硝基还原方法众多，化工人却有苦说不出

硝基还原方法众多，化工人却有苦说不出

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说到硝基还原，经验丰富的合成师肯定会想出很多办法，比如Pd/C、Rh/C等金属加氢还原；铁粉、锌粉加酸还原等等。在展示自己优秀合成经验的同时，相信很多人也有不少吐槽的地方，比如：

原料在TLC点板上反应完全，产物仅有一个斑点，但HPLC却显示出两组峰。

用铁和盐酸进行还原，处理后的铁泥黏稠得让人绝望；

得到大量偶氮化合物；

还原得到的胺产物含有大量的色素，无法去除

有时，即使分离的物质非常纯净，NMR 氢谱也会显示出无法解释的多余氢。

卤素灯熄灭了！

没有人理解化工工人的痛苦......

图片来源：Org. Res. Dev. 2021, 25, 3, 648–653

从机理上看，无论是催化加氢还是转移加氢（一大类，也是目前方法发展的主要方向），硝基还原都必须满足两点，一是还原剂，二是氢源。即使满足了这两点，反应也不一定能发生，可能需要加入一些催化剂。下面小编就给大家总结一下常见的方法。

1. 催化还原法，如Pd/C、Rh/C、雷尼镍

常见的溶剂为醇类或者四氢呋喃，常用的金属有Pt、Ni等；该反应通常在室温下进行，不需要很高的氢气压力即可完成反应；另外，活性炭的额外加入也会增加反应效率，可能是因为活性炭的高比表面积增加了接触面积。

一般实验室用Pd/C和Pd(OH)2进行催化加氢，后者活性更高，工厂为了控制成本用雷尼镍，而雷尼镍是加热反应，相当危险！

该方法的缺点：对含有双键、三键的化合物不友好，而且还容易产生脱卤杂质，有时甚至会把呋喃环打开，如下：

2、氢化铝锂、硼氢化钠+路易斯酸等负离子还原剂。

氢化铝锂具有极强的还原性，一般可还原除双键和三键以外的所有键，适用于结构相对简单的底物。氢化铝锂通常在低温下加入，室温下反应，常用四氢呋喃、乙醚等作为溶剂。

硼氢化钠虽然还原性弱得多，也有类似的窘境，但它的优点就是不脱去卤素。

3.金属Zn或Fe加NH4Cl还原体系

最常用的溶剂也是醇类或者四氢呋喃，有时也会加入一些水，但一般金属用量较大，而且由于反应接近中性体系，容易生成偶氮化合物，甚至全部转化为偶氮化合物，影响后处理纯化，降低产率。

4. 铁氧体还原系统

最古老最传统的反应体系，最经典也最累，通常是醇加水的反应体系，需要回流，有时也会加入醋酸，底物需要耐酸。

缺点也很明显，要用到大量的铁粉和盐酸，所以逐渐被淘汰了，小编在工厂做技改的时候就碰到过很多这样的工序，处理后的铁泥味道很恶心，离心分离真的是让人绝望。

5. 锌粉，AcOH/H2O体系。

乙酸是代替三价铁酸还原体系而存在的，这里乙酸既是溶剂，又是氢源，如果溶解性实在差，可以加点乙醇或者四氢呋喃，反应完成后直接萃取浓缩，调节pH，再萃取浓缩，结晶即可。

缺点是锌粉用量也很大，且易爆炸，且受管制，因此对规模化生产的要求相对严格。

6.还原金属氯化物及盐酸还原体系

常见的有二氯化锡，三氯化钛等，此方法不会减少双键，也不会去除卤素。

但反应时间一般较长，且后处理稍显麻烦，通常需要碱水洗涤。

7. 亚硫酸盐还原

连二亚硫酸钠又称连二亚硫酸钠，是一种工业上易大量获得的无机盐，是硝基化合物还原最常用的方法之一，成本低廉，操作简单，易于被工业界接受。

一般是将底物溶解于溶剂中，再将保险粉溶解于水中并加入，然后加碱加热反应。后处理一般会产生大量絮状物，应先经硅藻土过滤，再加溶剂和水，对液体进行提取分离。

8. 水合肼还原系统

水合肼还原体系是我最喜欢的硝基还原方法。铁三角一般由2~3eq水合肼，催化量的三氯化铁（用过渡金属太浪费），适量活性炭，醇类，四氢呋喃，乙酸乙酯，甲苯等溶剂组成。加热一般2小时即可完成反应，过滤浓缩即可得到纯品。

缺点是试剂控制，另外后处理过滤所用的滤饼中的活性炭，其性质类似钯炭，如果抽得太干会着火。

9.三氯氢硅加叔胺还原体系

这种方法以前无聊试过一次，效果还行。2015 年米兰大学的一个团队报道过。据说它具有广泛的通用性，可以容忍许多功能基团，尊重立体中心的立体化学完整性，不会脱卤。但它的缺点也很明显：超干溶剂、低温、时间长、后处理繁琐。

参考文献：Org. Lett. 2015, 17, 16, 3941–3943

10. 硼化合物的开发与还原的几个实例

它主要是利用硼作为缺电子中心，标准的脱氧剂，方法也差不多，由于小编没用过，这里就不评论了，分享一下就好。

参考文献：J. Org. Chem. 2022, 87, 2, 910–919

参考文献：Org. Chem. Front., 2021, 8, 4554-4559

参考文献：Org. Lett. 2019, 21, 24, 9812–9817

参考文献：Org. Lett. 2016, 18, 11, 2774–2776

11. 其他

硝基的还原方法实在太多了，其中近些年发展起来的还原方法有9,10-二氢蒽还原（参考Chem. Eur. J.1995, 1, 564）；1,4-二氢吡啶还原（参考Chem. Compd. 2002, 38, 560）；硫醇还原（参考Org. Lett.2010, 12, 2430）；骆驼蓬碱还原（参考J. Org. Chem.2014, 79, 9433）；2-吡啶苄醇还原（参考J. Org. Chem.2014, 67, 167）等等。虽然它们用的不多，而且当我们真正遇到硝基还原案例的时候，我们的脑子里也不会立刻想到它们，但它们却推动了这个领域的发展。

方法的分享就到此结束，这么多方法也告诉我们，真正遇到硝基还原问题的时候，选择也是很关键的，一定要思考，而不是想的简单就盲目应对，还要注意观察现象。

至于各种方法的详细说明和实例，编辑已经准备好了，随后将出几期关于修复方法的专刊！

另外，我一直注意到一个现象：

“硝基还原反应开始时，搅拌中心冒出的气泡如果是有颜色的，往往颜色消失，就表示反应完成了！”

不知道你注意到了没有？

无关：

有人看到我写作和分享占用了很多时间，就跟我说现在人工智能很流行，可以先让人工智能机器人帮我写作。今天我用一个大厂的工具试了一下，人工智能取代人力还需要一段时间！

以上就是全部内容了，听说如果你点赞了这篇文章，所有正在阅读的同事都会转发！！！