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1、在有机合成中，一些增强硼氢化钠活性及选择性的方法-金属有机化学日报摘要NaBH4 在通常条件下不能还原羧酸、酯、酰胺和硝基，但是加入一些添加剂后还原性会增强。例如，在 NaBH4 的 THF 溶液中加入碘，会产生用于硼氢化反应的 H3B-THF，它可以还原多种基团。尽管醛酮可以直接被 NaBH4 还原，但是加入添加剂后，反应选择性会进一步增强。在本文中，叙述了多种增强 NaBH4 还原活性及选择性的方法。关键字：硼氢化钠；提高活性；添加剂；还原反应1. 简介在现代有机化学中，金属氢化物是一种非常重要的试剂，其中由于 NaBH4 反应条件和，价格便宜易得，因此在有机还原反应中使用的最为频繁。在质
2、子性溶剂中，它常被用来将醛酮还原成醇或者将亚胺或亚胺盐还原成氨基。羧酸、酯、酰胺和硝基通常难以被 NaBH4 还原，但是在加入某些添加剂后则可被还原。本文叙述了多种通过加入添加剂增强NaBH44 还原活性及选择性的方法。2. 烯烃或炔烃的硼氢化反应碳碳不饱和键的硼氢化反应，生成了具有高度区域和立体选择性的关键有机硼烷中间体。历史上，Brown and Subba Rao在研究AlCl3做添加剂，用NaBH 4还原酯的过程中发现这一反应。用BF 3代替AlCl 3，能使生产的乙硼烷或硼烷-路易斯碱络合物得到更有效的应用。 9RCH=CH2+AlCl3diglyme3(RCH2CH2)3B+AlH
3、3+3NaCl12RCH=CH2+ diglyme4(RCH2CH2)3B+3NaBF4 (1)NaBH4+4BF3+ 3RCH2CH2OH+NaB(OH)4H2O+(RCH2CH2)3B NaOH (2)(3)尽管一些硼氢化物已经商业化（例如H 3B-THF, H3B-SMe2, H3B-NR3）,人们一直在寻找生产更有效简便的硼氢化物用于硼氢化反应。在1963年，报道了用1:1的硼氢化钠和醋酸硼氢化烯烃，后来又报道出用NaBH4CH3COOH进行硼氢化反应的新方法。NaBH4+CH3COOHCH3COOBH3Na1.n-C4H9CH=CH22.H2O-OH- n-C4H9CH22OH75%
4、(4)有文献报道实验室里用硼氢化反应选择醒的还原了羧酸里的碳碳双键。也报道了一种将烯烃转换成二羟基酮的新方法。 COOH8NaBH4THF1.H2O2/OH-2.H3O+COOHHO85%(5)NaBH41.AcOH-THF2.n-C8H17CH=CH225， 12h1.CHCl3-NaOMe2.H2O2-OH-(n-C8H17CH22)C=O80%(6)一种采用简单的一锅法将末端烯烃转换成羧酸的硼氢化反应已经相当成熟。R12 NaBH4AcOHR2C1HH2BCrV1R2C1HCOOHR1=H,R2=alkyl,aryl30-75%(7)与此同时，不同组合的金属盐与硼氢化物用于烯烃的硼氢化反
5、应，诸如SnCl 4NaBH4, TiCl4NaBH4，TiCl 4PhCH2N+(Et)3BH4-和CoCl 2NaBH4, CoCl2NaBH4的组合体系在甲醇中用作氢化试剂，是在投入烯烃前，将其在THF中常温搅拌两小时，在乙醇做试剂也被报道过。CoCl2NaBH4+ CoCl2+2BH3+NaClRCH=CH2RCH2CH2Co_RCH2CH3RCH=CH2RCH2CH2BRCH2CH2OH65-80%68-90%R=alkyl,aryl(8)手性的联吡啶类配体可以采用CoCl 2和其相应的配体体系获得，对于还原，不饱和酸或者 ，不饱和酰胺该体系联合 NaBH4使用是一种很好的对应选择性
6、催化剂。 NNNCRRH1.R=CH2OSiMe2But2.R=CH2OCH2CH33.R=CMe2OHH3CRCOOEtNaBH4,CoCl2(1mol%),1.2mol%EtOH,DMF,25H3CRCOOEtR=alkyl/aryl84-97%(81-96%ee)(9)在温和的体系中，用NiCl 2NaBH4体系可以还原查尔酮类化合物里的双键。在该反应中，用铜或者CoCl 2代替NiCl 2的效果不好。ArArO NaBH4/NiCl2.6H2O5-10ArArO (10)NaBH4与I 2反应生成硼烷。2NaBH4+I2 B2H6+H2+2NaI(11)在THF 中用NaBH 4与I
7、2可以很容易的产生“H 3B-THF”体系，可以用于合成相对应的反马氏醇，并且收率良好。 n-C8H17CHCH2NaBH4/I2THFH2O2NaOHn-C8H17CH2CH2OH(12)CH3NaBH4/I2THFH2O2NaOHCH3OH81%(13)后来据报道,采用电化学氧化NaBH 4及催化量的碘化钠产生乙硼烷用于硼氢化烯烃。 81%1.elestrolysis/NaBH4/NaI/diglymeH2O/NaOH2. OH81%(14)有报道采用MeSiClPhCH 2N+(Et)3BH4-体系用作硼氢化烯烃来合成相对应的反马氏醇。 1.PhCH2N+(Et3)B-H4,Me3SiC
8、l,CH2Cl2H2O/OH-2. OH72%(15)最近,据报道,用四丁铵硼氢化物在CH2Cl2, CHCl3 或 CCl4等溶剂中释放乙硼烷，大量的末端、中间、周环烯烃的还原用到了这类硼氢化试剂。H2O2/OH-2. OH90%(16)1.NaBH4/Bu4NCl炔烃可通过两次硼氢化反应生成对应的醇，通常双取代的炔烃通过产生乙烯基硼烷而主要生成对应的酮，而二苯乙炔在此情况下主要生成二苯基乙醇。C6H5CCC6H5NaBH4/Bu4NClCHCl3 C6H5CH(OH)CH2C6H5(17)CH3CH2CCCH2CH3NaBH4/Bu4NClCHCl3 CH3CH2CO(CH2)CH3(18
9、)PdCl2NaBH4PEGCH2Cl2体系可有效的将碳碳三键硼氢化反应成对应的顺式烯烃，该试剂具有更快的反应速度和更高的选择性。PhCCPhNaBH4/PdClPCG,CH2Cl2 PhPh+PhPh(19)91%trace3.还原羧酸在THF 中，NaBH 4与羧酸能产生酰氧化基硼氢化物来使双键发生硼氢化反应，在此条件下，产生的酰氧基硼氢化物一般不会改变，然而在加热时，一半的酰氧基团会生产相对应的醇。RCOOH+NaBH4 RCOOBH3Na+H2RCOOBH3Na(RCOO)2BH2Na+NaBH4(RCOO)2BH2NaRCOOBH2+RCOONaBH2ORCH2OH50%(20)RC
10、H2O下面一个类似反应，用NaBH 4与羧酸和领苯二酚在25下反应：NaBH4 OHOHRCOOHOOBHCOR OOBOCH2RRCHO+OOBO(21)常温时，在羧酸与三氟乙酸1:1的情况下，脂肪族羧酸可被NaBH4还原成相对应的醇，并且收率很好。然而芳香族羧酸的收率很差（如苯甲酸有20%）。同样的，NaBH 4-三氟乙酸体系也能很好的还原脂肪族羧酸（65-95%的收率） ，当然在此条件下芳香族羧酸的收率也很差（30%） 。NaBH4+CF3COOH25CF3COOBH3NaRCOOHRCOOBH2+H2+NaCOOCF3BH2ORCH2OH65%-95%RCH2O (22) 在THF回流
11、时，采用ZnCl 2NaBH4体系很容易将脂肪族或芳香族羧酸还原成对应的醇，反应只需要化学计量的氢参与转化。同时二羧酸在此条件下可还原成对应的二醇。RCOOHNaBH4_ZnCl2THF,RCH2OHR=alkyl/aryl70-90%(23)采用ZnCl 2NaBH4体系在温和的条件下还原羧酸，收率很好。PhCOOHNaBH4_ZrCl4THF,rt,5hPhCH2OH85%(24)ZnCl2I2体系在温和的条件下可将羧酸还原成相对应的醇，并且收率和选择性都很好。 CH3(CH2)8COOHNaBH4_I2THF,0-25CH3(CH2)8CH2OH(25)COOMeCOOHNaBH4_I2
12、THF,0-25 COOMeCH2OH(26)此外，在烯酸中羧酸的选择性还原可通过加入I 2产生对应的酰氧基硼氢化物来实现。 COOH8NaBH4THFCOOBHNa8 0.5I2NaI+0.5H2COOBH28 8OBOH2O8OBO89%(27)三聚氰氯- NaBH4也能在温和的条件下将羧酸有效的还原成相应的醇。PhCH2CH2COOHNNNClClClN-methylmorpholineNaBH4,H2O,0PhCH2CH2CH2OH(28)据报道，羧酸选择性的还原成醇可用BOP试剂- NaBH 4体系来实现，该方法方便、快速，并且有很好的化学选择性。例如，在此条件下如硝基、氰基、叠氮基
13、和酯基不受影响。 COOHO2N BOPreagentNaBH4,THFO2N OH99%(29)COOHBOPreagentNaBH4,THFOH(30)90%4.还原氨基酸及其衍生物手性氨基醇是一类重要的化合物，它们在不对称转换、药物化学、化合物的手性拆分及杀虫剂类药物合成等领域作用巨大。很显然用LiAlH 4、二异丁基铝氢、H 3B-B等试剂可将氨基酸还原成对应的氨基醇，然而这些试剂具有成本高，易燃，隔离程序复杂等缺点。迈尔斯和同事们研究出用NaBH 4-I2体系还原氨基酸，结果表明这种体系能很好地将氨基酸还原成氨基醇。RCOOHHNH2NaBH4/I2,THFKOH/MeOHRCH2O
14、HHNH2R=alkyi,aryl45-94%(31) 在此条件下，N-酰基氨基酸可被还原成N-酰基氨基醇。RCOOHHNHCORNaBH4/I2,THFKOH/MeOHRCH2OHHNHCH2RR=CH2Ph,R=H73%2Ph,R=Me83%(32)然而，N-酰基甲酸酯在此条件下不能被还原，同时，报道了PCP酯存在情况下可将Boc保护的氨基酸和肽还原成相对应的醇。Boc-HNRCOOHpentachlorophenolDCCBoc-HNRCOOPCPNaBH4/I2THF,rtBoc-HNRCH2OH62-89%(33)用NaBH 4-I2体系安全简单而实惠，因此特别有用，尤其是在大规模地
15、合成手性氨基醇类的时候。在THF 中，氨基酸也能被便宜的NaBH 4-H2SO4体系所还原。有意思的是采用NaBH 4-I2或NaBH 4-H2SO4时不会发生外消旋的现象。H2NRCOOH1.NaBH4/H2SO4,THF2.MeOH,NaOHH2NRCH2OH80-98%(33)5.还原羧酸酯NaBH4-ZnCl2 体系在三乙胺存在的情况下具有很强大还原性，羧酸酯可以平稳的被还原成对应的醇，而在没三乙胺时，还原却难以进行。 RCOORNaBH4/ZnCl2tertiaryamine,THF,，2h RCH2OHR=Me,EtX=2-Br,2-SCH2Ph,4-NO2,4-OH52-98%(
16、34)虽然碱金属硼氢化物在有机合成中备受关注，但是对碱土类金属的研究使用仍很有限。例如，,-不饱和酮在氯化钙的存在下使用硼氢化钠更容易地转化为烯丙基醇，在所有的碱土金属中，在还原 2-环己烯-1- 酮化合物时，氯化钙与硼氢化钠一起能得到较好的收率及选择性。另外，该方法提供了一种简单，廉价的替代过程来选择性地还原,-不饱和酮。金属盐参与的 NaBH 4 还原 -烷基- 酮酯的酯可能导致不同的立体化学构型，这取决于金属原子的性质。例如，强螯合的 TiCl 4 导致顺式异构体，而非螯合氯化铈66，得到反式异构体67。酮酯是使用氯化锌-NaBH 4 还原得到相应的羟基酯（式（59） ）68。用硼氢化钠和催化量的氯化锰可将 3-酮-2- 甲基酯和 3-酮-2- 甲基酰胺立体选择性
