第二節　催化氫化

在沒有催化劑存在下，不飽和官能團的加氫是非常困難的，但在鎳、鈀、鉑等過渡金屬存在下很容易加氫，而且反應幾乎可以定量進行。這種在催化劑存在下的加氫反應稱為催化加氫（氫化）反應。

氫化（Hydrogenation）是用分子氫進行的還原反應。催化劑的作用是降低反應的活化能，改變反應速度。催化氫化按照作用方式可分為三種類型，催化劑自成一相的稱為非均相催化氫化；催化劑溶于反應介質的稱為均相催化氫化；氫源為其他有機物分子的為催化轉移氫化。按反應物分子在還原反應中的變化情況，則可分為氫化和氫解。氫化是指氫分子加成到烯鍵、炔鍵、羰基、氰基、亞胺基等不飽和基團上的反應；而氫解則是指分子中的某些化學鍵因加氫而斷裂，分解成兩部分的反應，例如硝基的氫解（生成胺和水）。實際上有機化合物與氫分子的反應總稱為氫化反應。

一、非均相催化氫化

在目前的化工、醫藥生產中，非均相催化氫化居催化氫化反應的主要地位。常用的非均相催化劑有Raney-Ni、Rh、Ru、Pt-C、Pd-C、Lindlar催化劑（Pd-BaSO₄或Pd-CaCO₃）、Adams催化劑（PtO₂）、鉻催化劑等。

催化氫化的優點是產品純度較好、收率高，很多情況下氫化結束后，除去催化劑即可得到高收率、高純度的產物，而且應用廣泛，可以用來還原各種不同的有機化合物。表2-3列出了可被還原的化合物類型及由易到難的大致順序。

由表2-3可以看出，可以發生氫化反應的化合物很多，氫化反應的反應活性差別也很大。關于氫化反應的反應機理，不同的化合物其反應機理也不同。

烯烴的雙鍵可以與氫氣反應生成飽和化合物。烯烴氫化的反應機理，主要有兩種解釋。Polyani提出的機理是兩點吸附形成σ-配合物而進行順式加成，Bond則提出了形成π-配合物的順式加成機理，在這里我們只介紹前者。Polyani認為，首先氫分子在催化劑表面的活性中心上進行離解吸附［1］，乙烯與相應的活性中心發生化學吸附，π鍵打開形成兩點吸附活化配合物［2］，然后活化了的氫進行分步加成，首先生成半氫化中間產物［3］，最后氫進行順式加成得到乙烷［4］。

大量實驗結果表明，不飽和鍵的催化加氫，主要得到順式加成產物。不飽和鍵上空間位阻越小越容易被催化劑吸附，因而也應當容易被還原。

優良的催化劑應具有催化活性高，選擇性好，機械強度大，不易中毒，使用壽命長以及制備簡單，價格低廉等特點。無論在工業生產中還是在實驗室合成中，常常將催化劑附著在某種載體上。常用的載體有活性炭、碳酸鈣、硅藻土、活性氧化鋁等。這些載體能增加催化劑的比表面積（活性炭表面積500～1000m²/g，二氧化硅100～300m²/g，氧化鋁75～350m²/g），提高催化劑的機械強度，同時又能改善催化劑的熱穩定性和導熱性。在制備催化劑的過程中，有時加入少量或微量的助催化劑，使催化劑的活性或選擇性得到改善，有的助催化劑還能提高催化劑的壽命和熱穩定性。

影響催化氫化反應的因素很多，除了催化劑種類、催化劑活性、反應溫度、反應壓力外，諸如溶劑、介質的酸堿性、催化劑用量、攪拌效果、空間位阻等也會對催化氫化產生不同程度的影響。僅就溶劑而言，溶劑作為氫化的介質，有助于反應物與氫的充分接觸，并能影響催化劑的狀態，因而對催化劑的催化活性有影響。常用的溶劑有水、甲醇、乙醇、乙酸、乙酸乙酯、四氫呋喃等。一般的使用效果是乙酸＞水＞乙醇＞乙酸乙酯。選用對氫化產物溶解度較大的溶劑，可以避免由于產物附于催化劑表面而引起的催化劑活性下降。

1.常用的催化氫化催化劑

（1）鎳催化劑　主要有Raney-Ni（活性鎳）、載體鎳、還原鎳、硼化鎳等。

Raney-Ni（W-2）是具有多孔海綿狀結構的金屬鎳顆粒，是由Ni-Al合金在氫氧化鈉溶液中反應來制備的。各種規格的Ni-Al合金都有商品出售。

干燥的Raney-Ni在空氣中劇烈氧化而自燃，據此可檢查其活性的高低。

用這種方法制備的催化劑，具有晶體骨架結構，其內外表面吸附有大量的氫，具有很高的催化活性。在放置過程中催化劑會慢慢失去氫，在空氣中活性下降的特別快。因此，制備的催化劑應當密閉于良好的容器中，并用乙醇或其他惰性溶劑浸沒，隔絕空氣以保持其活性。

用這種方法制備的Raney-Ni催化劑，本身吸附有大量的氫，在過量催化劑存在下，可以不再通入氫氣而直接用于還原反應。

Raney-Ni是一種應用范圍很廣泛的催化劑，差不多對所有能進行氫化和氫解的基團都起作用。對烯烴和芳烴的氫化相對有效，可以順利地氫解C—S鍵（脫硫作用）。對酰胺、酯的氫解效果不佳。主要特點是在中性或堿性介質中能發揮很好的催化作用，尤其在堿性條件下催化作用更好。因此，在氫化時常常加入少量的堿，如三乙胺、氫氧化鈉等，可明顯提高催化活性（硝基化合物除外）。催化羰基化合物的還原時，加入少量的堿可提高吸氫速度3～4倍。

鹵素（尤其是碘）、含磷、硫、砷或鉍的化合物以及含硅、鍺、錫和鉛的有機金屬化合物在不同程度上可以使催化劑中毒。在壓力下，有水蒸氣存在時Raney-Ni會很快失活。使用時應特別注意。

在催化劑制備過程中，反應溫度、堿的用量及濃度、反應時間、洗滌等條件不同，所制得的催化劑的分散程度、鋁含量以及吸氫能力也不相同，因而催化活性也不相同。根據活性大小，Raney-Ni分為W₁～W₈等不同型號，可根據被還原化合物的類型進行選擇。應用最多的是W-2型。

4-腈基-3-環己烯羧酸甲酯氫化后得到的順式4-氨甲基環己羧酸甲酯，是制備止血藥凝血酸的中間體。在本例中，由于羧酸甲酯基位于環平面的下方，空間位阻較大，主要得到順式產物。

在酸性條件下Raney-Ni活性降低，pH＜3時幾乎失去活性。

也可以在Raney-Ni中加入其他組分形成改性的催化劑。在氫化前向Raney-Ni中加入少量氯化鉑，則對各種基團的氫化都有顯著的促進作用，例如硝基苯的氫化，其活性可以增加9倍。除了氯化鉑外，有時也可以加入少量的二氯化鎳、硝酸銅、二氯化錳等。

也可以使用鎳-鎂合金在稀乙酸中來制備鎳催化劑，這樣制得的鎳催化劑的催化活性是W-2的2倍，與W-4相同。硝基化合物的還原使用這種催化劑效果很好。

硼化鎳也是常用的氫化催化劑。乙酸鎳的水溶液用硼氫化鈉或硼氫化鉀還原所得到的催化劑稱為P-1型硼化鎳（Nickel Boride，Ni₂B），而在乙醇溶液中用硼氫化鈉或硼氫化鉀還原制備得到的催化劑稱為P-2型硼化鎳。

反應活性P-2＜P-1，但P-2選擇性好。硼化鎳催化劑適用于還原烯類化合物，不產生雙鍵的異構化。對于烯鍵的氫化活性次序是：一取代烯＞二取代烯＞三取代烯＞四取代烯；順式烯＞反式烯。分子中同時含有炔鍵和烯鍵時，P-2可選擇性地還原炔鍵，效果優于Lindlar催化劑。非端基炔還原生成順式烯烴。例如維生素B₆中間體順式丁烯二醇的合成。

（2）鈀和鉑催化劑　鈀和鉑都屬于貴金屬，價格昂貴，但作為催化劑，它們的優點非常突出：催化活性高、反應條件要求低、應用范圍廣。就其應用范圍而言，除了適用于Raney-Ni的應用范圍外，還可用于酯基及酰胺基的氫化及具有芐基結構的化合物的氫解?？稍谥行曰蛩嵝詶l件下使用。鉑催化劑易中毒，不適于含硫化合物及有機胺的還原，而鈀則較不易中毒。

鈀黑和鉑黑是由相應金屬的水溶性鹽經還原而生成的極細的黑色金屬粉末，其制備反應方程式如下：

載體鈀和載體鉑則是將鈀和鉑吸附于載體上。例如鈀-炭、鉑-炭催化劑。除炭以外，也可用硫酸鋇等為載體。它們的分散性好，催化活性高，而且可大大減少催化劑的用量。

有時為了降低催化劑的活性，提高催化劑的選擇性，可加入一些抑制劑，如Lindlar催化劑就是以鉛鹽為抑制劑的鈀催化劑，使用時再加些喹啉，能選擇性地將炔鍵還原為烯鍵，使酰氯還原為醛（Rosenmund還原反應）。例如維生素A中間體（42）的合成：

又如磺胺藥增效劑甲氧基芐基嘧啶的中間體3，4，5-三甲氧基苯甲醛^［83］的合成。

（3）銅鉻催化劑　CuO·Cr₂O₃、CuO·BaO·Cr₂O₃等統稱為銅鉻催化劑。這種催化劑較穩定，不易中毒。但低溫不活潑，僅在高溫高壓下呈現活性，為活性優良的催化劑，能使醛、酮、酯、內酯氫化為醇，酰胺氫化為胺，由于價格低廉而廣泛應用。

CuO·Cr₂O₃亦可寫為Cu（CrO₂）₂，稱為亞鉻酸銅催化劑，可由鉻酸銅銨加熱分解制備。該催化劑對烯鍵、炔鍵的催化活性較低，對苯環無活性。為了避免催化劑中的銅被還原，常加入適量的鋇化合物作穩定劑，CuO·BaO·Cr₂O₃便是其中之一。

（4）銠催化劑　這是一種重要的催化劑。銠在鉑族金屬中產量很低，價格較高。銠催化劑在乙酸介質中活性相當高。例如，在乙酸中室溫、常壓下可以將芳環、雜環還原，對烯鍵、芳香硝基、羰基等都有活性。對烯鍵的還原能力比鉑或鈀低，但選擇性要好得多。銠催化劑是一種優良的氫解催化劑，具有很高的催化活性。此外，用銠可以制備多種均相催化劑，在均相催化氫化中有重要的用途。

（5）釕催化劑　釕是產量比較高的鉑族金屬。將釕、氫氧化鉀和硝酸鉀一起熔融，制成水溶性的釕酸鉀，以其為原料可以制備釕催化劑。用該催化劑氫化時，在水介質中可以得到很好的結果。該催化劑對羰基化合物的還原具有很高的催化活性。在氫化時使用該類催化劑很少發生異構化現象。在過渡金屬中它的催化活性較低，但選擇性較高。

（6）銥催化劑　大多數催化氫化反應不必使用該催化劑，但芳香族硝基化合物用銥催化劑時可以將硝基還原為肟，具有一定的選擇性。

2.各種化合物的氫化反應

（1）烯烴的氫化　不同類型的烯烴，其催化氫化的情況也不相同。大多數具有碳碳雙鍵的單烯烴在惰性溶劑中，使用鈀、鉑、銠、Raney-Ni催化劑等都能比較容易地被氫化。在氫化雙鍵時，不同的催化劑活性也不相同，其活性順序如下：Pt＞Pd＞Rh＞Ru?Raney-Ni（金屬表面積相同）。

值得指出的是，當使用鈀、釕、銠、Raney-Ni時，烯鍵的加氫主要是同面（順式）加氫，但使用鉑催化劑時，會出現異面（反式）加氫。在這些催化劑中，鈀催化劑應用較多，即使在堿性條件下，鈀也可以順利地將3-戊烯-1-醇氫化為相應的飽和醇。但鈀有引起雙鍵遷移的可能，使用時應當注意。Raney-Ni 也是常用的催化劑，但氫化條件比鈀要苛刻一些。氧化鉻銅催化劑難以氫化雙鍵。

單烯的結構對氫化反應有影響。乙烯最容易氫化，雙鍵上取代基越多一般越難氫化。單烯類化合物催化氫化由易至難的順序如下：

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＞順式環內取代的乙烯＞反式環內取代的乙烯＞三取代乙烯＞四取代乙烯

這可以從氫化反應的反應機理得到解釋。催化加氫是一種吸附過程，雙鍵上取代基越多，空間位阻越大，越難被催化劑吸附，氫化反應也就越難以進行。值得指出的是，上述規律并不是在所有情況下都適用，與反應底物的化學結構還有關系，例如取代基的性質，取代基是苯環的乙烯衍生物就不一定遵循上述規律。

當分子中含有一個以上的雙鍵時，哪個雙鍵被還原，與反應物的結構、雙鍵的位置及是否共軛、催化劑的類型等有關。選擇合適的反應條件，有可能在某種程度上影響加氫結果。

對稱的二烯，兩個雙鍵可同時被還原，控制反應條件，也可以只還原一個雙鍵。例如：

在上述反應中使用鈀催化劑時，可能生成雙鍵移位的產物。

不對稱多烯和非共軛多烯，氫化的選擇性一般取決于雙鍵上取代基的多少。使用鉑和Raney-Ni的氫化反應結果表明，取代基較多的雙鍵難還原。此外，取代基的大小和位置（包括空間位置）對氫化反應的結果影響也較大。例如：

在上述反應中，帶有四個取代基的環外雙鍵容易被還原。分子模型表明，環外雙鍵更容易與催化劑表面接觸，但當環外雙鍵上連有更大的取代基（如亞異戊基）時，則環內雙鍵容易被還原。

含有端基烯的多烯化合物，端基烯更容易被還原。

丙二烯類化合物也可以只還原一個碳碳雙鍵。例如：

（2）炔烴的氫化　炔類化合物分子中的碳碳三鍵，催化氫化吸收兩分子氫生成烷烴化合物。炔烴的還原是分步進行的，首先吸收一分子氫生成烯烴（主要是順式），而后再吸收一分子氫生成飽和化合物。

炔烴催化氫化的催化劑與烯烴催化氫化的催化劑一樣，主要是鈀、鉑、鎳、釕等。當使用這些催化劑時往往不能停留在烯烴的階段，而是直接還原為烷烴。若要停留在烯烴階段，應當降低催化劑的活性，例如使用用硫或喹啉鈍化了的鈀（Lindlar Pd）或P-2催化劑等。

研究發現，端基炔的氫化速度明顯高于對稱的炔烴。分子中含有兩個叁鍵的二炔類化合物，端基炔更容易還原。若二炔化合物為非端基炔，則空間位阻小的炔鍵易被還原。例如：

在乙酸、三氟乙酸等酸性介質中，Pd的催化活性提高?？鼓[瘤藥物甲氨蝶呤中間體（43）^［84］的合成如下。

當炔類化合物分子中含有其他官能團時，氫化時往往炔鍵更容易被還原，其他官能團可以保留下來。

炔烴催化氫化的反應機理與烯烴相同，也是炔烴首先吸附于催化劑表面，而后與活化的氫進行加成。由于炔鍵是線性的，而烯烴是平面型的，炔烴更容易被催化劑表面吸附，因此炔烴比烯烴更容易被氫化。

P-2催化劑和Lindlar催化劑還原炔烴生成順式烯烴，屬于順式加成反應。但由于向更穩定的反式異構體轉化等因素的存在，產物中仍有一定比例的反式異構體生成。

抗牛皮癬藥阿維A酯（Etretinate）中間體（44）^［85］的合成如下。

（3）芳環的催化氫化　在鈀、鎳、鉑等催化劑存在下，芳香族化合物中的芳環可以被氫還原，生成脂環類化合物。苯環屬于比較難以還原的芳烴，芳稠環如萘、蒽、菲等的氫化活性遠遠大于苯。

芳環的催化加氫，其反應機理與烯烴的加氫基本上是一樣的，首先是氫和反應底物吸附于催化劑表面，被催化劑活化，而后進行反應使芳環還原。

由于芳環是完全封閉的共軛大π-鍵，比較穩定，因此，芳環的催化氫化比起烯、炔類化合物要困難得多。大π-鍵一旦被打開，則很容易被還原為飽和的脂環類化合物，但控制一定的條件和氫氣的用量，苯環也可以部分還原生成環己烯。

取代苯如苯酚、苯胺等的活性也大于苯。取代基對苯環的還原有影響，在乙酸中用鉑作催化劑，苯環取代基的活性順序大致為：

ArOH＞ArNH₂＞ArH＞ArCOOH＞ArCH₃

苯環上不同數量、不同位置取代基對氫化反應速率有影響，隨著取代基數目的增加，氫化速率降低。

催化劑不同，反應介質不同，其催化活性順序也會有所不同。

芳環加氫可以使用多種催化劑。早期的催化劑主要是Ni、Fe、Co、Al、Cu、Mn、Mo等，其中Ni的應用最普遍，其最大特點是價格便宜。但含Ni催化劑的抗毒性能較差，CO、CO₂和水蒸氣能使其暫時中毒，而硫化物能使其永久中毒，失去活性。工業上需要的是具有優良耐硫能力的高活性的金屬加氫催化劑。一些貴金屬催化劑較非貴金屬催化劑具有優良的耐硫化物的能力，且活性高、性能穩定，不易流失，是芳環加氫的良好催化劑。這些貴金屬有Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt等。

用鉑、釕催化劑時，由于其催化活性高，可在比較低的溫度和壓力下進行反應；當用鈀作催化劑時需要較高的溫度和壓力；當使用鎳作催化劑時，則需要使用更高的溫度和壓力。

和烯、炔的加氫反應一樣，芳環的加氫也可以分為均相加氫和非均相加氫。

二取代的苯還原為環己烷衍生物時，常常會生成順、反異構體，催化劑對二者的比例有明顯的影響。用鉑作催化劑時，鄰二甲苯主要生成順式1，2-二甲基環己烷，用銥和鋨還原鄰二甲苯時，順式1，2-二甲基環己烷的收率可達97%～99%，間和對二甲苯還原時，順式產物可達90%。釕是還原多烷基取代的吡啶生成順式六氫吡啶的良好催化劑，順式二甲基、二乙基、2，4，6-三甲基六氫吡啶的收率達80%～100%。

氫氣壓力也與順反異構體的比例有關。用鉑還原4-叔丁基甲苯時，隨著氫氣壓力的增大，順式/反式產物的比例略有增大。

以Ru-Al₂O₃和CuO-Cr₂O₃為催化劑，使對苯二甲酸甲酯還原，得到反式1，4-環己基二甲醇，兩步收率98%。

苯甲酸在Pd-C催化劑存在下，于145～160℃、3.92MPa氫氣壓力下可以還原為環己基甲酸，收率達95%，是避孕藥抗孕392和治療血吸蟲病藥物吡喹酮（Praziquantel）的中間體。

酚類化合物芳環的氫化是合成環醇的方法之一?；钚枣?、氧化鉑、銠、釕等都是可以使用的催化劑?；钚枣囎鞔呋瘎r，需要在較高壓力和溫度下進行，而使用氧化鉑作催化劑時，可以在室溫下進行反應。

苯酚在鎳催化劑存在下加氫生成環己醇，這是工業上制備環己醇的方法之一。

抗糖尿病藥物格列美脲（Glimepiride）的中間體4-甲基環己醇^［86］的合成如下。

苯酚若用鈀作催化劑進行加氫，可以得到環己酮。

間苯二酚用鎳作催化劑進行氫化，可以生成治療高血壓病藥物卡維地洛（Carvedilol）、止吐藥恩丹西酮（Ondansetron hydrochloride）等的中間體1，3-環己二酮^［87］。

聯苯催化加氫首先生成環己基苯，在更強烈的條件下繼續氫化則生成環己基環己烷。這表明環己基苯的氫化比聯苯要困難。

芳香稠環化合物也可以催化加氫，首先生成部分環被還原的產物，在更強烈的條件下可以生成完全氫化的還原產物。

萘催化加氫首先生成1，2，3，4-四氫萘，進而加氫生成十氫萘。

1，5-萘二酚還原可以生成5-羥基萘滿酮（45）^［88］，其為青光眼病治療藥左布諾洛爾（Levobunolol）中間體。

止吐藥鹽酸帕洛諾司瓊（Palonosetron hydrochloride）中間體5，6，7，8-四氫-1-萘甲酸的合成如下^［89］：

蒽和菲也可以加氫，反應條件不同，加氫量不同，得到的產物也不同。

呋喃及其衍生物很容易還原為四氫呋喃類化合物。常用的催化劑是鈀和Raney-Ni?？匪徇€原生成降壓藥鹽酸阿夫唑嗪（Alfuzosin hydrochloride）的中間體四氫呋喃-2-甲酸。

苯并呋喃還原時，呋喃環更容易被還原，首先生成2，3-二氫苯并呋喃，其為抗癌制劑苯并呋喃磺酰脲DPP-Ⅳ抑制劑類化合物等的醫藥中間體，繼續氫化則生成八氫苯并呋喃。

噻吩類化合物的還原一般不用鎳類催化劑，因為鎳具有脫硫作用，并使催化劑中毒。比較好的催化劑是多硫化鈷、八羰基二鈷、七硫化二錸、七硒化二錸等。后面的兩種催化劑需要較高的溫度和壓力，生成四氫噻吩的收率較高，分別可達70%和100%。

吡咯及其同系物可以被完全還原或部分還原。吡咯自身的完全還原并不容易，但N-烴基取代吡咯很容易氫化，高收率的得到N-烴基四氫吡咯。2，5-二甲基吡咯在乙酸中以銠作催化劑于60℃、0.3MPa氫化，得到cis-2，5-二甲基四氫吡咯的收率為70%。

側鏈上具有雙鍵的吡咯，還原時側鏈雙鍵優先被還原，而后在更強烈的條件下吡咯環進一步被還原。

吲哚類化合物催化氫化時，反應條件不同，氫化產物也可能不同，但吡咯環更容易還原。

吡啶及其同系物可以完全還原生成六氫吡啶（哌啶）及其同系物，也可以部分還原生成二氫或四氫化合物。催化氫化的速度比苯類化合物快。

吡啶-2-甲酸加氫還原可以生成哌啶-2-甲酸，是局部麻醉藥鹽酸甲哌卡因、甲磺酸羅哌卡因等的中間體。

還原吡啶類化合物的良好催化劑是銠系催化劑。吡啶環上可以帶有多種取代基，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。

喹啉還原時，一般喹啉分子中的吡啶環容易被還原，無論是催化氫化，還是化學還原。

用銥作催化劑進行2-或4-甲基喹啉的還原，得到1，2，3，4-四氫喹啉，基本沒有其他產物。

（4）羰基化合物的催化氫化　醛、酮催化氫化通常得到相應的醇類化合物，特別是脂肪族醛、酮。

幾乎所有的催化氫化催化劑都能將醛還原為伯醇。Raney-Ni、Pt、PtO₂、氧化鋁或氧化鉻與其他金屬（如銅、鋅）等組成的復合催化劑等是常用的催化劑。用氧化鉻組成的復合催化劑時，需要較強烈的反應條件。

不飽和醛還原時，選擇合適的催化劑和反應條件，可以實現選擇性還原，例如：

在還原不飽和羰基化合物時，還原雙鍵鈀比鎳具有更好的選擇性。例如長效消炎鎮痛藥萘丁美酮（Nabumetone）（46）^［90］的合成。

不飽和醛也可以選擇性地還原為不飽和醇。例如檸檬醛在氯化亞鐵或硫化亞鐵、氯化鋅存在下用PtO₂作催化劑進行氫化還原生成牦牛兒醇，其具有抗菌、驅蟲等作用。

酮的催化氫化可以生成仲醇，例如如下反應采用PtO₂為催化劑，合成了青光眼治療藥鹽酸地匹福林（Dipivefrin hydrochloride）（47）^［91］。

酮羰基催化氫化時不如醛羰基活潑，因此，當分子中同時含有酮羰基和醛基時，只還原醛基而保留酮基是可行的。若想只還原酮基，則醛基需要保護。

二羰基化合物若在活性上存在明顯差異，則可以實現選擇性氫化。例如2，6，6-三甲基-1，4-環己二酮的還原，空間位阻小的羰基容易被還原。

芳香醛、芳香酮催化還原時，生成的醇為芐基醇，在氫化條件下有可能進一步發生氫解脫去羥基而生成甲基或亞甲基，這是還原芳香族酮羰基為亞甲基的方法之一，鈀是有效的催化劑。但用鎳催化劑和氧化銅鉻催化劑時不會發生氫解。例如抗腫瘤新藥開發中間體色滿-7-醇（48）^［92］的合成。

在羰基化合物進行催化氫化將羰基變為甲基或亞甲基時，分子中的一些基團如內酰胺、酯基等不受影響。

將醛或酮首先轉化為硫縮醛或硫縮酮，而后還原脫硫生成烴，這是間接將羰基化合物轉化為烴的好方法。Raney-Ni是將硫縮醛、硫縮酮轉化為烷類化合物的有用的催化劑。四氫鋁鋰/四氯化鈦、四氫鋁鋰/氯化鋅也是可以使用的還原劑。

均相催化氫化在羰基化合物的還原反應中的應用也越來越受到重視，特別是在不對稱還原中的應用越來越廣泛，用于合成手性醇。常用的催化劑為釕、銠、銥等金屬的配合物。

在強堿性條件下，用銠配合物作催化劑，脂肪族和芳香族酮容易被還原為相應的醇。

采用手性配體的釕、銠配合物作催化劑，可以進行酮的不對稱還原，得到的手性醇的光學活性很高。例如：

2，2'-雙（二苯基膦）-1，1'-聯萘（BINAP）是一種優良的催化劑配體，生成的銠配合物可以將酮在均相氫化條件下還原為醇。使用2，2'-雙（二苯基膦）-1，1'-聯萘/氫的還原稱為Noyori不對稱還原。

（5）腈的氫化　腈類化合物還原為伯胺，既可以采用催化氫化法，也可以采用化學還原法。腈催化氫化可以生成伯胺，氫化是分步進行的，腈首先吸收一分子的氫生成亞胺，亞胺再吸收一分子的氫生成胺。

實際上，腈的還原十分復雜，主要可以發生如下反應：

反應中若有水存在，則很容易由（1）生成仲胺（5）。

由于反應中生成的伯胺可以與亞胺或醛反應，因此反應中可能會生成仲胺甚至叔胺的副產物。在具體反應中加入氨可以抑制副反應的發生。另一種減少副反應的方法是在酸性條件下或在?；軇┲羞M行，如乙酸、乙酸-硫酸、乙酸酐等，使生成的胺轉變為鹽或酰胺。也可以使用氯化氫乙醇溶液作為反應介質。最方便的方法應該是加入過量的氨。

Raney-Ni是還原腈類化合物最常用的催化劑。使用過量的催化劑可以使反應在較低的氫氣壓力下進行。Raney-Ni 適用于多種類型的腈的還原，但氰醇和α-氨基腈還原時會發生氫解生成氰化氫，值得注意。在還原β-和γ-腈酯時會發生環合反應。在還原一些堿性腈時，使用Raney-Ni有時會出現氫解，但總體來說，腈催化還原為胺的收率都比較高。

鎮靜、鎮痛藥物四氫巴馬?。═etrahydropalmatine）、維拉帕米（Verapamil）等的中間體3，4-二甲氧基苯乙胺（49）^［93］的合成如下。

載體銠在氨存在下，將腈還原為伯胺的效果很好。在α-氨基腈還原時不會發生氫解，這是與Raney-Ni不同的地方。

二腈類在加氫時是分步進行的，可能先生成氰基胺，進一步加強氫化條件，可生成二胺。

在二腈的氫化反應中可能發生成環的副反應。因此通入適量的氨很必要。

不飽和腈類化合物采用催化氫化法還原時，雙鍵更容易被還原，加強反應條件，則可以被還原為飽和胺。

但當雙鍵在環內或雙鍵上有較多的取代基或腈基在端基時，才可以實現選擇性還原腈基。

當腈類化合物分子中含有羰基時，腈基首先被還原，酮腈還原首先生成氨基酮類化合物。進一步加強反應條件，可以將羰基還原生成氨基醇。

在如下反應中，分子中同時含有硝基、氯和腈基，采用鈀、酸、水體系，由于硝基的還原、C-Cl鍵的氫解和腈基的還原都不難，則同時實現了還原，得到的產物（50）^［94］是維生素B₆的中間體。

另外值得指出的是，腈類化合物還原時，在特定的條件下可以將腈基還原為甲基，苯甲腈在130～150℃、98kPa的氫氣壓力下，用30%的鎳-氧化鋁作催化劑，可以還原為甲苯。

二、均相催化氫化

均相催化氫化是指催化劑可溶于反應介質的催化氫化反應。其特點是反應活性高，條件溫和，選擇性好，不易中毒等，尤其適用于不對稱合成，應用廣泛，但催化劑價格高。

均相催化劑在多種有機反應中都有應用，例如氫化、羰基化、加成、聚合、異構化、偶聯、環合、氫硅化和不對稱合成等。

均相催化劑具有確定的分子結構，對研究反應機理具有重要的意義。

均相催化劑主要是過渡金屬釕、銠、銥、鉑、鈷等，它們都具有未充滿的和不穩定的d電子軌道，容易吸附氫分子并使其活化，從而很容易對許多有機基團進行氫化。

均相催化劑是過渡金屬釕、銠、銥、鉑、鈷等原子或離子的絡合物。以這些過渡金屬原子或離子為中心的配位基可以是離子、自由基或基團（它們可以是飽和分子，也可以是不飽和分子）。常用的配位基團是三苯基膦。三苯基膦類配合物，磷可以和這些金屬形成牢固的配位鍵。三（三苯基膦）氯化銠可由氯化銠同過量的三苯基膦在乙醇中回流來制備，為紅色結晶，mp 159℃?？扇苡谝掖?、苯、丙酮等有機溶劑，

關于均相催化氫化的機理，以三（三苯基膦）氯化銠為例說明如下：

首先是三（三苯基膦）氯化銠在溶劑S作用下，S取代一個PPh₃得到配合物［1］，爾后與氫配位并活化生成［2］，反應物分子的烯鍵置換［2］中的溶劑分子S生成中間配合物［3］，［3］迅速進行順式加成生成配合物［4］，隨后［4］解離，生成還原產物和［1］，［1］ 繼續參加反應。

均相催化氫化反應應用很廣?？臻g位阻小或端基烯、炔可以被選擇性還原，例如：

均相催化氫化選擇性好。例如抗癌藥三尖杉酯堿（Harringtonine）中間體（51）的合成，分子中的硝基不受影響：

用載體鈀或鉑為催化劑氫化α-山道年的與羰基共軛的雙鍵，生成非選擇性的四氫山道年異構體的混合物，而當使用均相催化劑時，則可以進行選擇性還原，生成驅蟲劑二氫山道年，反應迅速、收率高^［95］。

三（三苯基膦）二氯化釕［（PPh₃）₃RuCl₂］也是常用的均相催化劑。

采用手性配體制成的均相催化劑，可以使前手征性反應底物轉化為高光學活性的產物。例如非甾體抗炎藥（S）-萘普生（52）的合成。

又如維生素E和維生素K側鏈部分的合成：

1996年，我國化學家蔣耀忠發明了一種手性催化劑——蔣氏催化劑，其結構如下：

該催化劑能特異性地催化α，β-不飽和氨基酸衍生物進行不對稱加氫，得到高光學活性的氨基酸衍生物，產物水解得光學純氨基酸。

該催化劑催化的加氫反應條件溫和，在20℃，0.1MPa的氫氣壓力下，10min完成反應，收率幾乎100%，光學純度90%～99%，是一個理想的手性純氨基酸合成方法。通過改變底物和催化劑，可以得到不同構型的氨基酸。

隨著新的均相催化劑的出現，均相催化氫化的應用范圍也逐漸擴大。但均相催化的缺點是催化劑不易回收，產物的分離、純化也往往比較困難。