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羧酸酯还原成醇

羧酸酯一般来说较易被还原伯醇,其常用的方法为金属钠和醇Na-EtOH;金属氢化物如氢化铝锂(LAH), 硼氢化钠(钾)等。其中金属氢化物是最为常用的还原剂。


金属钠和醇为还原剂(Bouveault-Blanc反应)

本反应是将羧酸酯用金属钠和无水醇直接还原生成相应地伯醇,主要用于高级脂肪羧酯的还原。

由于催化氢化和氢化铝锂的广泛应用,此法在实验室中已经很少采用,但是因为其简便易行,在工业上仍然广泛应用。Bouveault-Blanc反应的历程可能如下:

反应实例


一、金属钠和醇为还原剂(Bouveault-Blanc反应)示例

一个5L的三口圆底烧瓶的中心颈装有装有装有水银密封机械搅拌器的阿斯托普。其中一个侧颈通过一根短的重橡胶管与一个长约2米的大型回流冷凝器相连,内管长2.5厘米。直径。第三个出口装有一个分液漏斗。

在烧瓶中放入70克(3摩尔)钠和200毫升。干甲苯。烧瓶在油浴中加热,直到钠熔化。然后启动搅拌器;当钠被精细分离时,除去油浴,让混合物冷却。在冷却过程中,必须继续搅拌,以保持钠的精细分离。

当混合物冷却至约60°时,首先从分液漏斗中加入114 g(0.5摩尔)的月桂酸乙酯溶液(150毫升)。无水酒精,然后500毫升。更多的酒精,尽可能快地减少通过冷凝器的物质损失。添加酯溶液和酒精所需的时间少于5分钟,通常为2或3分钟。当反应平息后,烧瓶在蒸汽浴上蒸发,直到钠完全溶解。混合物用蒸汽蒸馏除去甲苯和乙醇。烧瓶的内容物在仍然热的情况下转移到分液漏斗中,并用200毫升洗涤三次。除去月桂酸钠的部分热水。用乙醚从冷却后的混合物和洗涤液中提取月桂醇。组合乙醚提取物用水、碳酸钠溶液洗涤,然后用水再次洗涤,并在无水硫酸镁上干燥。蒸发乙醚,减压蒸馏月桂醇,在143-146°/18mm沸腾时,产率为60-70g(理论量的65-75%)。或198–200°/135毫米。



Organic Syntheses, Coll. Vol. 2,p.372; Vol. 10, p.62.】


金属氢化物为还原剂


羧酸酯用0.5 mol的氢化铝锂还原时,可得到伯醇。

如仅用0.25mol并在低温下或降低氢化铝锂的还原能力,可使反应停留在醛的阶段。

降低氢化铝锂还原能力可以提高还原反应的选择性。常用的的方法是加入不同比例的无水三氯化铝或者加入计算量的醇,取代氢化铝锂中1-3个氢原子而成铝烷、或烷氧基氢化铝锂。如用烷氧基氢化铝锂还原α,β-不饱和酯到α,β-不饱和醇,若单用氢化铝锂还原,则得到饱和醇。

单纯使用氢化硼纳纳还原酯效果较差,若在Lewis酸如AlCl3, ZnCl2存在下,还原能力大增,可顺利的还酯,甚至可还原某些羧酸。

由氢硼化钠和酰基苯胺在α-甲基吡啶中反应,生成的酰苯胺氢硼化钠是还原酯的有效试剂。其优点:反应操作简便,不需要无水条件,反应选择性好。


一、 LAH还原羧酸酯成伯醇示例

利用LAH还原羧酸酯到伯醇是一个快速,后处理较为简便的方法,一般情况下,酯基可在零下30℃下反应30 分钟即可被还原。因此即使分子内有酰胺或其他一些敏感的官能基存在也没什么关系。

 一个干燥的,500毫升,三颈,圆底烧瓶配有150毫升均压添加漏斗,回流冷凝器配有惰性气体管线,玻璃塞和蛋形磁性搅拌棒。烧瓶中加入氢化铝锂(2.66g,0.070mol)和无水乙醚(50ml)。烧瓶在无水浴中冷却至5°C。将(2R)-甲基4-(叔丁基二甲基硅氧基)-2-(二甲胺基)环己-3-烯羧酸盐(22.4g,0.072mol)在乙醚(80ml)中的溶液转移至加成漏斗并加成30分钟。将反应混合物再搅拌15分钟,用乙醚(100毫升)稀释,并通过滴加水(9毫升)使其淬火。除去冰水浴,使所得灰色悬浮液达到室温,并将混合物剧烈搅拌60分钟。将混合物转移到1.0升锥形烧瓶中并用350毫升乙醚稀释。加入无水硫酸钠(Na2SO4)(60g),搅拌悬浮液30min,过滤。滤饼用乙醚清洗(每次50毫升)。溶剂在旋转蒸发器上去除,剩余的挥发性物质在高真空下去除,以获得18.6 g(91%)的((2S)-4-(叔丁基二甲基硅氧基)-2-(二甲氨基)环己-3-烯基)甲醇作为粘性透明油。

Organic Syntheses, Coll. Vol. 10, p.442; Vol. 78, p.160.


二、异丁醇铝还原α,β-不饱和酯到α,β-不饱和醇示例


向-78.deg.温度下的3-(1H-苯并咪唑-5-基)-丙烯酸甲酯(50 mg in 1 ML干燥四氢呋喃)溶液中加入1.24 NL四氢呋喃中的三丁基硼氢化锂1M溶液,并在-78.deg.C.温度下搅拌4小时,然后加热至-40.deg.C.再搅拌4小时。

加入甲醇水溶液进行淬火,在真空中浓缩,然后在硅胶(二氯甲烷:甲醇,87:13)上通过快速层析法纯化,得到标题化合物(44 mg)。

【专利;默克公司;出版物:US5849764 A1(1998/12/15),申请号:US1996-760817(1996/12/05)】


三、硼氢化钠(钾)还原羧酸酯成伯醇示例

利用硼氢化钠(钾)还原羧酸酯到伯醇操作较为安全,简单的方法,由于硼氢化钠的还原性不够强,因此这类反应一般需要回流过夜。反应初始阶段不要去加热,而是在室温下搅拌数小时后在,再加热缓缓回流,否则反应极容易喷出来。硼氢化钠在甲醇中分解较快,这个反应尽量不要用甲醇做溶剂。

向58.5g(300 mmol)二甲基吡啶-2,6-二羧酸盐的搅拌悬浮液中加入800 ml无水乙醇,在0°C下加入53.0g(1400mmol)的氢氧化钠,在0°C下搅拌1小时后,除去冰浴,进行中的放热反应使溶液在回流下沸腾。继续搅拌3小时,然后回流加热溶液10小时,蒸馏出溶剂,用200毫升丙酮消化残渣。丙酮被蒸馏掉,在残渣中加入200毫升饱和的K2CO3水溶液,用沸水浴加热1小时。再次蒸馏溶剂,将残渣溶解在800ml水中,并搅拌部分加入氯化钠,直到形成无色沉淀物。产品经三次提取,每次用150ml氯仿,用MgSO4干燥组合有机相,过滤。将溶剂蒸馏出来,得到37.8g(91%)所需的无色针状物

Liebigs Ann.lRecueil 1997,707-720. 

 

四、NaBH4-ZnCl2还原酯示例

 

将氯化锌(80.36g,0.591mol)悬浮于干燥的四氢呋喃(1000ml)中,在0~5℃氮气条件下分次加入氯化钠(11.2g,0.3043mol)。将混合物在20~25℃下搅拌30min,将混合物冷却至0~5℃,在0~5℃下滴加化合物(S)-2-(三异丙基硅氧基)琥珀酸二乙酯(82g,0.2368mol)。然后将混合物加热至55~60℃,搅拌18小时。用高效液相色谱法确认反应完成后,将反应混合物冷却至-15~-10℃。滴加213ml水使反应在-15~-10℃停止。反应在20~25℃下老化3h,加入12.3g硅藻土,过滤除去固体。滤液在真空下浓缩以除去四氢呋喃。滤饼用CH2Cl2(250×3mL)清洗。用水(200ml)洗涤组合有机层,分离混合物,在Na2SO4上干燥,浓缩得到化合物(S)-2-(三异丙基硅氧基)丁烷-1,4-二醇(44.68g,0.170mol,产率71.9%)。

Organic Syntheses, Coll. Vol. 7, p.530; Vol.63, p.136.


本文非原创内容,版权归原作者所有。

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