将羰基还原成亚甲基的四类方法,七种模式!

学术   2024-12-24 08:08   广东  
之前写了个分享:关于羰基反应性的两种阐述:套头杀和歪脖杀!
有很多朋友搞不明白菜籽说的啥。但这只是个引子,我们一直在分享与解读,比如羰基还原为亚甲基,就是这种歪脖去头的例子。
已知将羰基还原成亚甲基的方法很多,但总体来讲一般有四种思路:
①直接氢化还原;
②类似黄鸣龙改良的水合肼-强碱还原方法;
③克莱门森(Clemmensen)还原,三乙基硅烷-TFA类酸性还原方法;
衍生化-氢化还原法
今天大概做个整理聊一聊;
1、(富电子)芳环的苄位羰基,可以直接氢化还原;

J. Med. Chem. 1985, 28, 9, 1263–1269
除了常规氢气作为还原剂外,近来以PMHS(聚甲基氢硅氧烷)为氢化物源和钯催化剂联合使用还原苄位羰基也有多篇研究;如Org. Lett. 2011, 13, 584–587;Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 341 – 347;Angew. Chem. Int. Ed.2015, 54, 5122 –5126等;以下为一个示例:

反应的机理都经过类似的过程;

二芳基酮类化合物甚至可以用负氢试剂直接还原;

Tetrahedron, 2002, 58, 5251-5265

2、用黄鸣龙改良的水合肼还原,一般二甘醇做溶剂,氢氧根化合物做碱,机理如下:
详细机理解读见:机理突破挑战(17)——沃尔夫-基希纳-黄鸣龙还原反应。该方法关键中间体是腙,虽然避免了金属Na,K活泼金属以及高压釜的使用,但是还是要高温,强碱,封管,操作也麻烦。
3、克莱门森(Clemmensen)还原,三乙基硅烷-TFA类-酸性还原方法;
在所有方法里最喜欢Clemmensen还原,反应干净,好处理,不好的点在于盐酸和锌粉都是管制的;
另外要明确锌汞齐的概念,用锌和汞盐(如HgCl2)在稀盐酸溶液中置换,置换出来的汞会附着在锌的表面,从而形成锌汞齐。
但汞比较毒,所以很多时候直接用锌粉就可以了!

三乙基硅烷+路易斯酸(例:BF3,TFA)也能还原酮,大概得反应机理如下:

J. Org. Chem. 1978, 43, 374
但是这种报道比较少,更多的报道是对醇的消除;

J. Org. Chem. 2000, 65,  6179–6186
要注意的是:这类反应三乙基硅烷通常用量大,反应生成的副产物如三乙基硅醇会很难除去,如果产物是油状物,然后和副产物极性差不多,分离纯化简直要怀疑人生;
4、衍生化方法
很多时候因为底物本身的特征,醛酮的还原不耐酸碱,也不能直接氢化;所以这时候只能想别的办法;将醛酮转化一下,然后用负氢试剂还原就是一个很好的方向,化学家们也开发出了一些比较好的方法;以下是几个示例;
(1)Caglioti还原反应
反应用TsNH2NH2和酮反应生成Ts腙,再用负氢试剂将中间体还原为亚甲基,该种反应模式更加温和,而且不用加碱,还原剂除了四氢铝锂这种剧烈的负氢试剂外 ,还可以用硼氢化钠类温和负氢试剂。

Tetrahedron Lett.1962, 1261
(2)将醛或酮转化为乙二硫醇的缩醛或酮,再用雷尼镍氢化还原;
硫醇易与醛或酮进行亲核加成反应,生成相应的硫缩醛或硫缩酮。它们可以通过催化氢化脱硫,转化为亚甲基;这是中性条件下比较好的一种方法,也是广为人知的方法;
Chem. Pharma Bull. 1968, 16, 1576-1583
操作步骤1:

操作步骤2


有机合成大菜籽
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