定义:
使用碱金属(通常是异丙醇铝)在异丙醇中还原醛或者酮,被成为Meerwein-Ponndorf-Verley还原(简称MPV 还原)。
伯醇和二级醇在酮(通常用丙酮)的存在下经碱金属(通常是异丙醇铝)处理,被氧化为相应的醛或酮,被称为Oppenauer氧化。
反应通式
起源与发展
1937年,R.V. Oppenauer在催化量的叔丁醇铝的存在下,使用苯中的丙酮将甾体仲醇氧化成相应的酮。由于其温和性,这种氧化法被证明收率高,优于现有的其他氧化法。Oppenauer氧化法是在三名研究人员独立描述使用铝醇盐还原羰基化合物的十多年后诞生的:1925年,H. Meerwein在铝醇盐存在下成功地用乙醇还原醛;同年,A. Verley用乙氧基铝和异丙氧基铝还原酮,但发现空间受阻酮(如樟)反应非常缓慢;1926年,W. Ponndorf证明了醛和酮的还原是由仲醇衍生的各种金属醇盐(如碱金属和铝醇盐)在醇存在下进行的,他发现这个过程是完全可逆的。
1)Meerwein, H.; Schmidt, R. Ann. 1925, 444, 221−238.2)Oppenauer, R. V. Rec. Trav. Chim. 1937, 56, 137−144.
MPV还原反应的一般特征
1)反应是完全可逆的,根据勒夏特列原理,低沸点酮的去除或过量异丙醇的加入会使平衡向右偏移;2)异丙醇的还原在温和的沸腾条件下进行,对醛和酮的化学选择性很强,而其他官能团(如双键、酯、缩醛等)不变,这是使用金属氢化物还原剂的最大优势;3)最常见的金属醇盐是铝醇盐,铝醇盐通常用于化学计量量(酮的一个或多个等价物),但Ln(III)醇盐(例如Sm(Ot-Bu)I 2)可用于催化量;4)铝醇很容易溶于醇和烃类溶剂,而其他金属醇的溶解度有限;6)酮醛被还原为羟基酮,而对羟基、不饱和醛和酮则生成相应的烯丙醇;7)环二酮通常生成羟基酮,除非能通过氢转移形成芳香环;8)由于能与金属醇盐形成稳定的丙烯酸螯合物,因此不能被还原,但当这些化合物的壳位没有可烯醇化的氢时,还原过程可以顺利进行;9)该方法对空间位阻敏感,因此空间位阻的酮和醛的还原比未位阻的慢;10)为提高慢反应的还原速率,可将醇溶剂与沸点较高的溶剂(如甲苯、二甲苯)混合,或使用多个等份的铝醇盐;11)质子酸(如TFA、HCl、丙酸)的加入显著提高了反应速率;在刚性循环衬底中,还原过程具有很高的非对映选择性;12)催化不对称版本是已知的,但目前只有分子内不对称MVP还原产生高ee;无论是小的还是大的减少都可以很容易地进行(从几毫克到几百克)。
Oppenauer氧化反应的一般特征
1)反应是完全可逆的,根据勒夏特列原理,在反应混合物中加入大量过量的酮(如丙酮),可以促使反应完成;2)反应条件温和,因为底物通常在丙酮/苯混合物中加热;3)大多数官能团是耐受的(烯烃、炔、酯、酰胺等),但如果底物含有碱性氮原子,则必须使用碱金属醇盐代替铝醇盐;4)为了达到合理的反应速率,需要使用化学计量量的醇铝;6)反应条件下,伯、仲醇被氧化范围广;6)仲醇的氧化速度比伯醇快得多,因此具有完全的化学选择性(这一特性使得Oppenauer氧化与其他氧化相比具有独特的特点);9)丙酮最常用作氧化剂,芳香醛和脂肪醛由于还原电位低,适合作氧化剂;11)可以使用多相催化剂(如氧化铝、沸石)进行氧化,这比传统的均相催化剂有一个很大的优点:催化剂可以很容易地从反应混合物中分离出来
反应机理
反应实例
1)DOI: 10.1021/ol100093u
2)DIO:10.1021/jo052121t
3)DIO:10.1021/acs.orglett.9b02342
4) DOI: 10.1021/jo7016422
5) DOI: 10.1021/acscatal.9b03677
6) DOI: 10.1021/ol4027107
评述
一个反应两个方面应用,这在人名反应中还是非常有意思的。这样的反应是不是也提示我们,做研究的时候,除了正向思维,还要学会逆向思考。