桦木还原(Birch Reduction)

Birch Reduction

2020年4月17日Ankur Choudhary (noreply@blogger.com)AI 专业翻译

桦木还原(Birch Reduction)

当含有苯环的芳香分子被转化为两端各连接一个氢原子的1,4-环己二烯分子时,就会发生这种反应,这种化学反应被称为Birch还原。该反应在有机合成化学中起着至关重要的作用。被归类为有机反应的氧化还原反应中,有很多都属于Birch还原类型。为了实现芳香环的有机还原,钠、锂或钾会与醇发生反应。下面可以通过萘的还原反应来举例说明Birch反应的过程。



通过向芳香环中添加溶剂化的电子,Birch还原机制形成了自由基阴离子。醇类物质不仅提供质子,还提供了自由基阴离子以及倒数第二个碳负离子。当醇类物质与环己二烯共存时,会生成烷氧基离子。第二次世界大战期间,澳大利亚化学家Arthur Birch首次报道了这一Birch还原反应。Arthur Birch在1937年于牛津大学的Dyson Perrins实验室工作时,进一步发展了Wooster和Godfrey的研究成果。

亚瑟·伯奇(Arthur Birch)首次报道了使用钠和乙醛进行伯奇还原反应的实验。有证据表明,使用锂作为催化剂可以提高产率。通过苯胺的伯奇还原反应,还可以生成共轭烯胺类化合物。此外,正如下图所示,炔烃也可以通过伯奇还原反应转化为烯烃。



桦木还原机制
在液氨中存在钠的情况下,溶液中的自由电子(即溶剂化的电子)会与芳香环结合,形成自由基阴离子。酒精会向这个自由基阴离子提供一个质子。随后,酒精还会向该自由基阴离子的次级碳负离子提供另一个质子。当酒精参与反应后,就会生成烷氧基离子和环己二烯。下图展示了Birch反应的详细过程。



这会生成一个含有两个氢原子的1,4-环己二烯分子,这两个氢原子位于分子的两端。在反应过程中,可以使用四氢呋喃等其他有机溶剂来替代液氨;因为液氨需要在反应完成后被冷凝到烧瓶中,并让其过夜蒸发。

桦木还原反应的特性
  • 蓝色液体是由碱金属在液氨中溶解产生的。芳香环会一个接一个地吸收电子。当第一个电子被移除时,就会形成一个离子。
  • 当酒精分子中的羟基氢被释放时,它们会形成碳-氢键。
  • 当第二个电子被移除时,会形成环己二烯基碳负离子。在醇质子化该碳负离子后,它就变得不再活跃(即失去反应活性)。
  • 由于该结构含有环己二烯基,其中的碳负离子(carbanion)会在其中心发生质子化。
  • 通过在特定位置对阴离子自由基进行质子化,可以生成结构各异的Birch还原产物。
  • 当使用电子给体基团时,质子化会发生在邻位(ortho)或间位(meta)位置(无论取代基如何)。
  • 当使用吸电子基团时,质子化通常发生在对位上。


📌 本文由 AI 翻译自 pharmaguideline.com,仅供内部参考查看英文原文