网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

JOC 速递|不用强酸强碱!原位生成三碘化硼,室温实现芳香醛酮的选择性还原脱氧

0
分享至

阅读这篇文章之前,建议先看一篇老文章:

羰基,绝对算得上是有机合成里的 “万能枢纽”。加成、缩合、羰基α‑位官能化,几乎所有合成工作都离不开羰基的参与。

但很多时候,我们其实只想把这个氧原子彻底摘掉而已,也就是羰基还原脱氧。

但传统脱氧手段,一直存在暴力暴躁的短板。还原体系需要强酸、强碱、严苛高温。比如最经典的两个还原法:Clemmensen 还原(克莱门森):锌汞齐 + 浓盐酸,强酸性、加热回流。怕酸的底物直接阵亡,汞试剂还有重金属污染风险。Wolff‑Kishner‑黄鸣龙还原:水合肼 + 强碱,180‑200 ℃高温。对碱敏感基团不能兼容,高沸点长时间加热,很多官能团扛不住高温强碱环境。

工业上制备二芳基甲烷类药物骨架(例如降糖药恩格列净、达格列净关键中间体),主流工艺常采用路易斯酸 + 氢硅烷体系。其中三(五氟苯基)硼烷(BCF)用得最多。BCF 很强,但这类硼路易斯酸对水氧极度敏感,需要手套箱操作;硅烷试剂也存在成本、安全管控的现实问题。

因此,寻找一种可室温操作、普通试剂参与、不用极端酸碱,还能选择性做羰基脱氧的方案是非常重要的。

而这篇文献报道正是基于此。

近期,美国爱荷华大学化学系 Williams 课题组 在JOC上撰文,报道了一种使用硼氢化钾 (KBH₄)+ 碘 (I₂),在体系中原位生成三碘化硼 BI₃,室温条件完成芳香醛、酮的还原脱氧的可替代方法,还能实现醛和酮的产物分叉选择:醛出苄碘,酮直接脱氧成亚甲基!


注:纯的三碘化硼 BI₃熔点只有49.9 ℃ 左右,本身价格昂贵,极易水解,需要手套箱保存,很难直接拿来做日常合成。所以本篇原位生成该试剂是亮点。

反应优化过程中,研究人员发现:

  • I₂ 和 KBH₄ 缺一不可:单独用 KBH₄ 只得到 6% 的醇(KBH₄ 在环己烷中溶解度太低),单独用 I₂ 完全不反应。

  • 预生成 BI₃ 的烷烃溶剂沸点需 ≥70 ℃;DCE、甲苯可以作为共溶剂(也可以不用),但用甲苯时有少量 Friedel–Crafts 副产物。

  • 纯 BI₃ 也能做同样的反应,但必须配化学计量的水。(醛:不加水 15%,加 1.5 当量水 77%;酮:加 3 当量水 93%)。

  • BI₃ 过量会过度还原,醛会一路被拉到甲基(entry 10:5 当量 KBH₄/10 当量 I₂ 时出现 18% 的甲基产物)。


底物兼容性上,醛的底物范围相当宽:邻/间/对位取代、1,3,5-三甲基苯甲醛都能做;卤素(含邻位卤代,需延长时间)和 三氟甲基都能耐受(后者值得单独提一句,因为此前该课题组研究过硼三卤化物引发的 C–F 卤素交换,CF₃ 在这个体系里能"活下来"并不理所当然)。萘醛只需 30 分钟(时间一长就过度还原成甲基产物,作者归因于扩展芳香体系更能稳定自由基/阳离子中间体)。腈、酰胺、硫醚这类路易斯碱性基团会配位络合"吃掉"BI₃(),因此需要额外补加,但 没有观察到腈被还原、也没有硫醚被氧化或裂解。反应还能做到 克级规模。


酮的范围里,二苯甲酮类、芳基烷基酮都可以;邻位位阻(如邻溴)不成问题;芴酮则给出 12% 分离收率的 芴二聚体(途径自由基中间体的一个提示)。芳基烷基酮分离收率偏低(51–77%),主要原因是产物本身易挥发,而不是反应做得不好。支链酮(如异丙基苯基酮)只走到 45%,其中 31% 停在苄基碘,说明酮的"最后一步还原"对位阻敏感。


底物局限性:

  • 4-硝基苯甲醛:硝基先被还原成苯胺,后者与亲电的苄基碘反应,导致聚合;

  • 茴香醛(对甲氧基苯甲醛):伴随脱甲基,得到 33% 的 4-羟基苄基碘,还有寡聚分解产物;

  • 脂肪醛:主要发生羟醛缩合(自缩合),拿不到目标产物;

  • 强吸电子底物:结论部分明确写道,强吸电子底物只能部分还原、停在醇这一步——酮类中的三氟苯乙酮(3l)和吡啶底物(3m)都只给出醇,且对照实验显示单用 KBH₄ 时两者几乎不转化;

  • 烷基醚:条件不耐受,会裂解(这正是该课题组 2018 年专门研究过的 BI₃ 醚裂解反应);

  • 脂肪酮(二烷基酮) :发生羟醛反应,不可用。

反应机理:


  • BI₃和体系微量水发生作用,原位产生 HI;羰基被硼物种或者 HI 活化;

  • 氧被硼结合,碘离子进攻,形成碘代醇中间体;

  • 苄位 C‑I 键发生少量均裂,产生碘自由基,开启自由基链传递;苄自由基从 HI 攫取氢,完成还原;

  • 醛生成一级苄基自由基,稳定性弱,链终止停留在苄碘;酮生成更稳定二级苄自由基,可继续链式还原,直接得到亚甲基产物。

反应操作:


KBH4 (43.2 mg, 0.800 mmol, 2.00 equiv.), I2 (406.1 mg, 1.600 mmol, 4.000 equiv.) and cyclohexane (4 mL) were added to a 25 mL single neck round bottom flask equipped with a stir bar. The round bottom flask was capped with a rubber septum cap, and the septum was tightened with a copper wire. The flask was placed in a 70 °C oil bath and allowed to stir until BI3 generation was complete. Completion of BI3 generation can occur anywhere from 10 to 90 minutes and can be indicated by a change in color. Colors can range from completely clear to magenta. The reaction was allowed to cool to room temperature and subsequently punctured with a needle, a nitrogen line was attached (note: a nitrogen line was not added during the BI3 generation), and diluted with an additional 4 mL cyclohexane. Aldehyde (0.4 mmol) was weighed out in a 20 mL scintillation vial and dissolved in DCE (2 mL). The resulting aldehyde solution was injected into the round bottom flask containing in situ generated BI3, after which a color change to dark purple was almost immediately observed. The vial was rinsed with another 2 mL of DCE and injected into the reaction mixture.

After 1 hour, the reaction was cooled to 0 °C and quenched with a 5% Na2S2O3 solution, 10% ascorbic acid solution, or 10% sodium ascorbate solution (10 mL) while stirring. The contents were added to a separatory funnel, and the flask was washed with 10 mL EtOAc. The separatory funnel was shaken until all the iodine was consumed, as determined by loss of color, and the layers were separated. Aqueous phase was washed with EtOAc (2 x 10 mL). The organic fraction was then washed with brine (1 x 10mL), dried over Na2SO4 and concentrated in vacuo. The crude product was analyzed and quantified by 1H-NMR spectroscopy using 1,3,5 trimethoxybenzene as an internal standard. Column chromatography with silica gel was used to


KBH4 (43.2 mg, 0.800 mmol, 4.00 equiv.) and I2 (406.1 mg, 1.600 mmol, 8.00 equiv.) and cyclohexane (4 mL) were added to a single neck 50 mL round bottom flask equipped with a stir bar. The flask was then capped with a rubber septum and tightened with a copper wire. The flask was placed in a 70 °C oil bath and allowed to stir until BI3 generation was complete. Completion of BI3 generation can occur anywhere from 10 to 90 minutes and can be indicated by a change in color. Colors can range from completely clear to magenta. The reaction was allowed to cool to room temperature and subsequently punctured with a needle, a nitrogen line was attached (note: a nitrogen line was not added during the BI3 generation), and diluted with an additional 2 mL cyclohexane. Ketone (0.2 mmol) was weighed out in a 20 mL scintillation vial and dissolved in DCE (2 mL). The resulting ketone solution was injected into the round bottom flask containing in situ generated BI3, after which a color change to dark purple was almost immediately observed. The vial was rinsed with another 2 mL of DCE and injected into the reaction mixture.

After 2 hours, the reaction was cooled to 0 °C and quenched with a 5% Na2S2O3 solution, 10% ascorbic acid solution, or 10% sodium ascorbate solution (10 mL) while stirring. The contents were added to a separatory funnel, and the flask was washed with 10 mL EtOAc. The separatory funnel was shaken until all the iodine was consumed, as determined by loss of color, and the layers were separated. Aqueous phase was washed with EtOAc (2 x 10 mL). The organic fraction was then washed with brine (1 x 10mL), dried over Na2SO4 and concentrated in vacuo. The crude product was analyzed and quantified by 1H-NMR spectroscopy using 1,3,5 trimethoxybenzene as an internal standard. Column chromatography was used to isolate the final products.

Note: For isolation, the reaction was run on a 0.4 mmol scale.

公众号观点:本文的主要卖点有两个,一个是原位生成BI3,一个是温和的反应条件,但是遗憾的是碘太贵,且在烷基醛酮上并没有突破,这才是目前所重点需要的。

参考文献:Chiarella T M, Furrule A P, Williams F J. Reductive Deoxygenation of Aromatic Aldehydes and Ketones with Boron Triiodide[J]. J. Org. Chem., 2026, 91, 11704‑11711.

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
连输常冰玉2场!网友热议赵心童:一直咳嗽,毫无斗志,打赌气球

连输常冰玉2场!网友热议赵心童:一直咳嗽,毫无斗志,打赌气球

风过乡
2026-11-04 23:23:22
全家七口同框照流出!兄妹大变样弟弟判若两人,婵宝与姐姐真相像

全家七口同框照流出!兄妹大变样弟弟判若两人,婵宝与姐姐真相像

陈意小可爱
2026-11-05 02:34:19
大连寒潮天气过程解读:气温将出现明显下降,部分地区迎雨夹雪

大连寒潮天气过程解读:气温将出现明显下降,部分地区迎雨夹雪

半岛晨报
2026-11-04 18:00:59
特朗普大势已去,输掉中期选举秒认输,却给马斯克发了免死金牌

特朗普大势已去,输掉中期选举秒认输,却给马斯克发了免死金牌

徐云流浪中国
2026-11-05 04:11:21
前助教直言:C罗该被提前换下,他只想进球

前助教直言:C罗该被提前换下,他只想进球

星河漫山野
2026-11-04 03:49:37
问界汽车10月出行报告:有车主开了1.9万公里 98.5%都用智驾

问界汽车10月出行报告:有车主开了1.9万公里 98.5%都用智驾

快科技
2026-11-02 11:47:17
终于不装了!经纪人:詹姆斯在76人比湖人更开心!

终于不装了!经纪人:詹姆斯在76人比湖人更开心!

爱体育
2026-11-04 22:15:34
关于陆委会涉孙中山言论,国台办回应

关于陆委会涉孙中山言论,国台办回应

参考消息
2026-11-04 12:17:56
续航怪物!张水华后续赛程保持神秘暂未公布,连续五周跑马创纪录

续航怪物!张水华后续赛程保持神秘暂未公布,连续五周跑马创纪录

杨华评论
2026-11-04 22:20:06
5名越军特工混进团部,张口就要见“一号首长”,哨兵一个动作救了全团

5名越军特工混进团部,张口就要见“一号首长”,哨兵一个动作救了全团

纪史行者
2026-10-31 02:30:03
财经大V:红果短剧是芬太尼,B站要完蛋了,一打四APP,远超其他影视平台

财经大V:红果短剧是芬太尼,B站要完蛋了,一打四APP,远超其他影视平台

谭谈社会
2026-11-04 21:44:02
法国籍女子在韩商场叫嚣:全世界都讨厌中国人!中国女子当场出手

法国籍女子在韩商场叫嚣:全世界都讨厌中国人!中国女子当场出手

安梦入天下
2026-09-21 12:40:03
若没有意外,2026年11月起,猪肉,鸡蛋,蔬菜或迎来“大变局”

若没有意外,2026年11月起,猪肉,鸡蛋,蔬菜或迎来“大变局”

史之铭
2026-11-05 01:34:53
马斯克就美国中期选举发声

马斯克就美国中期选举发声

每日经济新闻
2026-11-04 15:19:09
普通家庭返贫六件套,一个都不要碰!

普通家庭返贫六件套,一个都不要碰!

细说职场
2026-11-02 13:10:00
“这种家庭,一年至少10w”,一张窒息的客厅照片,内行人却看懂了

“这种家庭,一年至少10w”,一张窒息的客厅照片,内行人却看懂了

世界圈
2026-11-02 18:36:10
被76人29分逆转,沃特森:他们带着饥渴感,我们没匹配上强度

被76人29分逆转,沃特森:他们带着饥渴感,我们没匹配上强度

晚风知我意21
2026-11-05 05:39:47
多部门部署加强消费基础设施建设

多部门部署加强消费基础设施建设

新华社
2026-11-04 11:23:24
带队保住世界杯资格却离任 外教团队集体退出!足协被迫紧急选帅

带队保住世界杯资格却离任 外教团队集体退出!足协被迫紧急选帅

体坛八点半的那些事儿
2026-11-04 08:56:50
7万人离场,收入断崖下滑!曾令人羡慕的“金饭碗”岗位正被清零

7万人离场,收入断崖下滑!曾令人羡慕的“金饭碗”岗位正被清零

凡知
2026-08-03 09:29:36
2026-11-05 05:56:49
有机合成大菜籽
有机合成大菜籽
一线有机合成工作者,专注于合成化学领域,分享一些书本上没有的合成经验技巧,助力年轻人少走弯路!
575文章数 9关注度
往期回顾 全部

科技要闻

国行苹果AI上手实测:苦等两年,成色如何

头条要闻

共和党败选后 特朗普1小时狂发71条贴文还官宣"改行"

头条要闻

共和党败选后 特朗普1小时狂发71条贴文还官宣"改行"

体育要闻

老板豪言建队五年必夺冠 球员:保守了

娱乐要闻

甩掉周一围嫁富豪,童蕾今负债亿元,

财经要闻

苹果“躺赢”了英伟达

汽车要闻

省钱 它是认真的!银河星耀6EF每公里成本只要2毛

态度原创

手机
艺术
旅游
家居
房产

手机要闻

华为鸿蒙装机量本月破亿稳了:和安卓iOS三分天下已成定局

艺术要闻

别只知道徐渭!李鱓把大写意花鸟推上新高度,今天看依然超前

旅游要闻

别再只知道云山屯,这个居中的石头古寨,才是当年屯军大本营!

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

房产要闻

7宗核心靓地蓄势待发!荔湾、番禺、黄埔、白云齐上阵

无障碍浏览 进入关怀版