二異丁基氫化鋁Ι（DIBAL-HΙ）還原碘代苯甲醛的研究*

王光胤，王 銳

（遼寧石油化工大學 化學與材料科學學院，遼寧 撫順113001）

目前，在芳香環上選擇性的還原羰基已經成為了有機化學合成界的熱點[1]，比較普遍的方法主要是克萊門森還原法[2]和黃鳴龍還原法來將羰基還原為亞甲基；或者以Pd，Pt，Ni等重金屬作催化劑用H2催化來實現羰基的還原。在上述方法中，特定的金屬催化劑和對于羰基化合物的其他集團類型有著較強的專一性，比較適合用于還原單一的羰基化合物。但如果在合成過程中，需要同一化合物同時有兩種不同的基團，重金屬催化和上述還原法的實用性則略顯不足。1947年，H I Schlesinger、A C Bond和A E Finholt首次制得氫化鋁鋰以來[3]，鋁類制劑的運用就活潑了起來，其中作為還原劑的使用也是多不勝數，無論是在光催化領域[4]、合成胺領域[5]、以及在不飽和碳酸酯的合成中也能看到他的存在[6]。所以在不受其他基團影響的情況下，得到單一的還原產物就顯得越來越重要[7]。苯甲醇的衍生物也是在諸多天然產物分子和藥物分子中經常出現的重要結構片段，而碘代苯醇因為其芳碘結構可以做出進一步更為多樣的衍生化，在醫用原料、中間體、特種化學品顯得更為重要[8]。本文則是利用了二異丁基氫化鋁作為還原劑對碘代苯丙酮進行單一的還原的學術研究。

1 實驗部分

1.1 原料及儀器

碘代苯甲醛，NaBH4，二異丁基氫化鋁，二氯甲烷，酒石酸鈉，無水MgSO4等均為分析純試劑，美國Aldrich公司。

OSB-2100 EYELA型油浴鍋（上海愛朗儀器有限公司）；MYP11-2型磁力攪拌器（上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司）；ZF-6型三用紫外線分析儀（上海楚定分析儀器有限公司）；京制00000246號電子天平（賽多利斯科學儀器（北京）有限公司）；硅膠板TLC silica gel 60F254（25 Aluminium sheets 20cm×20cm德國默克公司）；SHZ-D（Ⅲ）型循環水式真空泵（鞏義市子華儀器有限責任公司）；玻璃點樣毛細管（內徑0.5mm、管長100mm華西醫科大學儀器廠）；硅膠柱（柱層層析硅膠）（煙臺江右硅膠開發有限公司）；Bruker 400型核磁共振儀（德國布魯克公司）。

1.2 合成方法

實驗使用了碘代苯甲醛（1）和NaBH4（2）作為初始反應物，以甲醇作為溶劑，后用冰水浴條件下，用3M HCl酸化,再經萃取、干燥、旋蒸、TLC純化得到了還原產物。反應路線見圖1。

圖1 NaBH4還原碘代苯甲醛的合成Fig.1 Synthesis of iodobenzaldehyde by sodium borohydride

將26.2g（0.1mol）2-甲氧基對碘苯甲醛（1）溶于干燥的200mL的二氯甲烷溶劑中，將固體完全溶解后，于0°C下向體系中分批次緩慢加入4.6g（0.12mol）的NaBH4固體（2）。反應2h后，在0°C的條件下，緩慢向體系中滴加3M HCl溶液。反應在0℃下攪拌30min后，向反應液中加入200mL水，并用200mL的二氯甲烷萃取3次。再將合并的有機相用飽和食鹽水洗滌一次，并用無水硫酸鎂進行干燥，過濾。蒸干溶劑后層析柱純化得到無色的固體產物22.2g（3），產率84%。

1.3 二異丁基氫化鋁的還原合成

實驗使用了碘代苯甲醛（1）和二異丁基鋁（4）作為初始反應物，以干燥的二氯甲烷作為溶劑，后在冰水浴條件下，加入酒石酸鈉,再經萃取、干燥、旋蒸、TLC純化得到了還原產物。因酒石酸納可以作為掩蔽劑使用。多元醇、羥基羧酸及某些羧酸是以氧原子為給予體的一類絡合劑，常常會同一些與氧鍵合能力較大的金屬離子，如Al3+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Zr4+、Fe3+、Co2+、Co3+、Co4+等絡合，故要為這些離子進行掩蔽。常用的這類掩蔽劑有甘油、乳酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、抗壞血酸、醋酸、草酸等。即可得到2-甲氧基對碘苯甲醇（3）。反應路線見圖2。

圖2 二異丁基氫化鋁還原碘代苯甲醛的合成Fig.2 Synthesis of diisobutylaluminum hydride（DIBAL-H）for reduction of iodobenzaldehyd

操作步驟 將26.2g（0.1mol）2-甲氧基對碘苯甲醛（1）溶于無水干燥的200mL的二氯甲烷溶劑中，將固體溶解完畢后，于0°C下向體系中分批次緩慢加入24g（0.12mol）二異丁基氫化鋁（4）。反應2h后，于0°C的條件下，緩慢向體系中滴加飽和的酒石酸鈉溶液。反應在0°C下攪拌30min后，向反應液中加入200mL水，并用200mL的二氯甲烷萃取3次。再將合并的有機相用飽和食鹽水洗滌一次，并用無水硫酸鎂進行干燥，過濾。蒸干溶劑后層析柱純化得到無色的固體產物25.3g（3），產率98%。1H NMR（400MHz,CDCl3）:δ=2.06（s,1H）,3.83（s,3H）,4.62（s,2H）,6.65（d,J=8.4Hz,1H）,7.55（dd,J=8.36Hz,2.12Hz,1H）,7.59（d,J=2.16Hz,1H）.13C-NMR（100MHz,CDCl3）:δ=55.8,61.5,83.2,112.9,132.0,137.4,137.8,157.5.

2 結果與討論

2.1 反應溫度對還原產率的影響

分別在反應溫度為0，10，23℃（室溫）的條件下進行了反應，結果見表1。

表1 反應產率與反應溫度的關系Tab.1 Relationship between reaction yield and reaction temperature

由表1可知，反應溫度由0℃慢慢升溫后，發現產率慢慢降低，由此可見，0℃為反應的最佳溫度。

2.2 反應時間對還原產率的影響

將反應時間為0.5，1.0，1.5，2.0，3h的條件下進行了反應，結果見圖3。

圖3 生成物產率隨反應時間變化關系Fig.3 Relationship between product yield and reaction time

反應時間從0.5h升到2h后產率從73%上升到98%，再增加反應時間，發現產率開始慢慢下降，由此可見，最佳反應時間為2h。

2.3 反應溶劑對還原產率的影響

為了探究溶劑對反應的影響，以甲苯、乙醇、二氯甲烷、四氫呋喃以及乙腈作為反應溶劑進行了反應，結果見表2。

表2 溶劑對還原產率的影響Tab.2 Influence of solvent on reduction yield

由表2可以看出，以二氯甲烷、甲苯、四氫呋喃和乙醇為溶劑的產率都大于90%，其中二氯甲烷為最佳溶劑。

3 結論

本實驗成功的使用了二異丁基氫化鋁（DIBALH I）對2-甲氧基對碘代苯甲醛的選擇性還原化，并在溫度0℃、反應2h以及在二氯甲烷溶劑中，以較高的產率得到了2-甲氧基對碘代苯甲醇。通過核磁共振、高分辨質譜等數據進一步證明了該實驗結果的準確性。說明了二異丁基氫化鋁（DIBAL-H I）可以在不受其他基團干擾的情況下，更高效率的還原芳香環上的羰基基團，為含有需要還原芳香環上羰基結構的化合物的天然產物分子和藥物分子的合成提供了一個高效便捷的路線。