[スポンサーリンク]

odos 有機反応データベース

金属水素化物による還元 Reduction with Metal Hydride

[スポンサーリンク]

 

概要

カルボニル化合物は金属水素化物によって還元を受け、アルコールを与える。様々な強さ・性質を持つ還元剤が知られている。入手しやすさ・扱いやすさなどの実用性観点から、以下の還元剤が多用される。

種類

水素化ホウ素ナトリウム
NaBH4 (Sodium Borohydride)
 最もよく使われる還元剤の一つ。湿気に安定で空気中でも取り扱え、工業的利用にも適している。溶解性の問題から、メタノールもしくはエタノールを溶媒として用いることが多い。エステル、アミド、カルボン酸は還元できないが、エステルのカルボニルα位にヘテロ原子が置換している場合には、例外的にエステルを還元することが出来る(おそらく近接位担持効果のため)。
α,β-不飽和カルボニル化合物に対しては、1,4-還元が優先するが、セリウム塩の添加により1,2-還元を優先させることが出来る(Luche還元)。
水素化アルミニウムリチウム
LiAlH4 (Lithium Alminium Hydride; LAH)
 かなり強力な還元剤。ケトン、アルデヒドはもちろんのこと、カルボン酸やエステルをもアルコールに還元することが出来る。ニトリルやアミドとも反応し、アミンを与える。ハロゲン化合物やスルホニル化合物とも反応し、ヒドリド置換体を与える。エポキシドと反応し、開環生成物を与える。
反応時はLAHと反応せず、溶解性も高い脱水THF・ジエチルエーテルなどを溶媒に用いる。水やプロトン性溶媒とは激しく反応し、水素ガスを発生する。反応性の高さと飛散しやすい粉末形状であることも相まって、発火事故が少なからず発生する。取扱いには十分注意する必要がある。
水素化ジイソブチルアルミニウム
(i-Bu)2AlH (Diisobutyl Alminium Hydride; DIBAL)
 アルミニウム上に空軌道が存在するためルイス酸性を有する。このためLAHなどのアート錯体型還元剤とは異なる反応性を示す。

ニトリルはイミンに還元され、これは加水分解によりアルデヒドに導ける。このため、ニトリルはアルデヒド等価体と見なせる。
アセタールはエーテルへと変換出来る。たとえばベンジリデンアセタールをDIBALで処理すると、立体的に混み合った部位がBnエーテル化された生成物が得られる。(PMB保護を参照)
また低温で反応を行うと、エステルをアルデヒドに部分還元できる場合もあるが、一般にはそれほど容易ではない。2当量以上のDIBALでアルコールにまで還元した後に、アルデヒドへ酸化する方が、工程数は長くなるが確実である。例外的に5または6員環ラクトンの場合、ラクトールへの部分還元は容易である。近年、
NaOtBuを添加したアート型還元剤がこの部分還元目的に有効であることが示されている。
n-BuLiを添加してアート型還元剤LiAlH(i-Bu)2(n-Bu)とすることで、還元様式の異なる強力な還元剤として使用することも出来る。

水素化シアノホウ素ナトリウム
NaBH3CN (Sodium Cyanoborohydride)
水素化ホウ素ナトリウムより還元力は弱いが、pH3程度の酸性条件下にも安定なのが特徴。このため、酸性条件下でのイミニウムカチオンの還元(Borch還元的アミノ化)目的で頻用される。
水素化ホウ素リチウム LiBH4
(Lithium Borohydride)
NaBH4よりも還元力が高く、エステルをアルコールにまで還元することができる。溶液として市販されているが、LiCl+NaBH4の条件を用いて系中で生成させることも出来る。
水素化トリエチルホウ素リチウム
LiBHEt3(Lithium Triethylborohydride: Super-Hydride)
きわめて求核能の高いヒドリド源であり、Super-Hydrideの商標で市販されている。ハロゲン化物・スルホニル化合物のヒドリド置換反応などに用いられる。
ボラン錯体BH3・L (Borane Complex)
ボラン・ジメチルスルフィド(BH3・SMe2)もしくはボラン・テトラヒドロフラン(BH3・THF)錯体がよく知られており、市販品の購入が出来る。有毒気体であるジボランよりも扱いが容易なため、ボラン等価体として還元目的に用いられる。ケトン存在下にカルボン酸を優先して還元できる。オレフィンが存在するとヒドロホウ素化が併発するため、注意する必要がある。
トリエチルシラン
Et3SiH (Triethylsilane)
 通常の還元反応は塩基性条件で進行するが、TFA共存下などの、酸性条件下で還元反応を行うのが最大の特徴。
アセタールの還元や、糖アノマー位アルコキシ基の除去目的などに用いることが出来る。また、遷移金属触媒を併用することでヒドロシリル化などの反応に供することも出来る。
水素化ビス(2-メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム
(Sodium Bis(2-methoxyethoxy)Alminium Hydride; Red-Al)
 LAHと同じような還元力を持つ。発火性が低いため大スケールの使用に供しやすい。

選択性発現など、単純な還元以外の目的で用いられるものには、以下のような反応剤が知られている。

水素化ホウ素ニッケル Ni(BH4)2(Nickel
Borite)
 NiCl2+NaBH4の条件を用いて系中で生成させる。 ニトリルやニトロ基なども還元される。
水素化トリアセトキシホウ素ナトリウム
NaBH(OAc)3 (Sodium Tri(acetoxy)borohydride)
 酸性条件下にある程度安定なので、NaBH3CNと同じく還元的アミノ化によく用いられる。
また、β位に無保護のヒドロキシル基を有する化合物の場合、立体選択的還元が起こりanti-1,3-ジオールを与える。H_red_4.gif
水素化ホウ素亜鉛 Zn(BH4)2(Zinc
Borohydride)

 亜鉛のキレート能を利用してsyn-ジアステレオ選択的還元を行うことができる(下図)。NaBH(OAc)3と相補的に用いられる。

H_red_2.gif

水素化トリ(sec-ブチル)ホウ素リチウムLiBH(s-Bu)3 (Lithium Tri(sec-butyl)borohydride;L-Selectride)水素化トリ(sec-ブチル)ホウ素カリウム KBH(s-Bu)3 (PotassiumTri(sec-butyl)borohydride; K-Selectride)
 強力かつかさ高い還元剤であり、立体的に混み合った位置からは反応しない。
Schwartz試薬
Cp2ZrHCl
アルキンやアルケンに対してヒドロジルコネーション反応を行うことができる。生じた有機ジルコニウム試薬は、引き続くクロスカップリングなどで更なる変換に用いることができる。反応の遅いアルキンのヒドロホウ素化反応において有効な触媒でもある。
ラクタムを環状イミンへと還元することもできる。
Stryker試薬
[(Ph3P)CuH]6
 α,β-不飽和カルボニル化合物に対して、1,4-還元を優先的に起こすことができる。キラルな二座リン配位子を併用することで、不斉還元を行うことも可能である。
水素化トリブチルスズ (n-Bu)3SnH
(Tributyl tinhydride)
 通常はラジカル開始剤共存下、水素ラジカル還元目的で使用される。Pdなどの遷移金属触媒存在下には、トランスメタル化を経てヒドロスタニル化などを起こしたり、別種の金属ヒドリド錯体活性種を与えることもある。

基本文献

 

反応機構

 

反応例

リンゴ酸エステルの位置選択的還元[1] H_red_3.gif
Me4NHB(OAc)3を用いるジアステレオ選択的還元[2]:NaHB(OAc)3よりもジアステレオ選択性の面で優れている。
H_red_5.gif
ニトリルのBoc保護アミンへの一段階変換[3a]:ルイス酸+NaBH4のコンビネーションは、ニトロ/アジド/イミンもアミンへと還元する。[3b-d]
H_red_6.gif

実験手順

 

実験のコツ・テクニック

 

参考文献

[1] Saito, S. et al. Tetrahedron 199248, 4067. doi:10.1016/S0040-4020(01)92187-8

[2] Evans, D. A.; Chapman, K. T.; Carreira, E. M. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3560. DOI: 10.1021/ja00219a035

[3] (a) Caddick, S.; Judd, D. B.; Lewis, A. K. de K.; Reich, M. T.; Williams, M. R. V. Tetrahedron 2003, 59, 5417. doi:10.1016/S0040-4020(03)00858-5 (b) Chary, K. P.; Ram, S. R.; Iyengar, D. S. Synlett 2000, 683. DOI: 10.1055/s-2000-6614 (c) Cho, B. T.; Kang, S. K. Synlett 2004, 1484. DOI: 10.1055/s-2004-829066 (d) Fringuelli, F.; Pizzo, F.; Vaccaro, L. Synthesis 2000, 646. DOI: 10.1055/s-2000-6389

 

関連反応

 

関連書籍

知っておきたい有機反応100 第2版

知っておきたい有機反応100 第2版

¥2,970(as of 02/22 18:16)
Amazon product information

外部リンク

 

関連記事

  1. 可逆的付加-開裂連鎖移動重合 RAFT Polymerizati…
  2. ストライカー試薬 Stryker’s Reagent…
  3. ライセルト インドール合成 Reissert Indole Sy…
  4. 庄野酸化 Shono Oxidation
  5. ロビンソン環形成反応 Robinson Annulation
  6. 向山・鈴木グリコシル化反応 Mukaiyama-Suzuki G…
  7. ケック マクロラクトン化 Keck Macrolactoniza…
  8. レイングルーバー・バッチョ インドール合成 Leimgruber…

注目情報

ピックアップ記事

  1. セルロースナノファイバーの真価
  2. 【8/25 20:00- 開催!】オンラインイベント「研究者と描くAI社会の未来設計」
  3. 酸と塩基のつとめを個別に完遂した反応触媒
  4. キッチン・ケミストリー
  5. ヴィンス・ロテロ Vincent M. Rotello
  6. 分子糊 モレキュラーグルー (Molecular Glue)
  7. 2013年ノーベル化学賞は誰の手に?トムソンロイター版
  8. 吉田善一 Zen-ichi Yoshida
  9. 高井・内本オレフィン合成 Takai-Utimoto Olefination
  10. 信頼度の高い合成反応を学ぶ:Science of Synthesis(SoS)

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
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930  

注目情報

最新記事

MEDCHEM NEWS 34-1 号「創薬を支える計測・検出技術の最前線」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、新たにオープン…

医薬品設計における三次元性指標(Fsp³)の再評価

近年、医薬品開発において候補分子の三次元構造が注目されてきました。特に、2009年に発表された論文「…

AI分子生成の導入と基本手法の紹介

本記事では、AIや情報技術を用いた分子生成技術の有機分子設計における有用性や代表的手法について解説し…

第53回ケムステVシンポ「化学×イノベーション -女性研究者が拓く未来-」を開催します!

第53回ケムステVシンポの会告です!今回のVシンポは、若手女性研究者のコミュニティと起業支援…

Nature誌が発表!!2025年注目の7つの技術!!

こんにちは,熊葛です.毎年この時期にはNature誌で,その年注目の7つの技術について取り上げられま…

塩野義製薬:COVID-19治療薬”Ensitrelvir”の超特急製造開発秘話

新型コロナウイルス感染症は2023年5月に5類移行となり、昨年はこれまでの生活が…

コバルト触媒による多様な低分子骨格の構築を実現 –医薬品合成などへの応用に期待–

第 642回のスポットライトリサーチは、武蔵野大学薬学部薬化学研究室・講師の 重…

ヘム鉄を配位するシステイン残基を持たないシトクロムP450!?中には21番目のアミノ酸として知られるセレノシステインへと変異されているP450も発見!

こんにちは,熊葛です.今回は,一般的なP450で保存されているヘム鉄を配位するシステイン残基に,異な…

有機化学とタンパク質工学の知恵を駆使して、カリウムイオンが細胞内で赤く煌めくようにする

第 641 回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院理学系研究科化学専攻 生…

CO2 の排出はどのように削減できるか?【その1: CO2 の排出源について】

大気中の二酸化炭素を減らす取り組みとして、二酸化炭素回収·貯留 (CCS; Carbon dioxi…

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