负氢离子还原反应的立体化学过程,如同羰基的其它亲核加成反应一样,受分了中不对称因素的影响。具有α-手性中心的酮被还原时,产物不发生消旋化。这可能是试剂从α-碳体积最大的取代基L的背面进攻最为有利之故。在所形成的过渡态中,羰基氧原子靠近体积居中的取代基M,羰基另一端的R基则靠近体积最小的取代基S。产物(1)为主要产物。
(1)
(1)
(2)
例如,(R)-3-环己基丁酮用LiAIH4还原后水解,生成72%的(R,S)-3-环己基-2-丁醇。
利用异丙醇铝还原醛、酮为醇的反应称为米尔文-庞道夫-沃莱(Meerwein-Ponndorf-Verley)还原。反应经过六元环状过渡态,异丙基上的氢以负离子形式移到羰基碳上而完成反应。
(2)羰酸及其衍生物的还原
氢化铝锂是将羧酸及其衍生物还原成醇(酰胺还原产物为胺)的最有效的试剂。不同基团被LiAIH4还原的活性次序大致为:
羧酸及其衍生物用LiAIH4还原为醇的反应,涉及负氢离子的转移和消除步骤。
2.亲电性负氢转移试剂的还原
乙硼烷及其类似物中硼的电负性比氢小(B
2.0,H
2.1),它们又是路易斯酸,是亲电性负氢转移试剂。与碳-碳重键进行硼氢化反应,生成烃基硼化合物,它同羧酸发生酸解反应生成烃。炔烃硼氢化继而再酸解的产物为顺式烯烃,是顺式烯烃的又一简便合成方法。
Sia2BH是有机硼试剂二(3-甲基-2-丁基)硼烷的简写。
硼氢化反应的反应历程已在烯烃的加成反应中讨论过。硼烷的羧酸解反应是通过六元环的过渡态进行的:
当分子中同时存在叁键和双键时,双键优先反应。若同时存在多个双键时,位阻小的双键使用位阻大的硼烷如Sia2BH,可以选择性地还原较少取代的双键:
四.其它还原反应
1.
1.沃尔夫-吉日聂尔-黄鸣龙(Wolff-Kishner-黄鸣龙)还原
沃尔夫-吉日聂尔发展了一种碱性条件下还原羰基为亚甲基的方法,将醛、酮与肼作用,然后在高温和强碱条件下分解所得的腙,可得还原产物。据认为反应经烃基二亚胺中间体而实现:
沃尔夫-吉日聂尔方法需要在高压下进行。我国化学家黄鸣龙发展了一种常压还原法,将反应改在高沸点溶剂(如二甘醇)中进行,并在NaOH存在下回流(190~200℃)1h,同时分出水,继续加热至氮气全部逸出,羰基即被还原为亚甲基。以后又发现,用叔丁醇钾作碱,还原不仅可在常压下,还可在室温下完成:
2.二亚胺还原法
二亚胺是一种有效的氢化剂,常呈现高度的化学选择性,它能与
等不饱和键起氢化反应,对于
等基团,则不起作用。
二亚胺氢化反应的机理,可能是二亚胺对双键的顺式加成,并经六元环状过渡态而实现:
二亚胺很不稳定,一经生成需立即进化氢化,否则即分解成氮和氢。因此,二亚胺常常在反应体系内由肼用H2O2氧化就地生成。
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