硼氫化鈉還原全文

1、-金屬有機化學日報摘要NaBH4在通常條件下不能還原羧酸、酯、酰胺和硝基，但是加入一些添加劑后還原性會增強。例如，在NaBH4的THF溶液中加入碘，會產(chǎn)生用于硼氫化反應的H3B-THF，它可以還原多種基團。盡管醛酮可以直接被NaBH4還原，但是加入添加劑后，反應選擇性會進一步增強。在本文中，敘述了多種增強NaBH4還原活性及選擇性的方法。關(guān)鍵字：硼氫化鈉；提高活性；添加劑；還原反應1. 簡介在現(xiàn)代有機化學中，金屬氫化物是一種非常重要的試劑，其中由于NaBH4反應條件和，價格便宜易得，因此在有機還原反應中使用的最為頻繁。在質(zhì)子性溶劑中，它常被用來將醛酮還原成醇或者將亞胺或亞胺鹽還原成氨基。羧酸、

2、酯、酰胺和硝基通常難以被NaBH4還原，但是在加入某些添加劑后則可被還原。本文敘述了多種通過加入添加劑增強NaBH44還原活性及選擇性的方法。2. 烯烴或炔烴的硼氫化反應碳碳不飽和鍵的硼氫化反應，生成了具有高度區(qū)域和立體選擇性的關(guān)鍵有機硼烷中間體。歷史上，Brown and Subba Rao在研究AlCl3做添加劑，用NaBH4還原酯的過程中發(fā)現(xiàn)這一反應。用BF3代替AlCl3，能使生產(chǎn)的乙硼烷或硼烷-路易斯堿絡合物得到更有效的應用。 盡管一些硼氫化物已經(jīng)商業(yè)化（例如H3B-THF, H3B-SMe2, H3B-NR3）,人們一直在尋找生產(chǎn)更有效簡便的硼氫化物用于硼氫化反應。在1963年，報

3、道了用1:1的硼氫化鈉和醋酸硼氫化烯烴，后來又報道出用NaBH4CH3COOH進行硼氫化反應的新方法。 有文獻報道實驗室里用硼氫化反應選擇醒的還原了羧酸里的碳碳雙鍵。也報道了一種將烯烴轉(zhuǎn)換成二羥基酮的新方法。 一種采用簡單的一鍋法將末端烯烴轉(zhuǎn)換成羧酸的硼氫化反應已經(jīng)相當成熟。與此同時，不同組合的金屬鹽與硼氫化物用于烯烴的硼氫化反應，諸如SnCl4NaBH4, TiCl4NaBH4，TiCl4PhCH2N+(Et)3BH4-和CoCl2NaBH4, CoCl2NaBH4的組合體系在甲醇中用作氫化試劑，是在投入烯烴前，將其在THF中常溫攪拌兩小時，在乙醇做試劑也被報道過。 手性的聯(lián)吡啶類配體可以采

4、用CoCl2和其相應的配體體系獲得，對于還原，不飽和酸或者，不飽和酰胺該體系聯(lián)合NaBH4使用是一種很好的對應選擇性催化劑。在溫和的體系中，用NiCl2NaBH4體系可以還原查爾酮類化合物里的雙鍵。在該反應中，用銅或者CoCl2代替NiCl2的效果不好。NaBH4與I2反應生成硼烷。在THF中用NaBH4與I2可以很容易的產(chǎn)生“H3B-THF”體系，可以用于合成相對應的反馬氏醇，并且收率良好。后來據(jù)報道,采用電化學氧化NaBH4及催化量的碘化鈉產(chǎn)生乙硼烷用于硼氫化烯烴。有報道采用MeSiClPhCH2N+(Et)3BH4-體系用作硼氫化烯烴來合成相對應的反馬氏醇。最近,據(jù)報道,用四丁銨硼氫化物

5、在CH2Cl2, CHCl3 或 CCl4等溶劑中釋放乙硼烷，大量的末端、中間、周環(huán)烯烴的還原用到了這類硼氫化試劑。 炔烴可通過兩次硼氫化反應生成對應的醇，通常雙取代的炔烴通過產(chǎn)生乙烯基硼烷而主要生成對應的酮，而二苯乙炔在此情況下主要生成二苯基乙醇。PdCl2NaBH4PEGCH2Cl2體系可有效的將碳碳三鍵硼氫化反應成對應的順式烯烴，該試劑具有更快的反應速度和更高的選擇性。在THF中，NaBH4與羧酸能產(chǎn)生酰氧化基硼氫化物來使雙鍵發(fā)生硼氫化反應，在此條件下，產(chǎn)生的酰氧基硼氫化物一般不會改變，然而在加熱時，一半的酰氧基團會生產(chǎn)相對應的醇。下面一個類似反應，用NaBH4與羧酸和領(lǐng)苯二酚在25下反

6、應：常溫時，在羧酸與三氟乙酸1:1的情況下，脂肪族羧酸可被NaBH4還原成相對應的醇，并且收率很好。然而芳香族羧酸的收率很差（如苯甲酸有20%）。同樣的，NaBH4-三氟乙酸體系也能很好的還原脂肪族羧酸（65-95%的收率），當然在此條件下芳香族羧酸的收率也很差（30%）。在THF回流時，采用ZnCl2NaBH4體系很容易將脂肪族或芳香族羧酸還原成對應的醇，反應只需要化學計量的氫參與轉(zhuǎn)化。同時二羧酸在此條件下可還原成對應的二醇。采用ZnCl2NaBH4體系在溫和的條件下還原羧酸，收率很好。ZnCl2I2體系在溫和的條件下可將羧酸還原成相對應的醇，并且收率和選擇性都很好。此外，在烯酸中羧酸的選擇

7、性還原可通過加入I2產(chǎn)生對應的酰氧基硼氫化物來實現(xiàn)。三聚氰氯-NaBH4也能在溫和的條件下將羧酸有效的還原成相應的醇。據(jù)報道，羧酸選擇性的還原成醇可用BOP試劑- NaBH4體系來實現(xiàn)，該方法方便、快速，并且有很好的化學選擇性。例如，在此條件下如硝基、氰基、疊氮基和酯基不受影響。手性氨基醇是一類重要的化合物，它們在不對稱轉(zhuǎn)換、藥物化學、化合物的手性拆分及殺蟲劑類藥物合成等領(lǐng)域作用巨大。很顯然用LiAlH4、二異丁基鋁氫、H3B-B等試劑可將氨基酸還原成對應的氨基醇，然而這些試劑具有成本高，易燃，隔離程序復雜等缺點。邁爾斯和同事們研究出用NaBH4-I2體系還原氨基酸，結(jié)果表明這種體系能很好地將

8、氨基酸還原成氨基醇。 在此條件下，N-?；被峥杀贿€原成N-酰基氨基醇。然而，N-?；姿狨ピ诖藯l件下不能被還原，同時，報道了PCP酯存在情況下可將Boc保護的氨基酸和肽還原成相對應的醇。 用NaBH4-I2體系安全簡單而實惠，因此特別有用，尤其是在大規(guī)模地合成手性氨基醇類的時候。在THF中，氨基酸也能被便宜的NaBH4-H2SO4體系所還原。有意思的是采用NaBH4-I2或NaBH4-H2SO4時不會發(fā)生外消旋的現(xiàn)象。NaBH4-ZnCl2體系在三乙胺存在的情況下具有很強大還原性，羧酸酯可以平穩(wěn)的被還原成對應的醇，而在沒三乙胺時，還原卻難以進行。雖然堿金屬硼氫化物在有機合成中備受關(guān)注，但是

9、對堿土類金屬的研究使用仍很有限。例如，,-不飽和酮在氯化鈣的存在下使用硼氫化鈉更容易地轉(zhuǎn)化為烯丙基醇，在所有的堿土金屬中，在還原2-環(huán)己烯-1-酮化合物時，氯化鈣與硼氫化鈉一起能得到較好的收率及選擇性。另外，該方法提供了一種簡單，廉價的替代過程來選擇性地還原,-不飽和酮。金屬鹽參與的NaBH 4還原-烷基-酮酯的酯可能導致不同的立體化學構(gòu)型，這取決于金屬原子的性質(zhì)。例如，強螯合的TiCl 4導致順式異構(gòu)體，而非螯合氯化鈰66，得到反式異構(gòu)體67。酮酯是使用氯化鋅-NaBH 4還原得到相應的羥基酯（式（59）68。用硼氫化鈉和催化量的氯化錳可將3-酮-2-甲基酯和3-酮-2-甲基酰胺立體選擇性還

10、原得到相應的赤型醇。通過對所有金屬鹽的嘗試，氯化錳具有高選擇性（方程（60）和（61）69。在氯化鈀、硼氫化鈉試劑組合還原芳酮類、芳基氯化物和芐醇得到相應的烴（式（62）。另外，某些受阻甾酮還原為相應的醇也得到良好的收率。另外，該試劑在還原芳烷基酮為烷基苯時效果顯著。該還原過程可在溫和條件下室溫、中性pH值短時間內(nèi)有較高選擇性。另外，芳族環(huán)上的氯原子被該試劑還原除去。當使用其他添加劑還原使區(qū)域選擇性和化學選擇性形成鮮明對比的情況下71鑭系離子參與促進硼氫化鈉還原烯酮至烯丙醇具有較大的價值。經(jīng)過對鑭系元素氯化物篩選，氯化鈰是NaBH 4對1,2-烯酮的選擇性還原的最佳試劑（63）。此外，這種還原

11、不影響羧酸，酯，酰胺，鹵化物，氰基和硝基。硼氫化鈉在金屬有機配合體LnCpCl2（THF）3（釤和Er）作用下高化學選擇及區(qū)域性選擇還原1,2-不飽和羰基化合物成醇的反應已經(jīng)被報道（式（64）72。最后，氯化鈰-硼氫化鈉體系66對二苯基膦烯酮立體還原也得到良好的產(chǎn)率（式（65）73。一個由硼氫化鈉的新型試劑系統(tǒng)的硼氫化鈉和Amberlyst-15（H +）試劑組成的還原劑在THF中是一個較強的還原體系，它能對不活潑的酮進行還原，并且還原速度快，產(chǎn)量高和后處理的很簡單?？s酮，甲硅烷基醚，乙酸酯，烯丙基乙酸酯，烯丙基克 - 內(nèi)酯，羧酸酯，鹵化物和孤立雙鍵之間還原不受干擾。附著在中性氧化鋁上的硼氫化

12、鈉在溶液中還原各種各樣的羰基化合物到相應的羥基衍生物75。固體還原也可將硼氫化鈉酮混合在干燥箱中存儲5天來實現(xiàn)，該方法主要缺陷是反應時間較長。因此，一個簡單的微波輔助還原醛和酮用氧化鋁-硼氫化鈉已被開發(fā)（式（67）77。最明顯的化學選擇性例子是反式肉桂醛的烯烴結(jié)構(gòu)部分在該還原條件下保持不變（式（68）。一種新型有機功能的用硼氫化鈉組浸漬在梅里菲爾德的樹脂固態(tài)還原劑已被報道78。許多醛和酮用這個還原體系進行還原。10.2 醛和酮在相轉(zhuǎn)移催化下的還原一種簡單，有效和經(jīng)濟的方法在存在相轉(zhuǎn)移催化下，用硼氫化鈉化學選擇性地還原醛成醇已見報道（式（69）79。脂肪族，芳香族和不飽和醛被高收率地快速被還原，

13、同時二烷基，芳烷基，二芳基和環(huán)狀酮類在這些條件下沒有受到影響。當PhCH2NEt3Cl和Aliquat-336被用作增溶劑和催化劑時，甲苯和二氯甲烷也常常被用作溶劑。10.3。使用硼氫化鈉作為不對稱還原酮的手性助劑在使用硼氫化鈉-Me3SiCl試劑體系B-hydroxysulfoximine催化不對稱還原的酮，得到相應高收率和良好的對映選擇性的仲醇，式（70）80。有在少數(shù)使用的NaBH 4通過手性配體改性在非水溶液中不對稱還原文獻報導例如，非對稱減少的苯乙酮，苯丙酮和2- acetylnaphthalene使用硼氫化鈉和光學活性的（S） - 乳酸酸衍生物中產(chǎn)生的相應的光學活性（R）-alco

14、hols在高達38.3ee的（式（71）82。此外，一個成功的使用NaBH4-（L） - 酒石酸不對稱還原的官能團羰基酮被報道（式（72）83。盡管有兩個羰基和烷氧基羰基官能團，該體系仍能有效地還原酮酯。不幸的是，該催化體系對類似的酮式結(jié)構(gòu)還原反應表現(xiàn)出較低的催化反應活性。硼氫化物作為還原劑在鈷（II）絡合物協(xié)助下還原光學活性的香族酮化合物催已見報導報（式（73）84。鑭系元素絡合物，tris4-(l-menthyloxy)-1-(p-tolyl) butane-1,3-dionato-lanthanoid(III), Ln(lmoba-Me)3催化硼氫化鈉還原酮（式（74）85。該反應的主要

15、作用在于手性的鑭系化合物。然而，大部分原料易于回收以便循環(huán)使用。使用蒙脫石粘土的（ - ） - N-十二烷基-N-甲基利用硼氫化鈉還原酮進行了不對稱還原的研究（式（75）86。發(fā)現(xiàn)還原速度在極性或非極性溶劑中均較快。但是，不對稱還原非常差。手性修飾銅 - 蒙脫石已經(jīng)使用的 - 2-氨基-1-丙醇和（S） - 脯氨酸制備。酮預先吸附在該粘土在乙醇中被硼氫化鈉還原得到較低的不對稱合成效果優(yōu)點是該體系可重復使用。從手性表面活性劑形成的手性翻轉(zhuǎn)在NaBH 4對前手性酮進行不對稱還原時用處很大，它的立體立體選擇性主要受表面活性劑和基板的結(jié)構(gòu)的影響。另外，該反應的結(jié)果取決于所述組合物微觀環(huán)境。此外，據(jù)報道

16、某些糖的存在增加了對映體過量的產(chǎn)品。10.4。醛和酮的還原胺化醛或酮與氨、胺或仲胺反應再進行還原過程中以得到相應的伯，仲或叔胺，對于合成不同種類的胺，該方法最為有用及重要的過程。對于該反應的成功，還原劑的選擇是非常重要的，因為還原劑在適當條件下要還原醛或酮形成的亞胺（或亞胺鹽）的中間體（式（78）。硼氫化鈉對此類反應的還原較為適合用。（式（79）89 還原醛胺化酮用三乙酰氧基鈉報道90。該反應的使用范圍有脂族無環(huán)和環(huán)狀酮，脂肪族和芳香醛，一級和二級胺，包括多種弱堿性和非堿性胺。此外，高立體選擇性還原氨化取代的環(huán)己酮給使用軸向胺鈉triacyloxyborohydrides各種派生的羧酸（式（8

17、0）91。最近，對一種新的一鍋還原性烷基化胺被報道（式（81）92。此外，甲醛與伯胺和仲芳香胺在使用硼氫化鈉，硫酸-THF中的反應導致還原性胺化（式（82）93。另外，手性-O-保護的一個羥基酮與伯胺在高氯酸鎂的存在由硼氫化鈉的反應的生成赤型結(jié)構(gòu)產(chǎn)物的(1R,2S)-O-protected-N-substituted ethanolamines（式（83）94。很明顯，二價的鎂鹽化合物中間體導致赤非對映體構(gòu)象的比例更高。一個簡單的，溫和的和有效合成二甲胺的方法被報告。異丙氧鈦（IV）是一個溫和的試劑具有多種潛在的酸敏感兼容官能團如縮醛，內(nèi)酰胺，丙酮和叔丁基二甲基硅烷基醚。該物質(zhì)也用于合成不對稱

18、取代脲類的醛的還原酰胺化和單取代脲（式（85）99。,-環(huán)氧醇作為一種多功能合成中間體可以有效地加工成聚羥基手性中心的衍生物100。一個使用硼氫化鈉-氯化鋅試劑體系高度立體選擇性還原的,-環(huán)氧酮系統(tǒng)已經(jīng)報道100。此外，一個非常簡單的替代程序硼氫化鈉在氯化鈣-氯化鑭的的存在下的甲醇溶劑中立體選擇性還原,-環(huán)氧酮成赤-A，B-環(huán)氧醇也被報導（式（86）101。在這些情況下，使用金屬鹽有利于形成的赤產(chǎn)品。此外，金屬氯化物有提供更高的赤選擇性更大半徑。例如，氯化鑭，得到最高赤選擇性102。此外，還原過程在乙醚或苯進行得極為緩慢因為硼氫化鈉和金屬氯化物在這些溶劑中不溶解。還原,-環(huán)氧酮使用硼氫化鈉-氯

19、化鈰在Luche反應中，甲醇條件下得到具有高收率的赤型立體選擇性具有非常高的立體選擇性。11.1 還原原醇與芐醇在硼氫化鈉與無水三氯化鋁組合還原成亞甲基的烴（式（88）64。二和triarylmethanols usinNaBH4和TFA是不能還原二和三芳基苯甲醇的就如同非芐型或單芐型一樣。這些方法導致快速形成一個非常弱的還原劑如三氟乙酸硼氫化物2這是在實現(xiàn)氫化緩慢捕獲的碳正離子中間體。我們發(fā)現(xiàn)滴加三氟乙酸到的混合物中在THF中在襯底和將NaBH 4提供了一個質(zhì)子化中富含更多的活性還原物質(zhì)（式（89）104。這種方法被認為是用于高效monobenzylic醇的還原，得到相應的烴，收率很好。11

20、.2。還原疊氮芳?；B氮化物主要是還原為相應的芐醇類一種簡便的烷基，芳基和芳疊氮化物還原使用硼氫化鈉-硫酸銅體系也已經(jīng)實現(xiàn)（式（91）一系列異惡唑疊氮化物在NaBH4及1,3-丙二硫醇的存在下，選擇性還原得到異惡唑胺有良好的收率，（式（92）108。溶劑效應在該反應中表現(xiàn)明顯，不同的醇中得到特定的收率。當甲醇滴加在反應體系中，硼氫化鈉的還原能力會增強。11.3。肟和肟醚的還原硼氫化鈉-氯化鋰，在THF中還原肟醚成胺。還原劑四氯化鋯-硼氫化鈉和手性氨基醇9已成功應用于對映選擇性還原肟醚類111。光學活性伯胺是在獲得高對映體過量（為95ee）具有良好收率。通過使用不同的路易斯酸的考察，該還原反應在

21、氯化鋅三氯化鋁（1：1）的混合物得到高對映選擇性，但除去該混合鹽構(gòu)成導致收率降低。采用四氯化鋯，去除金屬的鹽很容易。醛肟和酮肟的O-?；苌锸褂门饸浠c-碘還原體系能以好的收率，得到相應的胺（方程（95）112。11.4。氰基及氮氮雙鍵官能團的還原BiCl3-NaBH 4體系能可以有效地用于使用偶氮到相應的胺的還原（式（96）52。同樣的道理，顯而易見烯丙基醚也能夠用NaBH4-I2體系來實現(xiàn)還原。（Eq.（109）【122】。11.7 用硼氫化鈉和添加劑體系將烯醇式脫羥基酚類和1,3-二羰基化合物的脫氧反應已經(jīng)研究過【123】。酚類，烯醇式，1,3-二酮類和3-酮基酯類通過NiCl-NaBH4體系轉(zhuǎn)化為對甲苯磺酸鹽來分別得到脫氧的芳香族化合物、醇類和酯類。(Eqs.(110)和(111)。11.8 用硼氫化鈉和添加劑體系還原硫化物研究發(fā)現(xiàn)，芳烷基、二芳基、二烷基的硫氧化合物能夠通過FeCl3-NaBH4體系在溫和的條件下還原反應得到相應的硫化物，且有較好的收率（Eq.（112）112。其中的硫氧鍵被亞砜和金屬離子一起協(xié)調(diào)減弱，使其更容易被氫化還原