羧酸及羧酸酯的還原方法

羧酸及羧酸酯的還原是有機(jī)化學(xué)中的一類重要反應(yīng)，有著廣泛的用途。羧酸酯一般來說比較容易還原成伯醇，常用方法為氫化鋁鋰、硼氫化鈉、硼氫化鋰等。而羧酸的活性比羧酸酯低得多，是種較難還原的物質(zhì)，常用氫化鋁鋰作為還原劑。但是，氫化鋁鋰作為還原劑，選擇性較差，容易將底物種其它官能團(tuán)還原掉。硼烷還原也是一種還原羧酸的重要方法，對(duì)于脂肪酸和多數(shù)芳香酸有很好的還原效果，但對(duì)于某些芳香酸來說反應(yīng)速度很慢甚至不反應(yīng)。近來，羧酸及羧酸酯的還原研究有了迅速發(fā)展，不斷有新的還原方法被發(fā)現(xiàn)。本文結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室近幾個(gè)月來進(jìn)行的多種羧酸及羧酸酯的還原，對(duì)一些羧酸及羧酸酯的還原體系作一簡(jiǎn)單概括。

羧酸酯的還原

羧酸酯一般來說比較容易還原成伯醇，常用方法為氫化鋁鋰、硼氫化鈉、硼氫化鋰等，也可以用Na-EtOH 體系，但是后者目前只是在工業(yè)上廣泛應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)很少采用。

氫化鋁鋰還原羧酸酯成醇

氫化鋁鋰是還原羧酸酯的常用試劑。但是，該試劑能還原多種官能團(tuán)，因此選擇性較差。但可以通過降低反應(yīng)溫度、加入無水AlCl3、用烷基或烷氧基取代氫化鋁鋰的氫原子等方法降低氫化鋁鋰的還原能力，從而實(shí)現(xiàn)選擇性還原。實(shí)驗(yàn)中我們遇到一個(gè)如下的雜環(huán)進(jìn)行還原。用NaBH4、LiBH4 進(jìn)行還原，原料很快反應(yīng)完了，但是雜環(huán)同時(shí)也被還原了，降低溫度則不反應(yīng)。嘗試將酯水解成酸后用BH3·Me2S 進(jìn)行還原，回流很久也不反應(yīng)。后來嘗試用LiAlH4 在零下20 度時(shí)進(jìn)行還原，取得了比較理想的效果，雜環(huán)和硝基都得到了保留，只有酯基被還原。

硼氫化鈉還原羧酸酯成醇

NaBH4 還原羧酸酯是我們常用的方法，因?yàn)樵摲磻?yīng)操作簡(jiǎn)單而且比較安全，對(duì)無水條件要求不是很苛刻，活性高的底物幾個(gè)小時(shí)即可反應(yīng)徹底。但由于硼氫化鈉還原性不夠強(qiáng)，有些活性較低的底物室溫下過夜也只能反應(yīng)一部分，這時(shí)就需要加熱回流。

NaBH4/I2、NaBH4/AlCl3、NaBH4/ZnCl2 體系還原羧酸酯成醇

單純使用NaBH4 還原酯的效果較差，但是加入單質(zhì)碘或Lewis 酸如AlCl3、ZnCl2、BF3 后可使NaBH4 的還原能力大大提高，甚至某些活性較低的酯也可以順利還原。Bhaskar 等發(fā)現(xiàn)，如0℃時(shí)把I2 加入到硼氫化鈉的四氫呋喃溶液中，反應(yīng)2.5h 之后加入羧酸酯，很容易將酯還原成醇，產(chǎn)率達(dá)85 %～98 %。研究者通過向反應(yīng)體系內(nèi)加入Ph3P 以捕捉BH3 的方法指出，按此加入順序所進(jìn)行的反應(yīng)中真正起還原作用的是硼烷:

此外， NaBH4/I2 體系還能成功地還原酰胺和腈。