还是在实验室合成中，常常将催化剂附着在某种载体上。常用的载体有活性炭、碳酸钙、硅藻土、活性氧化铝等。这些载体能增加催化剂的比表面积（活性炭表面积500～1000m²/g，二氧化硅100～300m²/g，氧化铝75～350m²/g），提高催化剂的机械强度，同时又能改善催化剂的热稳定性和导热性。在制备催化剂的过程中，有时加入少量或微量的助催化剂，使催化剂的活性或选择性得到改善，有的助催化剂还能提高催化剂的寿命和热稳定性。

影响催化氢化反应的因素很多，除了催化剂种类、催化剂活性、反应温度、反应压力外，诸如溶剂、介质的酸碱性、催化剂用量、搅拌效果、空间位阻等也会对催化氢化产生不同程度的影响。仅就溶剂而言，溶剂作为氢化的介质，有助于反应物与氢的充分接触，并能影响催化剂的状态，因而对催化剂的催化活性有影响。常用的溶剂有水、甲醇、乙醇、乙酸、乙酸乙酯、四氢呋喃等。一般的使用效果是乙酸＞水＞乙醇＞乙酸乙酯。选用对氢化产物溶解度较大的溶剂，可以避免由于产物附于催化剂表面而引起的催化剂活性下降。

1.常用的催化氢化催化剂

（1）镍催化剂　主要有Raney-Ni（活性镍）、载体镍、还原镍、硼化镍等。

Raney-Ni（W-2）是具有多孔海绵状结构的金属镍颗粒，是由Ni-Al合金在氢氧化钠溶液中反应来制备的。各种规格的Ni-Al合金都有商品出售。

干燥的Raney-Ni在空气中剧烈氧化而自燃，据此可检查其活性的高低。

用这种方法制备的催化剂，具有晶体骨架结构，其内外表面吸附有大量的氢，具有很高的催化活性。在放置过程中催化剂会慢慢失去氢，在空气中活性下降的特别快。因此，制备的催化剂应当密闭于良好的容器中，并用乙醇或其他惰性溶剂浸没，隔绝空气以保持其活性。

用这种方法制备的Raney-Ni催化剂，本身吸附有大量的氢，在过量催化剂存在下，可以不再通入氢气而直接用于还原反应。

Raney-Ni是一种应用范围很广泛的催化剂，差不多对所有能进行氢化和氢解的基团都起作用。对烯烃和芳烃的氢化相对有效，可以顺利地氢解C—S键（脱硫作用）。对酰胺、酯的氢解效果不佳。主要特点是在中性或碱性介质中能发挥很好的催化作用，尤其在碱性条件下催化作用更好。因此，在氢化时常常加入少量的碱，如三乙胺、氢氧化钠等，可明显提高催化活性（硝基化合物除外）。催化羰基化合物的还原时，加入少量的碱可提高吸氢速度3～4倍。

卤素（尤其是碘）、含磷、硫、砷或铋的化合物以及含硅、锗、锡和铅的有机金属化合物在不同程度上可以使催化剂中毒。在压力下，有水蒸气存在时Raney-Ni会很快失活。使用时应特别注意。

在催化剂制备过程中，反应温度、碱的用量及浓度、反应时间、洗涤等条件不同，所制得的催化剂的分散程度、铝含量以及吸氢能力也不相同，因而催化活性也不相同。根据活性大小，Raney-Ni分为W₁～W₈等不同型号，可根据被还原化合物的类型进行选择。应用最多的是W-2型。

4-腈基-3-环己烯羧酸甲酯氢化后得到的顺式4-氨甲基环己羧酸甲酯，是制备止血药凝血酸的中间体。在本例中，由于羧酸甲酯基位于环平面的下方，空间位阻较大，主要得到顺式产物。

在酸性条件下Raney-Ni活性降低，pH＜3时几乎失去活性。

也可以在Raney-Ni中加入其他组分形成改性的催化剂。在氢化前向Raney-Ni中加入少量氯化铂，则对各种基团的氢化都有显著的促进作用，例如硝基苯的氢化，其活性可以增加9倍。除了氯化铂外，有时也可以加入少量的二氯化镍、硝酸铜、二氯化锰等。

也可以使用镍-镁合金在稀乙酸中来制备镍催化剂，这样制得的镍催化剂的催化活性是W-2的2倍，与W-4相同。硝基化合物的还原使用这种催化剂效果很好。

硼化镍也是常用的氢化催化剂。乙酸镍的水溶液用硼氢化钠或硼氢化钾还原所得到的催化剂称为P-1型硼化镍（Nickel Boride，Ni₂B），而在乙醇溶液中用硼氢化钠或硼氢化钾还原制备得到的催化剂称为P-2型硼化镍。

反应活性P-2＜P-1，但P-2选择性好。硼化镍催化剂适用于还原烯类化合物，不产生双键的异构化。对于烯键的氢化活性次序是：一取代烯＞二取代烯＞三取代烯＞四取代烯；顺式烯＞反式烯。分子中同时含有炔键和烯键时，P-2可选择性地还原炔键，效果优于Lindlar催化剂。非端基炔还原生成顺式烯烃。例如维生素B₆中间体顺式丁烯二醇的合成。

（2）钯和铂催化剂　钯和铂都属于贵金属，价格昂贵，但作为催化剂，它们的优点非常突出：催化活性高、反应条件要求低、应用范围广。就其应用范围而言，除了适用于Raney-Ni的应用范围外，还可用于酯基及酰胺基的氢化及具有苄基结构的化合物的氢解。可在中性或酸性条件下使用。铂催化剂易中毒，不适于含硫化合物及有机胺的还原，而钯则较不易中毒。

钯黑和铂黑是由相应金属的水溶性盐经还原而生成的极细的黑色金属粉末，其制备反应方程式如下：

载体钯和载体铂则是将钯和铂吸附于载体上。例如钯-炭、铂-炭催化剂。除炭以外，也可用硫酸钡等为载体。它们的分散性好，催化活性高，而且可大大减少催化剂的用量。

有时为了降低催化剂的活性，提高催化剂的选择性，可加入一些抑制剂，如Lindlar催化剂就是以铅盐为抑制剂的钯催化剂，使用时再加些喹啉，能选择性地将炔键还原为烯键，使酰氯还原为醛（Rosenmund还原反应）。例如维生素A中间体（42）的合成：

又如磺胺药增效剂甲氧基苄基嘧啶的中间体3，4，5-三甲氧基苯甲醛^［83］的合成。

（3）铜铬催化剂　CuO·Cr₂O₃、CuO·BaO·Cr₂O₃等统称为铜铬催化剂。这种催化剂较稳定，不易中毒。但低温不活泼，仅在高温高压下呈现活性，为活性优良的催化剂，能使醛、酮、酯、内酯氢化为醇，酰胺氢化为胺，由于价格低廉而广泛应用。

CuO·Cr₂O₃亦可写为Cu（CrO₂）₂，称为亚铬酸铜催化剂，可由铬酸铜铵加热分解制备。该催化剂对烯键、炔键的催化活性较低，对苯环无活性。为了避免催化剂中的铜被还原，常加入适量的钡化合物作稳定剂，CuO·BaO·Cr₂O₃便是其中之一。

（4）铑催化剂　这是一种重要的催化剂。铑在铂族金属中产量很低，价格较高。铑催化剂在乙酸介质中活性相当高。例如，在乙酸中室温、常压下可以将芳环、杂环还原，对烯键、芳香硝基、羰基等都有活性。对烯键的还原能力比铂或钯低，但选择性要好得多。铑催化剂是一种优良的氢解催化剂，具有很高的催化活性。此外，用铑可以制备多种均相催化剂，在均相催化氢化中有重要的用途。

（5）钌催化剂　钌是产量比较高的铂族金属。将钌、氢氧化钾和硝酸钾一起熔融，制成水溶性的钌酸钾，以其为原料可以制备钌催化剂。用该催化剂氢化时，在水介质中可以得到很好的结果。该催化剂对羰基化合物的还原具有很高的催化活性。在氢化时使用该类催化剂很少发生异构化现象。在过渡金属中它的催化活性较低，但选择性较高。

（6）铱催化剂　大多数催化氢化反应不必使用该催化剂，但芳香族硝基化合物用铱催化剂时可以将硝基还原为肟，具有一定的选择性。

2.各种化合物的氢化反应

（1）烯烃的氢化　不同类型的烯烃，其催化氢化的情况也不相同。大多数具有碳碳双键的单烯烃在惰性溶剂中，使用钯、铂、铑、Raney-Ni催化剂等都能比较容易地被氢化。在氢化双键时，不同的催化剂活性也不相同，其活性顺序如下：Pt＞Pd＞Rh＞Ru≫Raney-Ni（金属表面积相同）。

值得指出的是，当使用钯、钌、铑、Raney-Ni时，烯键的加氢主要是同面（顺式）加氢，但使用铂催化剂时，会出现异面（反式）加氢。在这些催化剂中，钯催化剂应用较多，即使在碱性条件下，钯也可以顺利地将3-戊烯-1-醇氢化为相应的饱和醇。但钯有引起双键迁移的可能，使用时应当注意。Raney-Ni 也是常用的催化剂，但氢化条件比钯要苛刻一些。氧化铬铜催化剂难以氢化双键。

单烯的结构对氢化反应有影响。乙烯最容易氢化，双键上取代基越多一般越难氢化。单烯类化合物催化氢化由易至难的顺序如下：

乙烯＞一取代乙烯＞二取代乙烯＞三取代乙烯＞四取代乙烯；

端基烯＞顺式环内取代的乙烯＞反式环内取代的乙烯＞三取代乙烯＞四取代乙烯

这可以从氢化反应的反应机理得到解释。催化加氢是一种吸附过程，双键上取代基越多，空间位阻越大，越难被催化剂吸附，氢化反应也就越难以进行。值得指出的是，上述规律并不是在所有情况下都适用，与反应底物的化学结构还有关系，例如取代基的性质，取代基是苯环的乙烯衍生物就不一定遵循上述规律。

当分子中含有一个以上的双键时，哪个双键被还原，与反应物的结构、双键的位置及是否共轭、催化剂的类型等有关。选择合适的反应条件，有可能在某种程度上影响加氢结果。

对称的二烯，两个双键可同时被还原，控制反应条件，也可以只还原一个双键。例如：

在上述反应中使用钯催化剂时，可能生成双键移位的产物。

不对称多烯和非共轭多烯，氢化的选择性一般取决于双键上取代基的多少。使用铂和Raney-Ni的氢化反应结果表明，取代基较多的双键难还原。此外，取代基的大小和位置（包括空间位置）对氢化反应的结果影响也较大。例如：

在上述反应中，带有四个取代基的环外双键容易被还原。分子模型表明，环外双键更容易与催化剂表面接触，但当环外双键上连有更大的取代基（如亚异戊基）时，则环内双键容易被还原。

含有端基烯的多烯化合物，端基烯更容易被还原。

丙二烯类化合物也可以只还原一个碳碳双键。例如：

（2）炔烃的氢化　炔类化合物分子中的碳碳三键，催化氢化吸收两分子氢生成烷烃化合物。炔烃的还原是分步进行的，首先吸收一分子氢生成烯烃（主要是顺式），而后再吸收一分子氢生成饱和化合物。

炔烃催化氢化的催化剂与烯烃催化氢化的催化剂一样，主要是钯、铂、镍、钌等。当使用这些催化剂时往往不能停留在烯烃的阶段，而是直接还原为烷烃。若要停留在烯烃阶段，应当降低催化剂的活性，例如使用用硫或喹啉钝化了的钯（Lindlar Pd）或P-2催化剂等。

研究发现，端基炔的氢化速度明显高于对称的炔烃。分子中含有两个叁键的二炔类化合物，端基炔更容易还原。若二炔化合物为非端基炔，则空间位阻小的炔键易被还原。例如：

在乙酸、三氟乙酸等酸性介质中，Pd的催化活性提高。抗肿瘤药物甲氨蝶呤中间体（43）^［84］的合成如下。

当炔类化合物分子中含有其他官能团时，氢化时往往炔键更容易被还原，其他官能团可以保留下来。

炔烃催化氢化的反应机理与烯烃相同，也是炔烃首先吸附于催化剂表面，而后与活化的氢进行加成。由于炔键是线性的，而烯烃是平面型的，炔烃更容易被催化剂表面吸附，因此炔烃比烯烃更容易被氢化。

P-2催化剂和Lindlar催化剂还原炔烃生成顺式烯烃，属于顺式加成反应。但由于向更稳定的反式异构体转化等因素的存在，产物中仍有一定比例的反式异构体生成。

抗牛皮癣药阿维A酯（Etretinate）中间体（44）^［85］的合成如下。

（3）芳环的催化氢化　在钯、镍、铂等催化剂存在下，芳香族化合物中的芳环可以被氢还原，生成脂环类化合物。苯环属于比较难以还原的芳烃，芳稠环如萘、蒽、菲等的氢化活性远远大于苯。

芳环的催化加氢，其反应机理与烯烃的加氢基本上是一样的，首先是氢和反应底物吸附于催化剂表面，被催化剂活化，而后进行反应使芳环还原。

由于芳环是完全封闭的共轭大π-键，比较稳定，因此，芳环的催化氢化比起烯、炔类化合物要困难得多。大π-键一旦被打开，则很容易被还原为饱和的脂环类化合物，但控制一定的条件和氢气的用量，苯环也可以部分还原生成环己烯。

取代苯如苯酚、苯胺等的活性也大于苯。取代基对苯环的还原有影响，在乙酸中用铂作催化剂，苯环取代基的活性顺序大致为：

ArOH＞ArNH₂＞ArH＞ArCOOH＞ArCH₃

苯环上不同数量、不同位置取代基对氢化反应速率有影响，随着取代基数目的增加，氢化速率降低。

催化剂不同，反应介质不同，其催化活性顺序也会有所不同。

芳环加氢可以使用多种催化剂。早期的催化剂主要是Ni、Fe、Co、Al、Cu、Mn、Mo等，其中Ni的应用最普遍，其最大特点是价格便宜。但含Ni催化剂的抗毒性能较差，CO、CO₂和水蒸气能使其暂时中毒，而硫化物能使其永久中毒，失去活性。工业上需要的是具有优良耐硫能力的高活性的金属加氢催化剂。一些贵金属催化剂较非贵金属催化剂具有优良的耐硫化物的能力，且活性高、性能稳定，不易流失，是芳环加氢的良好催化剂。这些贵金属有Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt等。

用铂、钌催化剂时，由于其催化活性高，可在比较低的温度和压力下进行反应；当用钯作催化剂时需要较高的温度和压力；当使用镍作催化剂时，则需要使用更高的温度和压力。

和烯、炔的加氢反应一样，芳环的加氢也可以分为均相加氢和非均相加氢。

二取代的苯还原为环己烷衍生物时，常常会生成顺、反异构体，催化剂对二者的比例有明显的影响。用铂作催化剂时，邻二甲苯主要生成顺式1，2-二甲基环己烷，用铱和锇还原邻二甲苯时，顺式1，2-二甲基环己烷的收率可达97%～99%，间和对二甲苯还原时，顺式产物可达90%。钌是还原多烷基取代的吡啶生成顺式六氢吡啶的良好催化剂，顺式二甲基、二乙基、2，4，6-三甲基六氢吡啶的收率达80%～100%。

氢气压力也与顺反异构体的比例有关。用铂还原4-叔丁基甲苯时，随着氢气压力的增大，顺式/反式产物的比例略有增大。

以Ru-Al₂O₃和CuO-Cr₂O₃为催化剂，使对苯二甲酸甲酯还原，得到反式1，4-环己基二甲醇，两步收率98%。

苯甲酸在Pd-C催化剂存在下，于145～160℃、3.92MPa氢气压力下可以还原为环己基甲酸，收率达95%，是避孕药抗孕392和治疗血吸虫病药物吡喹酮（Praziquantel）的中间体。

酚类化合物芳环的氢化是合成环醇的方法之一。活性镍、氧化铂、铑、钌等都是可以使用的催化剂。活性镍作催化剂时，需要在较高压力和温度下进行，而使用氧化铂作催化剂时，可以在室温下进行反应。

苯酚在镍催化剂存在下加氢生成环己醇，这是工业上制备环己醇的方法之一。

抗糖尿病药物格列美脲（Glimepiride）的中间体4-甲基环己醇^［86］的合成如下。

苯酚若用钯作催化剂进行加氢，可以得到环己酮。

间苯二酚用镍作催化剂进行氢化，可以生成治疗高血压病药物卡维地洛（Carvedilol）、止吐药恩丹西酮（Ondansetron hydrochloride）等的中间体1，3-环己二酮^［87］。

联苯催化加氢首先生成环己基苯，在更强烈的条件下继续氢化则生成环己基环己烷。这表明环己基苯的氢化比联苯要困难。

芳香稠环化合物也可以催化加氢，首先生成部分环被还原的产物，在更强烈的条件下可以生成完全氢化的还原产物。

萘催化加氢首先生成1，2，3，4-四氢萘，进而加氢生成十氢萘。

1，5-萘二酚还原可以生成5-羟基萘满酮（45）^［88］，其为青光眼病治疗药左布诺洛尔（Levobunolol）中间体。

止吐药盐酸帕洛诺司琼（Palonosetron hydrochloride）中间体5，6，7，8-四氢-1-萘甲酸的合成如下^［89］：

蒽和菲也可以加氢，反应条件不同，加氢量不同，得到的产物也不同。

呋喃及其衍生物很容易还原为四氢呋喃类化合物。常用的催化剂是钯和Raney-Ni。糠酸还原生成降压药盐酸阿夫唑嗪（Alfuzosin hydrochloride）的中间体四氢呋喃-2-甲酸。

苯并呋喃还原时，呋喃环更容易被还原，首先生成2，3-二氢苯并呋喃，其为抗癌制剂苯并呋喃磺酰脲DPP-Ⅳ抑制剂类化合物等的医药中间体，继续氢化则生成八氢苯并呋喃。

噻吩类化合物的还原一般不用镍类催化剂，因为镍具有脱硫作用，并使催化剂中毒。比较好的催化剂是多硫化钴、八羰基二钴、七硫化二铼、七硒化二铼等。后面的两种催化剂需要较高的温度和压力，生成四氢噻吩的收率较高，分别可达70%和100%。

吡咯及其同系物可以被完全还原或部分还原。吡咯自身的完全还原并不容易，但N-烃基取代吡咯很容易氢化，高收率的得到N-烃基四氢吡咯。2，5-二甲基吡咯在乙酸中以铑作催化剂于60℃、0.3MPa氢化，得到cis-2，5-二甲基四氢吡咯的收率为70%。

侧链上具有双键的吡咯，还原时侧链双键优先被还原，而后在更强烈的条件下吡咯环进一步被还原。

吲哚类化合物催化氢化时，反应条件不同，氢化产物也可能不同，但吡咯环更容易还原。

吡啶及其同系物可以完全还原生成六氢吡啶（哌啶）及其同系物，也可以部分还原生成二氢或四氢化合物。催化氢化的速度比苯类化合物快。

吡啶-2-甲酸加氢还原可以生成哌啶-2-甲酸，是局部麻醉药盐酸甲哌卡因、甲磺酸罗哌卡因等的中间体。

还原吡啶类化合物的良好催化剂是铑系催化剂。吡啶环上可以带有多种取代基，例如：2-（CH₂）₂OH、2-（CH₂）₃OH、2-或4-CH₂Ph、2-或4-COOH、2-或3-或4-COOR、3-CONH₂、2-CON（C₂H₅）₂、2，4，6-三甲基等，收率一般都很高。

喹啉还原时，一般喹啉分子中的吡啶环容易被还原，无论是催化氢化，还是化学还原。

用铱作催化剂进行2-或4-甲基喹啉的还原，得到1，2，3，4-四氢喹啉，基本没有其他产物。

（4）羰基化合物的催化氢化　醛、酮催化氢化通常得到相应的醇类化合物，特别是脂肪族醛、酮。

几乎所有的催化氢化催化剂都能将醛还原为伯醇。Raney-Ni、Pt、PtO₂、氧化铝或氧化铬与其他金属（如铜、锌）等组成的复合催化剂等是常用的催化剂。用氧化铬组成的复合催化剂时，需要较强烈的反应条件。

不饱和醛还原时，选择合适的催化剂和反应条件，可以实现选择性还原，例如：

在还原不饱和羰基化合物时，还原双键钯比镍具有更好的选择性。例如长效消炎镇痛药萘丁美酮（Nabumetone）（46）^［90］的合成。

不饱和醛也可以选择性地还原为不饱和醇。例如柠檬醛在氯化亚铁或硫化亚铁、氯化锌存在下用PtO₂作催化剂进行氢化还原生成牦牛儿醇，其具有抗菌、驱虫等作用。

酮的催化氢化可以生成仲醇，例如如下反应采用PtO₂为催化剂，合成了青光眼治疗药盐酸地匹福林（Dipivefrin hydrochloride）（47）^［91］。

酮羰基催化氢化时不如醛羰基活泼，因此，当分子中同时含有酮羰基和醛基时，只还原醛基而保留酮基是可行的。若想只还原酮基，则醛基需要保护。

二羰基化合物若在活性上存在明显差异，则可以实现选择性氢化。例如2，6，6-三甲基-1，4-环己二酮的还原，空间位阻小的羰基容易被还原。

芳香醛、芳香酮催化还原时，生成的醇为苄基醇，在氢化条件下有可能进一步发生氢解脱去羟基而生成甲基或亚甲基，这是还原芳香族酮羰基为亚甲基的方法之一，钯是有效的催化剂。但用镍催化剂和氧化铜铬催化剂时不会发生氢解。例如抗肿瘤新药开发中间体色满-7-醇（48）^［92］的合成。

在羰基化合物进行催化氢化将羰基变为甲基或亚甲基时，分子中的一些基团如内酰胺、酯基等不受影响。

将醛或酮首先转化为硫缩醛或硫缩酮，而后还原脱硫生成烃，这是间接将羰基化合物转化为烃的好方法。Raney-Ni是将硫缩醛、硫缩酮转化为烷类化合物的有用的催化剂。四氢铝锂/四氯化钛、四氢铝锂/氯化锌也是可以使用的还原剂。

均相催化氢化在羰基化合物的还原反应中的应用也越来越受到重视，特别是在不对称还原中的应用越来越广泛，用于合成手性醇。常用的催化剂为钌、铑、铱等金属的配合物。

在强碱性条件下，用铑配合物作催化剂，脂肪族和芳香族酮容易被还原为相应的醇。

采用手性配体的钌、铑配合物作催化剂，可以进行酮的不对称还原，得到的手性醇的光学活性很高。例如：

2，2'-双（二苯基膦）-1，1'-联萘（BINAP）是一种优良的催化剂配体，生成的铑配合物可以将酮在均相氢化条件下还原为醇。使用2，2'-双（二苯基膦）-1，1'-联萘/氢的还原称为Noyori不对称还原。

（5）腈的氢化　腈类化合物还原为伯胺，既可以采用催化氢化法，也可以采用化学还原法。腈催化氢化可以生成伯胺，氢化是分步进行的，腈首先吸收一分子的氢生成亚胺，亚胺再吸收一分子的氢生成胺。

实际上，腈的还原十分复杂，主要可以发生如下反应：

反应中若有水存在，则很容易由（1）生成仲胺（5）。

由于反应中生成的伯胺可以与亚胺或醛反应，因此反应中可能会生成仲胺甚至叔胺的副产物。在具体反应中加入氨可以抑制副反应的发生。另一种减少副反应的方法是在酸性条件下或在酰基化溶剂中进行，如乙酸、乙酸-硫酸、乙酸酐等，使生成的胺转变为盐或酰胺。也可以使用氯化氢乙醇溶液作为反应介质。最方便的方法应该是加入过量的氨。

Raney-Ni是还原腈类化合物最常用的催化剂。使用过量的催化剂可以使反应在较低的氢气压力下进行。Raney-Ni 适用于多种类型的腈的还原，但氰醇和α-氨基腈还原时会发生氢解生成氰化氢，值得注意。在还原β-和γ-腈酯时会发生环合反应。在还原一些碱性腈时，使用Raney-Ni有时会出现氢解，但总体来说，腈催化还原为胺的收率都比较高。

镇静、镇痛药物四氢巴马丁（Tetrahydropalmatine）、维拉帕米（Verapamil）等的中间体3，4-二甲氧基苯乙胺（49）^［93］的合成如下。

载体铑在氨存在下，将腈还原为伯胺的效果很好。在α-氨基腈还原时不会发生氢解，这是与Raney-Ni不同的地方。

二腈类在加氢时是分步进行的，可能先生成氰基胺，进一步加强氢化条件，可生成二胺。

在二腈的氢化反应中可能发生成环的副反应。因此通入适量的氨很必要。

不饱和腈类化合物采用催化氢化法还原时，双键更容易被还原，加强反应条件，则可以被还原为饱和胺。

但当双键在环内或双键上有较多的取代基或腈基在端基时，才可以实现选择性还原腈基。

当腈类化合物分子中含有羰基时，腈基首先被还原，酮腈还原首先生成氨基酮类化合物。进一步加强反应条件，可以将羰基还原生成氨基醇。

在如下反应中，分子中同时含有硝基、氯和腈基，采用钯、酸、水体系，由于硝基的还原、C-Cl键的氢解和腈基的还原都不难，则同时实现了还原，得到的产物（50）^［94］是维生素B₆的中间体。

另外值得指出的是，腈类化合物还原时，在特定的条件下可以将腈基还原为甲基，苯甲腈在130～150℃、98kPa的氢气压力下，用30%的镍-氧化铝作催化剂，可以还原为甲苯。

二、均相催化氢化

均相催化氢化是指催化剂可溶于反应介质的催化氢化反应。其特点是反应活性高，条件温和，选择性好，不易中毒等，尤其适用于不对称合成，应用广泛，但催化剂价格高。

均相催化剂在多种有机反应中都有应用，例如氢化、羰基化、加成、聚合、异构化、偶联、环合、氢硅化和不对称合成等。

均相催化剂具有确定的分子结构，对研究反应机理具有重要的意义。

均相催化剂主要是过渡金属钌、铑、铱、铂、钴等，它们都具有未充满的和不稳定的d电子轨道，容易吸附氢分子并使其活化，从而很容易对许多有机基团进行氢化。

均相催化剂是过渡金属钌、铑、铱、铂、钴等原子或离子的络合物。以这些过渡金属原子或离子为中心的配位基可以是离子、自由基或基团（它们可以是饱和分子，也可以是不饱和分子）。常用的配位基团是三苯基膦。三苯基膦类配合物，磷可以和这些金属形成牢固的配位键。三（三苯基膦）氯化铑可由氯化铑同过量的三苯基膦在乙醇中回流来制备，为红色结晶，mp 159℃。可溶于乙醇、苯、丙酮等有机溶剂，