还原反应

用金属氢化物的还原反应

概要

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,使用方便等实用性来考量,最多被使用的有以下还原剂。

 

种类

硼氢化钠 NaBH4 (Sodium Borohydride)
最常用的一种还原剂,对水分稳定,空气中也能使用,最适合工业生产。溶解性是它的一大问题,通常用甲醇或乙醇作溶剂。酯,酰胺,羧酸不能被还原,但是酯的羰基α位若被杂原子取代的情况下是例外(可能是由于相邻的定位作用)。对于α,β-不饱和羰基化合物,优先发生1,4-还原,加入铈盐的情况下则会优先发生1,2-还原(luche还原)。
氢化铝锂 LiAlH4 (Lithium Alminium Hydride; LAH)
 相当强的还原剂。还原酮,醛不在话下,羧酸和酯也能被还原到对应的醇。腈和酰胺也能被还原,得到胺。卤化物和砜也能被还原,它们原位置上变成氢。它也能使能使环氧化合物发生开环反应。反应一般用到本身不与氢化铝锂发生反应同时有良好的溶解性的THF,乙醚等溶剂。氢化铝锂会与水或质子溶剂发生剧烈反应,放出氢气。由于反应剧烈和容易飞散,不可避免发生火灾。取用时要十分的注意。
二异丁基氢化铝                  (i-Bu)2AlH (Diisobutyl Alminium Hydride; DIBAL)
 因为铝原子存在空轨道因此二异丁基氢化铝具有路易斯酸性。因此类似于二异丁基氢化铝这类的ate配位的还原剂常常表现出一些特殊的反应性。腈能被还原到亚胺,然后通过水解最终得到醛。因此腈可以等同看做醛。缩醛能被还原成醚。例如,用DIBAL与亚苄基缩醛反应会得到苄基的醚(参考PMB保护)。另外,在低温条件下进行反应的话,部分情况酯能被还原成醛,这一般不易达到。一般用两个摩尔当量以上的DIBAL先还原到醇之后,再氧化回到醛,要花去很多步骤。而近些年,含有DIBAL的ate型还原剂表现出了这样的部分还原的效果。加入n-BuLi得到的ate型还原剂LiAlH(i-Bu)2(n-Bu),能作为一种非常强的还原剂使用。
氰基硼氢化钠                 NaBH3CN (Sodium Cyanoborohydride)
虽然比硼氢化钠的还原性要弱、但大约在pH3的酸性环境下也能保持稳定是它的一大特点。因此,它经常被用作酸性环境下还原亚胺阳离子。(Borch还原胺化)
硼氢化锂                (Lithium Borohydride)
比硼氢化钠的还原性还要强以至于它能把酯还原到醇。市面有售,也可以通过氯化锂和硼氢化钠制备得到。
三乙基硼氢化锂                 LiBHEt3(Lithium Triethylborohydride: Super-Hydride)
具有非常强的亲核性的氢源,市售的三乙基硼氢化锂都标注着Super-Hydride的字样。被用于卤化物,磺酰基化合物的还原反应。
硼氢化配体                  BH3・L (Borane Complex)
常见的有二甲基硫化硼烷,THF硼烷,均市面有售。比有毒气体的二硼烷要方便使用,作为效果等同于硼烷的还原剂被使用。在酮和羧酸之间选择性还原后者。有双键的情况下会同时发生加成反应,要注意这一点。
三乙基硅烷                 Et3SiH (Triethylsilane)
 一般还原反应都是在碱性环境下进行,三乙基硅烷能在TFA等酸性环境下做还原剂使用是它最大的特点。能被用于缩醛的还原,或是糖类的端位烷氧基的消去等。另外,与过渡金属催化剂一起使用可以做硅氢断裂加成。
二甲氧基乙氧基氢化铝           (Sodium Bis(2-methoxyethoxy)Alminium Hydride; Red-Al)
 有和氢化铝锂一样的还原性。不容易起火,适用于大量反应。

以下是常用的有选择性的,不单单只是还原反应的试剂。

硼氢化镍 Ni(BH4)2   (Nickel   Borite)
 体系中由NiCl2+NaBH4 得到。氰基和硝基等可以被还原。
三乙酰基硼氢化钠             NaBH(OAc)3 (Sodium Tri(acetoxy)borohydride)
 一般酸性条件下稳定,和NaBH3CN一样被用于还原胺化反应。另外,β位有未保护的甲氧基的情况,立体选择性还原得到anti-1,3-二醇。H_red_4.gif
硼氢化锌      Zn(BH4)2(Zinc    Borohydride)

 利用锌的螯合能,能发生syn-非对映选择性还原(下図)。常与NaBH(OAc)3 一起使用。

H_red_2.gif

三异丁基硼氢化锂   LiBH(s-Bu)3 (Lithium Tri(sec-butyl)borohydride;  L-Selectride) 三异丁基硼氢化钾 KBH(s-Bu)3 (Potassium Tri(sec-butyl)borohydride; K-Selectride)
 强高位阻还原剂、有位阻的部位不发生反应。
Schwartz试剂                Cp2ZrHCl
能与炔或烯发生加成反应,生成的有机锆试剂能进一步用作偶联反应。对硼氢化反应较慢的炔而言可作为有效的催化剂。
Stryker试剂                [(Ph3P)CuH]6
 对于α,β-不饱和羰基化合物,能够优先发生1,4-还原反应。与手性的双齿配体一起使用能催化不对称还原。
三丁基氢化锡     (n-Bu)3SnH        (Tributyl tinhydride)
 通常在有自由基引发剂的条件下、用于氢自由基还原。在Pd之类的过渡金属催化剂存在下,经过金属交换发生氢金属化、能得到另一种金属氢化物的中间体。

 

基本文献

反应机理

反应实例

苹果酸乙酯的位置选择性还原[1] H_red_3.gif 用Me4NHB(OAc)3非对映选择性还原[2]:比NaHB(OAc)3选择性更好。 H_red_5.gif 镍的Boc保护胺的第一步变换[3a]:路易斯酸+NaBH4的组合、硝基/叠氮化物/亚胺都可以被还原到胺。[3b-d] H_red_6.gif

实验步骤

实验技巧

参考文献

[1] Saito, S. et al. Tetrahedron 199248, 4067. doi:10.1016/S0040-4020(01)92187-8
[2] Evans, D. A.; Chapman, K. T.; Carreira, E. M. J. Am. Chem. Soc. 1988110, 3560. DOI:10.1021/ja00219a035
[3] (a) Caddick, S.; Judd, D. B.; Lewis, A. K. de K.; Reich, M. T.; Williams, M. R. V. Tetrahedron 2003,59, 5417. doi:10.1016/S0040-4020(03)00858-5 (b) Chary, K. P.; Ram, S. R.; Iyengar, D. S. Synlett2000, 683. DOI: 10.1055/s-2000-6614 (c) Cho, B. T.; Kang, S. K. Synlett 2004, 1484. DOI: 10.1055/s-2004-829066 (d) Fringuelli, F.; Pizzo, F.; Vaccaro, L. Synthesis 2000, 646. DOI: 10.1055/s-2000-6389

 

本文版权属于 Chem-Station化学空间, 欢迎点击按钮分享,未经许可,谢绝转载!

The following two tabs change content below.

HaoHu

Related post

  1. 硼氢化钠 Sodium Borohydride
  2. 四氢铝锂(Lithium Alminum Hydride (LA…
  3. 林德拉催化还原(Lindlar Reduction)
  4. Stryker试剂(Stryker’s Reagen…
  5. 二异丁基氢化铝 Diisobutylaluminium hydr…
  6. Minami二氧化硫脲还原
  7. 红铝氢化还原(Red-Al)
  8. 朱利亚烯烃合成(Julia-Lythgoe Olefinatio…

Pick UP!

PAGE TOP