含氢硅烷的还原是涉及有机硅烷（R ₃ SiH）与含有不饱和或吸电子官能团的有机基质的组合的化学反应。其中吸电子基团被氢或不饱和基团取代的产物已被氢化。

介绍

硅（1.90）的电负性低于氢（2.20）; 结果，硅 - 氢键具有一些氢化特性。在强亲电子试剂存在下，含有Si-H键的有机硅烷（氢硅烷）可用作氢化物供体。^[2]氢化物加入到亲电子有机底物中的最终结果是亲核取代良好的氢离去基团或氢化不饱和官能团。使用氢硅烷与布朗斯台德酸或路易斯酸或活化亲核试剂（最常见的氟化物）一起，可以以良好的产率降低醇，烷基卤化物，缩醛，原酸酯，烯烃，醛，酮和羧酸衍生物。因为只有反应性亲电试剂经历还原，所以在具有多个可还原官能团的底物的反应中可以选择性。手性路易斯酸和金属络合物可用于用氢硅烷对映选择性还原酮。^[3]

（1）

机制与立体化学

流行机制

氢硅烷本质上不具有亲核性; 因此，它们仅与具有碳阳离子特征的高亲电子官能团反应。然而，许多共振稳定的碳阳离子不具有足够的亲电子性以与含氢硅烷反应。^[4]在产生碳阳离子后，发生来自有机硅烷的速率决定氢化物转移，产生还原产物和中性硅烷，其中碳阳离子的反离子已取代氢。在氢化物转移之前，碳阳离子中间体易于发生Wagner-Meerwein重排。^[5]

通过指向更复杂机制的实验观察，这种简单的图像变得复杂。例如，在硅中手性三芳基甲基氯化物的硅烷还原中观察到在硅上完全保留构型。该结果表明氯的氢交换通过σ-键复分解发生，而不形成平面的硅鎓离子。^[6]更多极性溶剂的减少可能确实涉及硅鎓离子，尽管硅上的外消旋化程度（如果涉及游离硅鎓离子则预期完全）取决于溶剂的极性。^[7]

（2）

当向反应混合物中加入对硅具有高亲和力的亲核试剂如氟化物时，高价硅物种可能是活性还原剂。^[00]阴离子亲核试剂如氟化物与硅的配位基本上增加了其还原能力，从而可以在没有路易斯酸的帮助下发生醛和酮的还原。

（3）

立体选择性变体

在有机硅烷还原具有前原生成基团的底物中，非对映选择性通常很高。例如，2-苯基-2-降冰片烷的非对映异构体的还原仅导致2-苯基降冰片烷的内型非对映异构体。^[9]没有观察到外部非对映异构体。

（4）

酮的对映选择性还原可以通过使用催化量的手性过渡金属配合物来实现。在某些情况下，过渡金属仅用作与酮氧配位的路易斯酸; 然而，一些金属（最值得注意的是铜）与氢硅烷反应得到金属氢化物中间体，它们起到活性还原剂的作用。^[10]

（5）

在铑催化剂1和三氯化铑的存在下，2-苯基环己酮被还原，没有非对映选择性，但具有高的对映选择性。^[11]

（6）

范围和限制

有机硅烷用于在强路易斯酸存在下将醇还原成烷烃。也可以使用布朗斯台德酸，尽管阳离子，骨架重排，^[12]和共轭碱基对碳阳离子的亲核攻击^[13]可能是有问题的。随着醇的取代率的增加，还原速率增加，叔醇与三氟化硼醚合物易于还原^[14]，但伯醇需要过量的硅烷，更强的路易斯酸和更长的反应时间。^[15]

（7）

当使用醚类高氯酸锂时，烯丙醇可在叔醇存在下脱氧。^[16]

（8）

与烷醇的还原相比，烷基卤化物和三氟甲磺酸盐的还原通常产生较差的收率。无论烷基卤的取代方式如何，都需要路易斯酸，通常是氯化铝（III）或溴化铝。可以用三氟乙酸（TFA）以高收率还原苄基卤化物。^[17]

（9）

氢硅烷特别适用于还原1,1-二取代的双键，其在质子化时形成稳定的叔碳阳离子。在1,2-二取代或单取代的烯烃存在下，可以选择性地还原三取代的双键。^[18]

（10）

值得注意的是，芳族化合物可以用TFA和三乙基硅烷还原。取代的呋喃以高收率还原成四氢呋喃衍生物。^[19]

（11）

在用铯或氟化钾的亲核活化条件下，酯可以还原成醇。^[20]

（12）

醛在氢硅烷和氟化物存在下进行氢化硅烷化。得到的甲硅烷基醚可用1M盐酸水解。当反应在极性极性溶剂中进行时，获得最佳的氢化硅烷化产率。^[21]

（13）

在氢硅烷和酸的存在下，缩醛，缩酮和缩醛胺被还原。已经报道了氧原子不相等的缩醛和缩酮的位点选择性还原 - 下面的实例用于合成达菲。^[22]

（14）

用氢硅烷还原的其他官能团包括酰胺，^[23] α，β-不饱和酰胺，^[24]和α，β-不饱和酯^[25]烯胺，^[26]亚胺，^[27]和叠氮化物。^[28]

合成应用

（+） - 雌酮的合成依赖于共轭烯烃的选择性氢硅烷还原作为关键步骤。在所示条件下，酮羰基和分离的双键不受影响。^[29]

（15）

与其他方法比较

已知多种用于对映选择性还原双键的替代方法。其中大多数使用催化量的过渡金属配合物并使用氢气作为还原剂。例如，手性膦 - 恶唑啉配体的铱配合物以高产率和对映选择性催化三取代烯烃的氢化^[30]。

（16）

使用转移氢化方法可以减少酮。^[31]或在铑催化剂存在下与氢气。以下示例使用PennPhos配体。^[32]

（17）

实验条件和程序

典型条件

强酸如三氟乙酸通常用于减少氢硅烷，应特别小心处理。氢硅烷在强酸或强碱中进行水解（提供氢气）; 因此，在这些反应过程中保持无水条件是重要的。低分子量硅烷通常是自燃的。聚合的氢硅烷，例如聚甲基氢硅氧烷（PHMS）可用于促进还原产物与含硅副产物的分离。^[33]

示例程序^[34]

（18）

在0°下，将二甲基苯基硅烷（0.184mL，1.20mmol）缓慢加入到（S）-2 - [（乙氧羰基）氨基] -1-苯基-1-丙酮（221mg，1.00mmol）的TFA（1mL）溶液中。 ，将溶液在0°搅拌2.5小时。加入饱和NaHCO ₃水溶液（20mL），并将所得混合物用CH ₂ Cl ₂（10mL）萃取。萃取物经MgSO ₄干燥，过滤，并在减压下浓缩，得到粗产物，其1H NMR谱显示（1R，2S）-2 - [（乙氧羰基）氨基]的排他性形成（> 99％选择性） - 1-苯基-1-丙醇。通过制备型TLC（SiO _2）纯化，AcOEt /己烷，1/1），得到（1R，2S）-2 - [（乙氧基羰基）氨基] -1-苯基-1-丙醇（194mg，87％），为无色晶体：mp 71°; [α] ²⁰ _D（-40°）（c 0.245，CH ₂ Cl ₂）; IR（KBr）3350,1694,1552,1273,1043,1028,708cm ^-1 ; ¹ H NMR（CDCl ₃）δ7.34（s，5H），4.9（br s，1H），4.84（d，J = 3Hz，1H），4.10（q，J = 7.2Hz，2H），4.2-3.8 （m，1H），2.83（br s，1H），1.24（t，J = 7Hz，3H），0.99（d，J = 7Hz，3H）; MS（70eV）m / z（相对强度）：M + 223（迹线），117（18），116（66），107（11），88（21），79（15），77（14），72 （11），51（5），44（100），29（23），27（7），18（5）。肛门。C ₁₂ H ₁₇ NO _3的计算值：C 64.55，H 7.67，N 6.27。实测值：C 64.35，H 7.53，N 6.25。