Birch 还原
重要性
[开创性文献1;综述2-15;改进与优化16-21;理论研究22-33]
Birch 还原是指利用液氨中溶解的碱金属(Li、Na、K)和醇将芳环还原为非共轭的环己二烯或杂环的 1,4-还原反应。对于取代芳香化合物,区域选择性由取代基的性质决定:电子供体降低还原速率,产物中取代基位于未还原的部分;而电子吸收基则相反。Birch 还原不影响普通烯烃,但可以还原共轭烯烃、α,β-不饱和羰基化合物、内炔和苯乙烯衍生物。然而,电子丰富的杂环(如呋喃、噻吩)需存在电子吸收基才能被还原。
机理34-38
在 Birch 还原中,碱金属首先通过单电子转移(SET)生成芳基自由基负离子,随后醇提供质子以形成中间体。该过程重复进行,最终产物为非共轭环己二烯。
合成应用
1. 还原吡咯和呋喃:在 T.J. Donohoe 等人的研究中,Birch 还原被用于还原并烷基化缺电子的 2- 和 3-取代吡咯,合成了相应的取代 3- 和 2-吡咯啉。醇作为质子源并非必要条件。此外,他们还在 (+)-nemorensic acid 的对映选择性全合成中,对取代呋喃进行了立体选择性还原39-41。
2. 全合成中的应用:在 (–)-taxol 的全合成中,I. Kuwajima 等人使用 Birch 还原处理 1,2-二取代苯环,并通过单线态氧的 β-面氧化生成目标的 C4β-C7β 二醇。副产物苄醇经 Swern 氧化回收,整体转化率高42。
3. 合成五环类生物碱:在 A.G. Schultz 的研究中,Birch 还原-烷基化用于合成 (+)-apovincamine 和 (+)-vincamine。Birch 还原后生成高二对映选择性的环己二烯,通过数步转化得到最终产物43。
4. Galbulimima 生物碱的全合成:L.N. Mander 等人通过 Birch 还原还原复杂中间体以生成 α,β-不饱和环酮。在此过程中,C6a 腈基先被还原脱氰,随后在乙醇存在下芳环还原为烯醇醚,最终通过水解得到目标化合物44。