定义
在乙醇存在的情况下,溶解在液氨中的碱金属(Li, K, Na)将芳烃经过1,4-还原为相应的非共轭环己二烯或杂环
反应通式
起源与发展
该反应最早发表:Birch, A. J. J. Chem. Soc. 1944, 430−436.亚瑟·伯奇(Arthur Birch,1915-1995),澳大利亚人,二战期间在牛津大学罗伯特·罗宾逊(Robert Robinson)的实验室里发明了“Birch reduction”。Birch还原反应对避孕药和许多其他药物的发现起到了重要作用
反应的一般特征
当芳香族化合物被取代时,还原的区域选择性取决于取代基的性质。如果取代基是供电子的,那么还原速率比未被取代的化合物要慢,而且取代基在产品的未还原的位置上。对于吸电子取代基,结果相反。普通的烯烃不受Brich还原条件的影响,如果它们没有与芳环结合,则分子中可能存在双键。共轭烯烃、烯、不饱和羰基化合物、内炔和苯乙烯衍生物在这些条件下被还原。Brich还原有一定的局限性:富电子杂环需要至少有一个吸电子取代基,所以呋喃和噻吩只有在存在吸电子取代基的情况下才能还原。
机理
Brich还原通过单电子转移的自由基历程进行。首先,芳基与碱金属发生单电子转移,生成阴离子自由基,随后从醇中夺取质子并发生电子迁移,得到1,4-还原的化合物。
反应实例
1) Nat Protoc 2, 1888–1895 (2007)
该例子中,作者研究了Brich反应的非对应选择性。
2) Nat Chem Biol 11, 586–591 (2015).
该例子,化学选择性Brich还原和酶催化的还原在区域选择性上有差别。因此,可以通过化学方法或者生物酶催化方法,进行不同选择性的还原。
3) DOI: 10.1021/ar2000698
在这个文献中,Howard E. Zimmerman对Brich还原反应进行了机理层面的研究报道。
4) DOI: 10.1021/acs.orglett.8b00891
由于液氨使用上的不便,作者通过将金属钠分散在15-冠-5中,开发了实用的Brich还原。
5) DOI: 10.1021/jo961688u
该例子,主要是研究缺电子吡咯的Brich还原反应。
6) https://doi.org/10.1002/anie.200805256
在低温氦等离子体中观察苯和其他芳烃的选择性和特异性二氢化。已经提出了一种表面Brich还原机制,即吸附在放电表面的苯分子捕获低能表面吸附的电子,然后进行质子化。气相氧化过程伴随着还原反应。
参考