硼氫化鋰還原羧酸酯成醇

一般來(lái)說(shuō)，硼氫化鋰和硼氫化鈉的還原能力和底物適應(yīng)范圍差不多。但是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中遇到一底物，使用硼氫化鈉還原時(shí)氯原子很快就水解了，即使在無(wú)水溶劑中氯原子也是很快就掉；使用LiAlH4 在低溫下還原，反應(yīng)很雜。后來(lái)嘗試用硼氫化鋰進(jìn)行還原，取得了較好的結(jié)果。但是反應(yīng)時(shí)間不能太長(zhǎng)，不等原料反應(yīng)完就要淬滅處理，否則氯原子也會(huì)逐漸水解。

羧酸的還原

羧酸比羧酸酯活性低得多。常用的還原方法為氫化鋁鋰、硼烷、硼氫化鈉、硼氫化鉀等。

氫化鋁鋰還原羧酸成醇

氫化鋁鋰可以還原羧酸成醇，對(duì)于多數(shù)底物來(lái)說(shuō)產(chǎn)率較高，是還原羧酸常見(jiàn)的方法。但是，氫化鋁鋰作為還原劑選擇性較差，往往是羧基和其它官能團(tuán)都被還原；另一方面，氫化鋁鋰價(jià)格昂貴，對(duì)試劑的無(wú)水處理要求非常嚴(yán)格，使其實(shí)際應(yīng)用尤其是工業(yè)化應(yīng)用中受到限制。由于羧基活性較低，在零下20 度以下用LiAlH4 還原羧基時(shí)反應(yīng)很慢甚至不反應(yīng)，所以一般不用降低反應(yīng)溫度的方法來(lái)避免還原其他基團(tuán)。

硼烷還原羧酸成醇

硼烷是一種較強(qiáng)的還原劑，室溫下即可把多數(shù)羧酸還原成醇，而且具有較好的選擇性。控制硼烷的用量并在低溫下反應(yīng)，可以避免還原分子中的氰基和酯基。硼烷對(duì)于脂肪酸和多數(shù)芳香酸有很好的還原效果，但對(duì)于某些芳香酸來(lái)說(shuō)反應(yīng)速度很慢甚至不反應(yīng)。

另外，硼烷還非常容易還原醛、酮、環(huán)氧化物及內(nèi)酯等，但還原酯的反應(yīng)比較緩慢，對(duì)芳香酸酯幾乎不發(fā)生反應(yīng)，同樣條件下不能還原酰氯、硝基化合物及砜。

NaBH4/I2 體系還原羧酸酯成醇

硼氫化鈉一般只能還原醛、酮、酰鹵和內(nèi)酯，很難還原羧酸。但其與碘組成的還原體系卻是還原羧酸的優(yōu)良試劑。Bhaskar 等研究了通常的一元酸、α, β-不飽和酸、羧酸酯以及二元酸與NaBH4/I2 體系的還原反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)操作時(shí)把硼氫化鈉加入到羧酸中，待體系放出氫氣后再加入碘。結(jié)果表明，上述一元酸被還原的產(chǎn)率均很高，達(dá)到92 %～98 % ; α, β-不飽和酸經(jīng)還原可得相應(yīng)的α, β-不飽和醇，雙鍵不被還原；羧基和酯基共存時(shí)只有羧基被還原，即使二者取代位置距離很近時(shí)也是如此。

Zn(BH4)2 還原羧酸酯成醇

大多數(shù)金屬硼化物不能直接還原羧酸，需加入其它試劑如AlCl3、I2 等以提高其還原性。然而，Zn(BH4)2 作為一種溫和還原劑，很容易把脂肪酸和芳香酸還原成醇。整個(gè)反應(yīng)只需化學(xué)計(jì)量的硼氫化鋅即可完成，醇的產(chǎn)率達(dá)80 %～95 %。反應(yīng)式如下:

羧酸與硼氫化鋅反應(yīng)，首先生成酰氧基硼氫化物中間體，硼氫化鋅能將此中間體還原成醇，因此能將羧酸順利還原成醇。羧酸分子中有溴、氯、硝基等官能團(tuán)時(shí)，這些基團(tuán)不發(fā)生反應(yīng)，但碳碳雙鍵要發(fā)生硼氫化反應(yīng)。

NaBH4/BOP 體系還原羧酸酯成醇

羧基較難還原，因此將羧酸還原成醇的另一途徑是把羧酸先轉(zhuǎn)化成其他活潑衍生物，然后再用硼氫化鈉還原。1998 年McGeary 報(bào)道了用BOP、DIPEA 和硼氫化鈉一步將羧酸還原成醇的反應(yīng)。通過(guò)對(duì)一系列羧酸還原反應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，該體系還原能力很強(qiáng)，對(duì)脂肪酸、芳香酸以及高位阻酸(如金剛烷基甲酸)都能高產(chǎn)率地使其還原。-NO2、-CN、-COOR、-X、-N3 等基團(tuán)對(duì)此試劑都很穩(wěn)定。但對(duì)肉桂酸的還原表明，與羧基共軛的雙鍵將被部分還原。該反應(yīng)的可能機(jī)理是，羧酸先與BOP 試劑和DIPEA 反應(yīng)生成活性羧酸酯，后者與NaBH4 反應(yīng)迅速生成相應(yīng)的醇:

DCC/LiBH4 體系

DCC/LiBH4 體系還原羧酸的機(jī)制與NaBH4/BOP 體系的機(jī)制類似，DCC 首先與羧酸反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)活潑中間體，后者被LiBH4 迅速還原成醇。

研究表明，該反應(yīng)迅速，產(chǎn)率較高(43 %～78 %)。還原時(shí)與羧基共存的其它官能團(tuán)如-Br、-C=C-、-NH2、-NO2 等均不受影響。