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Luche还原

 有机合成公众号 2022-04-05

Luche还原

1978年,J.L. Luche报道了使用镧系金属氯化物和硼氢化钠的混合物选择性地将α,β-不饱和酮还原为相应的烯丙醇。并且进一步研究了此反应的应用范围和一些限制,并发现使用CeCl3.7H2O/NaBH4在乙醇或甲醇中反应,α,β-不饱和酮发生1,2-还原的效果最好。使用氯化铈/硼氢化钠的混合物将α,β-不饱和酮还原为相应的烯丙醇的反应被称为Luche还原

在此反应发现之前,使用金属氢化物还原不饱和羰基化合物,一般得到的是1,2-1,4-还原的混合物,很少能够高产率得到1,2-还原产物,然而Luche还原在这方面有突破性的进展。通常情况下硬金属氢化物(金属-H键更偏向于离子键)氢原子主要转移到羰基上(1,2-加成),而软金属氢化物(金属或类金属-H键更偏向于共价键)一般是共轭加成。碱金属硼氢化物是比氢化铝更软的还原试剂,因此在还原共轭烯酮时更倾向于共轭还原。硼氢化物可以将氢置换为烷氧基,使之成为更硬的还原剂,而更有利于1,2-选择性还原。

反应特点:1)链状或环状α,β-不饱和酮都能高产率的转化为相应的烯丙醇,没有或有极少量1,4-还原副产物生成;2)在各种镧系金属盐中,七水合CeCl31,2-选择性最好;3)在此反应条件下,大多数基团(如羧酸,酯,酰胺,烷基卤化物,缩醛,硫化物,叠氮化合物,环氧化合物,腈类和硝基化物)都是稳定的;4)此反应通常在低于室温下反应,反应时间为5-10分钟;5)反应器和溶剂都不需要干燥,只要反应水的体积分数不超过5%,反应的区域选择性和产率都不受影响;6)氯化镧直接用七水合物,不用干燥脱水;7)反应对氧气不敏感,不用惰性气体保护;8)甲醇是最好的溶剂(反应速率最快),有时也会用乙醇或异丙醇,但反应速率较慢;9)空间位阻对区域选择性影响很小或没有影响;10CeCl3/NaBH4混合物在醛存在下可以选择性的还原酮,因为醛在此反应条件下,会迅速缩醛化,而不会被还原11)取代的环己酮在还原时氢会在平伏键方向进攻,生成直立键的醇;12)在刚性单环或多环系统中,氢在羰基位阻较小的一面加入;13)共轭或芳香醛比脂肪醛更容易被还原;14)在0摄氏度以下(如-78摄氏度)还原手性底物时,可以增加反应的非对映选择。

反应机理

正如上面提到的NaBH4是一种软还原剂,更倾向于还原共轭烯酮的β位的双键。Luche还原中的活性物质是烷氧基硼氢化物,其与镧离子一起形成了一种硬还原剂。有实验证据证明在反应中有硼氢化镧形成。由于反应中不只形成了一种硼氢化物,因此反应机理非常复杂。镧在反应中有两个作用:1)催化烷氧基硼氢化物的形成;2)增加羰基碳的亲电子性。镧离子与溶剂的氧原子络合,进而增加溶剂的酸性直接活化共轭烯酮的羰基(NMR图谱显示镧系金属离子优先和醇络合而不是羰基)。【有机酸碱理论

反应实例

【 J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 49-56】

J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2404-2419】

J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6627-6628】

Org. Lett., 2001, 3, 401.】

J. Org. Chem. 2002, 67, 8726-8743】 

J. Org. Chem., 2004, 69, 5219】

Synthesis2006, 3621-3624】

Synlett2007, 2707-2710】

Org. Lett.2012, 14, 5134-5137】

参考资料

一、Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSynthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Luche reduction, page 268-269.

二、Organic Chemistry Portal:https://www./namedreactions/luche-reduction.shtm

三、Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents, by Zerong Wang,P1784.

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