硼氢化钠还原全文

在有机合成中，一些增强硼氢化钠活性及选择性的方法

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摘要

NaBH4在通常条件下不能还原羧酸、酯、酰胺和硝基，但是加入一些添加剂后还原性会增强。例如，在NaBH4的THF溶液中加入碘，会产生用于硼氢化反应的H3B-THF，它可以还原多种基团。尽管醛酮可以直接被NaBH4还原，但是加入添加剂后，反应选择性会进一步增强。在本文中，叙述了多种增强NaBH4还原活性及选择性的方法。

关键字：硼氢化钠；提高活性；添加剂；还原反应 1. 简介

在现代有机化学中，金属氢化物是一种非常重要的试剂，其中由于NaBH4反应条件和，

价格便宜易得，因此在有机还原反应中使用的最为频繁。在质子性溶剂中，它常被用来将醛酮还原成醇或者将亚胺或亚胺盐还原成氨基。羧酸、酯、酰胺和硝基通常难以被NaBH4还原，但是在加入某些添加剂后则可被还原。本文叙述了多种通过加入添加剂增强NaBH44还原活性及选择性的方法。 2. 烯烃或炔烃的硼氢化反应

碳碳不饱和键的硼氢化反应，生成了具有高度区域和立体选择性的关键有机硼烷中间体。历史上，Brown and Subba Rao在研究AlCl3

做添加剂，用NaBH4还原酯的过程中发现这一反应。用BF3代替AlCl3，能使生产的乙硼烷或硼烷-路易斯碱络合物得到更有效的应用。

尽管一些硼氢化物已经商业化（例如H3B-THF, H3B-SMe2, H3B-NR3）,人们一直在寻找生产更有效简便的硼氢化物用于硼氢化反应。在1963年，报道了用1:1的硼氢化钠和醋酸硼氢化烯烃，后来又报道出用NaBH4–CH3COOH进行硼氢化反应的新方法。

有文献报道实验室里用硼氢化反应选择醒的还原了羧酸里的碳碳双键。也报道了一种将烯烃转换成二羟基酮的新方法。

一种采用简单的一锅法将末端烯烃转换成羧酸的硼氢化反应已经相当成熟。

与此同时，不同组合的金属盐与硼氢化物用于烯烃的硼氢化反应，诸如SnCl4–NaBH4, TiCl4–NaBH4，TiCl4–PhCH2N+(Et)3BH4-和

CoCl2–NaBH4, CoCl2–NaBH4的组合体系在甲醇中用作氢化试剂，是在投入烯烃前，将其在THF中常温搅拌两小时，在乙醇做试剂也被报道过。

手性的联吡啶类配体可以采用CoCl2和其相应的配体体系获得，对于还原α，β不饱和酸或者α，β不饱和酰胺该体系联合NaBH4使用是一种很好的对应选择性催化剂。

在温和的体系中，用NiCl2–NaBH4体系可以还原查尔酮类化合物里的双键。在该反应中，用铜或者CoCl2代替NiCl2的效果不好。

NaBH4与I2反应生成硼烷。

在THF中用NaBH4与I2可以很容易的产生“H3B-THF”体系，可以用于合成相对应的反马氏醇，并且收率良好。

后来据报道,采用电化学氧化NaBH4及催化量的碘化钠产生乙硼

烷用于硼氢化烯烃。

有报道采用MeSiCl–PhCH2N+(Et)3BH4-体系用作硼氢化烯烃来合成相对应的反马氏醇。

最近,据报道,用四丁铵硼氢化物在CH2Cl2, CHCl3 或 CCl4等溶剂中释放乙硼烷，大量的末端、中间、周环烯烃的还原用到了这类硼氢化试剂。

炔烃可通过两次硼氢化反应生成对应的醇，通常双取代的炔烃通

过产生乙烯基硼烷而主要生成对应的酮，而二苯乙炔在此情况下主要生成二苯基乙醇。

PdCl2–NaBH4–PEG–CH2Cl2体系可有效的将碳碳三键硼氢化反应成对应的顺式烯烃，该试剂具有更快的反应速度和更高的选择性。

3.还原羧酸

在THF中，NaBH4与羧酸能产生酰氧化基硼氢化物来使双键发生硼氢化反应，在此条件下，产生的酰氧基硼氢化物一般不会改变，然而在加热时，一半的酰氧基团会生产相对应的醇。

下面一个类似反应，用NaBH4与羧酸和领苯二酚在25℃下反应：

常温时，在羧酸与三氟乙酸1:1的情况下，脂肪族羧酸可被NaBH4

还原成相对应的醇，并且收率很好。然而芳香族羧酸的收率很差（如苯甲酸有20%）。同样的，NaBH4-三氟乙酸体系也能很好的还原脂肪族羧酸（65-95%的收率），当然在此条件下芳香族羧酸的收率也很差（30%）。

在THF回流时，采用ZnCl2–NaBH4体系很容易将脂肪族或芳香族

羧酸还原成对应的醇，反应只需要化学计量的氢参与转化。同时二羧酸在此条件下可还原成对应的二醇。

采用ZnCl2–NaBH4体系在温和的条件下还原羧酸，收率很好。

ZnCl2–I2体系在温和的条件下可将羧酸还原成相对应的醇，并且收率和选择性都很好。

此外，在烯酸中羧酸的选择性还原可通过加入I2产生对应的酰氧基硼氢化物来实现。

三聚氰氯- NaBH4也能在温和的条件下将羧酸有效的还原成相应

的醇。

据报道，羧酸选择性的还原成醇可用BOP试剂- NaBH4体系来实现，该方法方便、快速，并且有很好的化学选择性。例如，在此条件下如硝基、氰基、叠氮基和酯基不受影响。

4.还原氨基酸及其衍生物

手性氨基醇是一类重要的化合物，它们在不对称转换、药物化学、化合物的手性拆分及杀虫剂类药物合成等领域作用巨大。很显然用LiAlH4、二异丁基铝氢、H3B-B等试剂可将氨基酸还原成对应的氨基醇，然而这些试剂具有成本高，易燃，隔离程序复杂等缺点。迈尔斯和同事们研究出用NaBH4-I2体系还原氨基酸，结果表明这种体系能很好地将氨基酸还原成氨基醇。

在此条件下，N-酰基氨基酸可被还原成N-酰基氨基醇。

然而，N-酰基甲酸酯在此条件下不能被还原，同时，报道了PCP酯存在情况下可将Boc保护的氨基酸和肽还原成相对应的醇。

用NaBH4-I2体系安全简单而实惠，因此特别有用，尤其是在大规

模地合成手性氨基醇类的时候。

在THF中，氨基酸也能被便宜的NaBH4-H2SO4体系所还原。有意思的是采用NaBH4-I2或NaBH4-H2SO4时不会发生外消旋的现象。

5.还原羧酸酯

NaBH4-ZnCl2体系在三乙胺存在的情况下具有很强大还原性，羧酸酯可以平稳的被还原成对应的醇，而在没三乙胺时，还原却难以进行。

虽然碱金属硼氢化物在有机合成中备受关注，但是对碱土类金属的研究使用仍很有限。例如，α,β-不饱和酮在氯化钙的存在下使用硼氢

化钠更容易地转化为烯丙基醇，在所有的碱土金属中，在还原2-环己烯-1-酮化合物时，氯化钙与硼氢化钠一起能得到较好的收率及选择性。另外，该方法提供了一种简单，廉价的替代过程来选择性地还原 α,β-不饱和酮。

金属盐参与的NaBH 4还原α-烷基-β酮酯的酯可能导致不同的立体化学构型，这取决于金属原子的性质。例如，强螯合的TiCl 4导致顺式异构体，而非螯合氯化铈[66]，得到反式异构体[67]。酮酯是使用氯化锌-NaBH 4还原得到相应的羟基酯（式（59））[68]。

用硼氢化钠和催化量的氯化锰可将3-酮-2-甲基酯和3-酮-2-甲基酰胺立体选择性还原得到相应的赤型醇。通过对所有金属盐的尝试，氯化锰具有高选择性（方程（60）和（61））[69]。

使用蒙脱石粘土的（ - ） - N-十二烷基-N-甲基利用硼氢化钠还原酮进行了不对称还原的研究（式（75））[86]。发现还原速度在极性或非极性溶剂中均较快。但是，不对称还原非常差。

手性修饰铜 - 蒙脱石已经使用的 - 2-氨基-1-丙醇和（S） - 脯氨酸制备。酮预先吸附在该粘土在乙醇中被硼氢化钠还原得到较低的不对称合成效果优点是该体系可重复使用。

从手性表面活性剂形成的手性翻转在NaBH 4对前手性酮进行不对称还原时用处很大，它的立体立体选择性主要受表面活性剂和基板的结构的影响。另外，该反应的结果取决于所述组合物微观环境。此外，据报道某些糖的存在增加了对映体过量的产品。

10.4。醛和酮的还原胺化

醛或酮与氨、胺或仲胺反应再进行还原过程中以得到相应的伯，仲或叔胺，对于合成不同种类的胺，该方法最为有用及重要的过程。对于该反应的成功，还原剂的选择是非常重要的，因为还原剂在适当条件下要还原醛或酮形成的亚胺（或亚胺盐）的中间体（式（78））。

硼氢化钠对此类反应的还原较为适合用。（式（79））[89] 还原醛胺化酮用三乙酰氧基钠报道[90]。

该反应的使用范围有脂族无环和环状酮，脂肪族和芳香醛，一级和二级胺，包括多种弱碱性和非碱性胺。此外，高立体选择性还原氨化 取代的环己酮给使用轴向胺钠triacyloxyborohydrides各种派生的

羧酸（式（80））[91]。

最近，对一种新的一锅还原性烷基化胺被报道（式（81））[92]。

此外，甲醛与伯胺和仲芳香胺在使用硼氢化钠，硫酸-THF中的反应导致还原性胺化（式（82））[93]。

另外，手性-O-保护的一个羟基酮与伯胺在高氯酸镁的存在由硼氢化钠的反应的生成赤型结构产物的(1R,2S)-O-protected-N-substituted ethanolamines（式（83））[94]。

很明显，二价的镁盐化合物中间体导致赤非对映体构象的比例更高。 一个简单的，温和的和有效合成二甲胺的方法被报告。

异丙氧钛（IV）是一个温和的试剂具有多种潜在的酸敏感兼容 官能团如缩醛，内酰胺，丙酮和叔丁基二甲基硅烷基醚。该物质也用于合成不对称取代脲类的醛的还原酰胺化和单取代脲（式（85））[99]。

10.5环氧酮的还原

α,β-环氧醇作为一种多功能合成中间体可以有效地加工成聚羟基手性中心的衍生物[100]。一个使用硼氢化钠-氯化锌试剂体系高度立体选择性还原的α,β-环氧酮系统已经报道[100]。此外，一个非常简单的替代程序硼氢化钠在氯化钙-氯化镧的的存在下的甲醇溶剂中立体选择性还原α,β-环氧酮成赤-A，B-环氧醇也被报导（式（86））[101]。

在这些情况下，使用金属盐有利于形成的赤产品。此外，金属氯化物 有提供更高的赤选择性更大半径。例如，氯化镧，得到最高赤选择性[102]。此外，还原过程在乙醚或苯进行得极为缓慢因为硼氢化钠和金属氯化物在这些溶剂中不溶解。还原α,β-环氧酮使用硼氢化钠-

氯化铈在Luche反应中，甲醇条件下得到具有高收率的赤型立体选择性具有非常高的立体选择性。

11.其他

11.1 还原原醇与苄醇

在硼氢化钠与无水三氯化铝组合还原成亚甲基的烃（式（88））[64]。

二和triarylmethanols usin

NaBH4和TFA是不能还原二和三芳基苯甲醇的就如同非苄型或单苄型一样。这些方法导致快速形成一个非常弱的还原剂如三氟乙酸 硼氢化物[2]这是在实现氢化缓慢捕获的碳正离子中间体。我们发现 滴加三氟乙酸到的混合物中在THF中在衬底和将NaBH 4提供了一个质子化中富含更多的活性还原物质（式（89））[104]。这种方法被认为是用于高效monobenzylic醇的还原，得到相应的烃，收率很好。

11.2。还原叠氮

芳酰基叠氮化物主要是还原为相应的苄醇类

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