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用金屬烷氧基鋁氫化物進行的還原
編輯用金屬烷氧基鋁氫化物進行的還原是一種化學反應,涉及不飽和化合物的凈氫化或用金屬烷氧基鋁氫化物試劑的氫取代可還原的功能團。
用金屬烷氧基鋁氫化物進行的還原的引言
編輯硼氫化鈉和氫化鋁鋰常用于有機化合物的還原。這兩種試劑是反應性的兩個極端--氫化鋁鋰幾乎與所有可還原的官能團反應,而硼氫化鈉則與更有限的官能團反應。通過用烷氧基取代這些試劑中的一個或多個氫,可以實現反應性的減弱或增強。此外,在這些試劑中用氫取代手性烷氧基可以實現不對稱的還原。盡管涉及手性金屬氫化物的化學計量方法在現代已被對映選擇性催化還原所取代,但作為立體選擇性反應的早期例子,它們具有歷史意義。下表總結了可以用各種金屬鋁氫化物和硼氫化物進行的還原反應。符號+表示確實發生了還原,-表示沒有發生還原,±表示還原取決于底物的結構,而0表示缺乏文獻資料。(1)
機制和立體化學
編輯普遍的機制烷氧基鋁氫化物的還原被認為在大多數情況下是通過極性機制進行的。氫化物轉移到有機底物上,產生一個有機陰離子,該陰離子被質子溶劑中和,或在酸性工作時被中和。(2)α,β-不飽和羰基化合物的還原可能發生在1,2意義上(直接加成)或1,4意義上(共軛加成)。根據Pearson的硬-軟酸堿理論,1,4意義上的加成趨勢與氫化物試劑的軟度相關。實驗結果與該理論一致--較軟的氫化物試劑能提供較高的共軛還原產物的產量。(3)一些底物,包括二芳基酮、二芳基烯和蒽,已知可以通過單電子轉移途徑與氫化鋁鋰進行還原。金屬烷氧基鋁氫化物試劑在有限的情況下被很好地表征。在某些情況下,精確的表征因歧化作用而變得復雜,歧化作用會將烷氧基鋁氫化物轉化為烷氧基鋁酸鹽和金屬鋁氫化物。(4)
立體化學
編輯手性酮還原過程中非對映選擇性的來源已經被廣泛地分析和建模。根據Felkin提出的模型,非對映選擇性是由三個過渡態I、II和III的相對能量控制的。在α碳上沒有極性基團的情況下,過渡態I受到青睞,立體選擇性隨著非手性酮取代物(R)的大小增加而增加。過渡態III在RM為吸電子基團的烷基酮的還原中比較有利,因為親核體和吸電子的取代基喜歡盡可能地相互遠離。(5)對環狀酮的還原中的非對映選擇性也進行了研究。形態靈活的酮類經過氫化物試劑的軸向攻擊,導致赤道醇的產生。另一方面,剛性的環狀酮體主要經受赤道攻擊,得到軸向的酒精。剛性酮的優先赤道攻擊已被合理化,因為援引了立體方法控制--氫化物試劑的赤道方法比軸向方法的立體阻礙小。Felkin和Anh提出的一個模型解決了對構象靈活的環酮的軸向攻擊的偏好。
軸向攻擊的過渡狀態(IV)受到任何軸向取代物和進入的氫化物試劑之間的立體約束。赤道攻擊的過渡狀態(V)受制于進入的氫化物試劑和相鄰的赤道氫之間的扭轉應變。這兩種應變能之間的差異決定了哪種攻擊方向更受青睞,當R較小時,V中的扭轉應變占主導地位,赤道醇產品更受青睞。(6)
范圍和限制
編輯烷氧基鋁和密切相關的氫化物試劑可以還原多種官能團,通常具有良好的選擇性。本節按官能團組織,涵蓋了烷氧基鋁氫化物還原有機化合物的最常見或合成上有用的方法。許多羰基化合物的選擇性還原可以通過利用金屬烷氧基鋁氫化物的獨特反應性來實現。例如,三叔丁氧基鋁氫化鋰(LTBA)在有酯的情況下選擇性地還原醛類和酮類。
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