[スポンサーリンク]

B

バーチ還元 Birch Reduction

[スポンサーリンク]

 

概要

芳香族化合物は液体アンモニア/アルコールの混合溶媒中、アルカリ金属(Li, Na, K)もしくはアルカリ土類金属(Ca, Mg)で処理すると、1,4-シクロヘキサジエンに還元される。一置換ベンゼンの場合、置換基が電子供与性(EDG)か求引性(EWG)かで得られる生成物が異なる。

α,β-不飽和カルボニル化合物、共役ジエン、アルキンなども還元対象になる。特にアルキンを基質として反応させると、E-オレフィンが選択的に得られる。ベンジル基アリールスルホニル基の脱保護条件としても用いられる。

よりマイルドな還元条件としてLi/DBB(4,4′-di-t-bulylbiphenyl)Na/naphthaleneなどが知られている。 アンモニアBirch条件よりも官能基受容性に優れる。

液体アンモニアの代わりに低級アルキルアミンを用いると、アミンがプロトン源となり、より高温で行なえ還元力も強くなる(Benkeser還元)。

基本文献

  • Birch, A. J. J. Chem. Soc. 1944, 430.
  • Birch, A. J. J. Chem. Soc.1945, 809.
  • Birch, A. J. J. Chem. Soc.1946, 593.
  • Birch, A. J. J. Chem. Soc.1947, 102, 1642.
  • Birch, A. J. J. Chem. Soc.1949, 2531.

<Benkeser reduction>

  • Benkeser, R. A.; Robinson, R. E.; Landesman, H. J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 5699. DOI: 10.1021/ja01142a041
  • Benkeser, R. A.; Robinson, R. E.; Sauve, D. M.; Thomas, O. H. J. Am. Chem. Soc.1955, 77, 3230. DOI: 10.1021/ja01617a025
  • Benkeser, R. A.; Belmonte, F. G.; Kang, J. J. Org. Chem.1983, 48, 2796. DOI: 10.1021/jo00165a003

<review>

  • Watt, G. W. Chem. Rev. 1950, 46, 317. DOI: 10.1021/cr60144a003
  • Birch, A.J. Quart. Rev.1950, 4, 69.
  • Birch, A.J.; Smith, H. Quart. Rev.1958, 12, 17.
  • Kaiser, E. M. Synthesis1972, 391. DOI: 10.1055/s-1972-21889
  • Caine, D. Org. React.1976, 23, 1.
  • Hook, J. M.; Mander, L. N. Nat. Prod. Rep.1986, 3, 35. DOI: 10.1039/NP9860300035
  • Schultz, A. G. Acc. Chem. Res.1990, 23, 207. DOI: 10.1021/ar00175a001
  • Mander, L. N. Comprehensive Organic Synthesis1991, 8, 489.
  • Rabideau, P. W.; Marcinow, Z. Org. React.1992, 42, 1.
  • Birch, A. J. Pure Appl. Chem.1996, 68, 553. doi:10.1351/pac199668030553
  • Schultz, A. G. Chem. Commun.1999, 1263. DOI: 10.1039/A901759C
  • Subba Rao, G. S. R. Pure Appl. Chem.2003, 75, 1443. [PDF]
  • Donohoe, T. J.; Thomas, R. E. Nat. Protoc.2007, 2, 1888. doi:10.1038/nprot.2007.245
  • Zimmerman, H. E. Acc. Chem. Res.2012, 45, 164. DOI: 10.1021/ar2000698

 

開発の歴史

1944年オーストラリアの化学者であるBirchによって発見された。その後1952年にBenkerserらによって液体アンモニアの代わりにアミンを加える変法が報告されたため、Birch redcctionもしくはBenkeser reductionと呼ばれる。

Arthur John Birch

Arthur John Birch

反応機構

生じるオレフィンの位置選択性は、アニオン性中間体が安定化されるかどうかで決まる。EDG置換基では、根元にアニオンが出る中間体が不安定化され、EWGの場合は安定化される。 (参考:J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 2205, Acc. Chem. Res. 2012, 45, 164.)

アルコールを添加しておくことで、系中で生成する強塩基NH2による望まぬ異性化が抑えられる。

ベンゼンを還元する反応の相対速度は Li(360)>Na(2)>K(1)である。

birch_2.gif

 

アルキンをBirch還元すると、E-アルケンが選択的に得られる。Lindlar還元ジイミド還元ではZ-アルケンが得られるため、相補的に用いられる。還元的に生成されるジアニオン種は、電子的反発を避けるように生成する。このため、E-アルケンが選択的に生成してくる。t-BuOHを加えておくことで過剰還元などの副反応を抑制できる。

yne-en3

 

反応例

Birch還元中に生成する電子求引基で安定化された炭素アニオンは、さらにアルキルハライドやアルデヒドなどの求電子剤と反応して炭素-炭素結合を形成できる。一例[1]を以下に示す。

birch_3.gif

末端アルキンは脱プロトン化を受けるためBirch還元の適用外である(内部アルキンのみを選択的に還元することが可能)が、硫酸アンモニウム共存下に行えば還元することが可能。[2]

alkyne_birch_3

実験手順

ピロール類のBirch還元[3]

birch_4.gif

 

実験のコツ・テクニック

※アンモニアの沸点は約-33℃なので、ジムロートではなく低温濃縮が行えるDewer冷却器を用いる。
※テフロン被覆の攪拌子はBirch条件で侵され、黒ずんでしまう。ガラス製攪拌子を用いるのがベター。
※リチウムワイヤーは、付着する油分をあらかじめペンタンで洗い落とし、ハサミで小さく刻んで用いる。
※活性種が生じていれば深青色の溶液になっているはず。
※イソプレンは一電子還元剤のクエンチ目的でしばしば用いられる。

参考文献

[1] Schultz, A. G.; Pettus, L. J. Org. Chem. 1997, 62, 6855. DOI:10.1021/jo9707592
[2] Henne, A. L.; Greenlee, K. W. J. Am. Chem. Soc. 1943, 65, 2020.
[3] Donohoe, T. J.; Thomas, R. E. Nat. Protoc. 2007, 2, 1888. doi:10.1038/nprot.2007.245

関連反応

 

関連書籍

 

関連動画

 

関連リンク

関連記事

  1. ブラム・イッター アジリジン合成 Blum-Ittah Azir…
  2. 不斉アリルホウ素化 Asymmetric Allylborati…
  3. シリル系保護基 Silyl Protective Group
  4. アルブライト・ゴールドマン酸化 Albright-Goldman…
  5. ガブリエルアミン合成 Gabriel Amine Synthes…
  6. ウィッティヒ反応 Wittig Reaction
  7. フィッツナー・モファット酸化 Pfitzner-Moffatt …
  8. シュワルツ試薬 Schwartz’s Reagent…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ゲラニオール
  2. マイケル付加 Michael Addition
  3. ロバート・レフコウィッツ Robert J. Lefkowitz
  4. ボツリヌストキシン (botulinum toxin)
  5. カーボンナノチューブの分散とその応用【終了】
  6. エシュバイラー・クラーク反応 Eschweiler-Clarke Reaction
  7. 3.11 14:46 ③ 復興へ、震災を教訓として
  8. 有機合成化学協会誌2020年1月号:ドルテグラビルナトリウム・次亜塩素酸ナトリウム5水和物・面性不斉含窒素複素環カルベン配位子・光酸発生分子・海産天然物ageladine A
  9. ダキン・ウェスト反応 Dakin-West Reaction
  10. 日本プロセス化学会2005サマーシンポジウム

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2009年6月
« 5月   7月 »
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930  

注目情報

注目情報

最新記事

秋吉一成 Akiyoshi Kazunari

秋吉 一成(あきよしかずなり)は日本の有機化学者である。京都大学大学院 工学研究科 高分子化学専攻 …

NIMS WEEK2021-材料研究の最新成果発表週間- 事前登録スタート

時代を先取りした新材料を発信し続けるNIMS。その最新成果を一挙ご紹介する、年に一度の大イベント「N…

元素記号に例えるなら何タイプ? 高校生向け「起業家タイプ診断」

今回は化学の本質とは少し離れますが、元素をモチーフにしたあるコンテンツをご紹介します。実験の合間…

多価不飽和脂肪酸による光合成の不活性化メカニズムの解明:脂肪酸を活用した光合成活性の制御技術開発の可能性

第346回のスポットライトリサーチは、東京大学 大学院総合文化研究科(和田・神保研究…

10手で陥落!(+)-pepluanol Aの全合成

高度な縮環構造をもつ複雑天然物ペプラノールAの全合成が、わずか10工程で達成された。Diels–Al…

吉野彰氏が2021年10月度「私の履歴書」を連載。

今年の10月はノーベル化学賞が有機化学分野から出て、物理学賞を真鍋淑郎先生が受賞して、非常に盛り上が…

ガラス工房にお邪魔してみたー匠の技から試験管制作体験までー

実験器具を試して見たシリーズ第10弾! ついにシリーズ10回目を迎えました。今回は特別編です…

ダイセルよりサステナブルな素材に関する開発成果と包括的連携が発表される

株式会社ダイセルは、環境にやさしい酢酸セルロースを当社独自の技術で加工した真球状微粒子を開発し、20…

市販の化合物からナノグラフェンライブラリを構築 〜新反応によりナノグラフェンの多様性指向型合成が可能に〜

第345回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院 理論化学研究室(前田・高橋研究室)…

PCに眠る未採択申請書を活用して、外部資金を狙う新たな手法

みなさんは毎年何本の研究申請書を書きますか?そして、残念ながら日の目を見ずに、アイデアのままパソコン…

Chem-Station Twitter

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP