Redukcja Birch'a / Birch Reduction

Istotną kwestią w organicznej chemii syntetycznej jest częściowa redukcja pierścienia aromatycznego do nienasyconych cyklicznych związków; szczególne znaczenie ma to w modyfikacji steroidów i innych aromatycznych związków pochodzenia naturalnego. Unikatową w tym działaniu jest reakcja Birch'a, tj. selektywna redukcja pierścienia aromatycznego do dihydropochodnych. Publikacja australijskiego chemika Arthur'a Birch'a po raz pierwszy ukazała potencjał tej transformacji w latach 40. [1], a kolejne doniesienia z laboratorium Birch'a ukazały jej użyteczność w syntezie i modyfikacji hormonów [2].

 

Reakcja jest oparta na tzw. układzie rozpuszczalnego metalu (dissolving-metal system). Zwykle medium redukującym jest metaliczny lit, sód, bądź potas w ciekłym amoniaku [3]. Dodatkowo dodaje się źródło protonu, którym jest alkohol. Mechanizm reakcji przechodzi przez dwa następujące po sobie etapy przeniesienia elektronu (electron transfer) i protonowania (protonation).

Ponieważ wiązania podwójne w produkcie 'dihydro' tej reakcji są trudniejsze do zredukowania w porównaniu do sprzężonego pierścienia aromatycznego, transformacja zatrzymuje się na tym etapie. Co więcej, w zależności od charakteru podstawników można otrzymać 2,5-dihydro- lub 1,4-dihydroaromaty.

Reakcję w praktyce przeprowadza się następująco [4]:

Do roztworu związku aromatycznego (1 mmol) i alkoholu tert-butylowego (0.09 ml*, 1.2 eq) w tetrahydrofuranie (3 ml*) w temperaturze -78 st. C dodaje się ciekły amoniak (~28 ml*). Następnie dodaje się lit w małych kawałkach aż niebieski kolor roztworu się będzie utrzymywał, po czym mieszanina reakcyjna jest mieszana przez 30-120 min w temperaturze -78 st. C. Następnie niebieska barwa zostaje rozproszona przy użyciu 1,3-pentadienu, i dodaje się NH4Cl pozostawiając reakcję do odparowania amoniaku. Rezultat dzieli się pomiędzy 2 fazy: wodną i organiczną (CH2Cl2). Fazę wodną dodatkowo się ekstrahuje CH2Cl2, po czym zgromadzoną fazę organiczną przemywa się 10% roztworem Na2S2O5, suszy nad MgSO4, i zatęża. Surowy produkt oczyszcza się chromatograficznie.

*Objętość estymowana.

Literatura:

1. A. J. Birch, Journal of the Chemical Society (Resumed), 1944, 430-436.
2. A. J. Birch and S. M. Mukherji, Journal of the Chemical Society (Resumed), 1949, 2531-2536.
3. F. A. Carey and R. J. Sundberg, Advanced Organic Chemistry - Part B: Reactions and Synthesis, 5th Edition edn., Springer - Verlag, New York, NY, 2007, pp. 436-439.
4. A. G. Schultz, T. J. Guzi, E. Larsson, R. Rahm, K. Thakkar and J. M. Bidlack, The Journal of Organic Chemistry, 1998, 63, 7795-7804.

#MBF