Sự khử 1 điện tử của các hợp chất cacbonyl và Este; Sự ghép cặp có tính khử

AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
14.4.2 Sự khử 1 điện tử của các hợp chất cacbonyl và Este; Sự ghép cặp có tính
khử.
14.4.2 One-Electron Reductions of Carbonyl Compounds and Esters;
Reductive Coupling
Hòa tan kim loại ban đầu vào aldehyt, xeton, và este thành các anion dạng gốc. Sau
đó, chất cho proton có thể phản ứng tiếp theo, tạo thành các gốc trung tính. Cách thức
phản ứng này được sử dụng, ví dụ, trong việc làm khô THF hoặc ête với kali trong sự
hiện diện của chất chỉ thị benzophenone. Kali và benzophenone phản ứng để cho ra
gốc anion ketyl kali có màu xanh đậm, ký hiệu là A (Hình 14.45). Sau đó nước proton
hóa ketyl A đến hydroxyl hóa gốc B nếu còn vết nước. Ngoài ra kali khử B thông qua
một điện tử còn lại chuyển đến hợp chất hữu cơ kali đã thế hydroxy C. C ngay lập tức
hỗ biến cho potassium alkoxide D. Khi tất cả nước đã được dung hết, không ketyl A
mới hình thành nào có thể được proton hóa để màu xanh của nó thể hiện là việc làm
khô kết thúc.
Dissolving metals initially convert aldehydes, ketones, and esters into radical
anions. Subsequently, proton donors may react with the latter, which leads to neutral
radicals. This mode of reaction is used, for example, in the drying of THF or ether
with potassium in the presence of the indicator benzophenone. Potassium and
benzophenone react to give the deep-blue potassium ketyl radical anion A (Figure
14.45).Water then protonates ketyl A to the hydroxylated radical B as long as traces of
water remain. Further potassium reduces B via another electron transfer to the
hydroxysubstituted organopotassium compound C. C immediately tautomerizes to the
potassium alkoxide D. Once all the water has been consumed, no newly formed ketyl
A can be protonated so that its blue color indicates that drying is complete.
Trong việc làm khô THF hay ete (hình 14.45), trình tự keton → ketyl → gốc
hydroxy → hợp chất cơ kim loại được hydroxy hóa → alkoxide là 1 trong quá trình
không theo hướng chuyển đổi tất cả các keton thành “sản phẩm”. Phản ứng mô tả
trong hình 14.46 có đặc điểm tương tự trình tự các bước như hình 14.45 (và có như
vậy mới không cần phải thảo luận về cơ chế của chúng một lần nữa). Tuy nhiên, trong
phản ứng của hình 14.46, phản ứng có hướng diễn ra để hoàn toàn cho đến khi tất cả

các keton đã được dung hết. Lý do cho điều này là: nó là mục đích của phản ứng để
khử keton thành alcohol. Chất nền trong hình 14.46 là một cyclohexanone có cấu trạng
1
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
bền và tác nhân khử là natri, chất mà tan được trong isopropanol. Đóng vai trò kép,
dung mơi này cũng hoạt động như một nguồn proton. Vì nguồn cung cấp proton này
khơng giới hạn trong trường hợp này, tất cả các keton được chuyển thành alkoxide.
In the drying of THF or ether (Figure 14.45), the sequence ketone → ketyl →
hydroxylated radical → hydroxylated organometallic compound → alkoxide is of
course not intended to convert all the ketone into “product.” The reaction depicted in
Figure 14.46 features the same sequence of steps as Figure 14.45 (and there is thus no
need to discuss their mechanism again). In the reaction of Figure 14.46, however, the
reaction is intended to run to completion until all of the ketone has been consumed.The
reason for this is that it is the purpose of this reaction to reduce the ketone to the
alcohol.The substrate in Figure 14.46 is a conformationally fixed cyclohexanone and
the reducing agent is sodium, which dissolves in isopropanol. Playing a dual role, this
solvent also acts as a proton source. Since the supply of this proton source is unlimited
in this case, all of the ketone is converted into alkoxide.
O
OH
K
K
K
K
+
O
O
5 cấu trúc cộng
hưởng khác
tạo màu xanh dương khi

không có nước
A
B C
D
OH
O
H
K
không màu khi có nước
H
+ H
2
O
- K
OH
2
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
Hình 14.45. Về mặt hóa học của việc làm khô THF hay ete với kali và
benzophenone là đặc điểm của sự khử keton → ketyl và phản ứng bẫy của ketyl với
lượng nước còn lại.
Fig. 14.45. Chemistry of the drying of THF or ether with potassium and
benzophenone featuring the ketone → ketyl reduction and the trapping reaction of the
ketyl with residual water.
O
tert -Bu
Na
OH
tert - Bu
H
O

tert - Bu
Na, iPrOH
in iPrOH
qua
Na
O
tert -Bu
Na
iPrOH,
- Na
OiPr
tert - Bu
OH
Na
tert - Bu
OH
Na
A
B
Söï theá ñònh höôùng xích ñaïo
H
Hình. 14.46. Sự khử chọn lọc xuyên lập thể của một cyclohexanone với natri hòa
tan.
Fig. 14.46. Diastereoselective reduction of a cyclohexanone with dissolving
sodium.
Thật thú vị, sự khử thể hiện trong hình 14.46 thì chọn lọc xuyên lập thể cao. Chỉ có
cấu hình trans của cyclohexanol được hình thành, nghĩa là, alcol ở vị trí xích đạo. Như
vậy mức độ chọn lọc xuyên lập thể cao không thể đạt được với tác chất chuyển
hydride (xem hình 8.8).
Interestingly, the reduction shown in Figure 14.46 is highly diastereoselective. Only

the trans-configured cyclohexanol is formed, that is, the equatorial alcohol. Such a
3
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
level of diastereoselectivity cannot be achieved with hydride transfer reagents (cf.
Figure 8.8).
Sự chọn lọc xuyên lập thể của sự khử được mô tả trong hình14.46 được xác định
khi gốc hydroxy hóa A được khử thành cơ natri đã hydroxyl hóa B. Đối với sự sắp xếp
trong không gian, nhóm OH xem như là ở một vị trí giả xích đạo của nguyên tử C hoá
trị ba và ở mức độ vừa đủ để pyramidal hóa ở trung tâm gốc của vòng cyclohexyl của
chất trung gian A. Do đó, các electron không ghép cặp ở nguyên tử C đó chiếm một
AO giả định hướng trục. Dạng hình học ưa thích này được hướng đến và chắc chắc
một lần và cho tất cả với việc chuyển điện tử thứ hai. Nó đưa đến tăng những hợp chất
cơ natri B. B đồng phân hóa ngay lập tức để đủ tạo alkoxide natri xích đạo.
The diastereoselectivity of the reduction depicted in Figure 14.46 is determined
when the hydroxylated radical A is reduced to the hydroxylated organosodium
compound B. For steric reasons, the OH group assumes a pseudo-equatorial position
in the trivalent and moderately pyramidalized C atom of the radical center of the
cyclohexyl ring of intermediate A. Consequently, the unpaired electron at that C atom
occupies a pseudo–axially oriented AO. This preferred geometry is fostered and settled
once and for all with the second electron transfer. It gives rise to the organosodium
compound B. B isomerizes immediately to afford the equatorial sodium alkoxide.
Trong phản ứng của các hợp chất cacbonyl khác so với những thể hiện trong hình
14.45 và 14.46 với các kim loại không đáng kể, ban đầu, các ketyl được hình thành tốt.
Tuy nhiên, các ketyl Mg của acetone (hình 14.47) thì tính sắp xếp trong không gian ít
chướng ngại lập thể hơn nhiều so với ketyl K của benzophenone (hình 14.45). Do đó,
chất trước dime hóa trong khi chất sau thì không.
In reactions of carbonyl compounds other than the ones shown in Figures 14.45 and
14.46 with nonprecious metals, initially, ketyls are formed as well. However, the Mg
ketyl of acetone (Figure 14.47) is sterically much less hindered than the K ketyl of
benzophenone (Figure 14.45). The former therefore dimerizes while the latter does

not.
4
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
O
OH OH
H
2
O
O
Mg
O
O
O
Mg
Mg
2
qua
Mg (+ xuùc taùc hoaëc stoich.HgCl
2
); H
2
O
O O
Mg
2
-Mg(OH)
2
Hình 14.47. Sự dime hóa khử của acetone (sự ghép cặp pinacol).
Fig. 14.47. Reductive dimerization of acetone (pinacol coupling).
Muối magnesium của glycol được hình thành như vậy. Nó sinh ra 1 glycol với tên

thường pinacol khi làm sạch với acid yếu. Do đó, loại nối khử này của các hợp chất
cacbonyl gọi là sự ghép cặp pinacol.
The magnesium salt of glycol is thus formed. It yields a glycol with the trival name
pinacol upon workup with weak acid. Hence, this kind of reductive coupling of
carbonyl compounds is called pinacol coupling.
Các hợp chất cacbonyl cũng có thể trải qua một sự nối khử với titan hóa trị thấp có
nghĩa là, các hợp chất titan, trong đó Ti chiếm một số oxy hóa giữa 0 và +2 (hình
14.48). Tùy thuộc vào nhiệt độ, các sản phẩm khác nhau được hình thành. Sự nối
pinacol xảy ra ở nhiệt độ thấp và dẫn đến một muối đơn kim loại dị vòng (như hình
14.49 [dòng đầu]) hoặc tạo một muối hai kim loại mạch hở (không được thể hiện) của
một glycol. Glycol có thể được cô lập sau khi loại sạch nước.
Carbonyl compounds also can undergo a reductive coupling with so-called
lowvalent titanium, that is, titanium compounds in which Ti possesses an oxidation
number between 0 and +2 (Figure 14.48). Depending on the temperature, different
products are formed. A pinacol coupling occurs at low temperature and leads to a
heterocyclic monometal salt (as shown in Figure 14.49 [top]) or to an acyclic dimetal
salt (not shown) of a glycol. The glycol can be isolated after aqueous workup.
Tầm quan trọng đặc biệt của sự nối pinacol Ti-trung gian của các hợp chất cacbonyl
là phản ứng đóng vòng nội phân tử thành công với hiệu suất rất cao (ví dụ, hình 14.48,
dòng đầu). Các vòng với kích cỡ từ 3 đến hơn 20 nguyên tử C có thể được hình thành
cũng có hiệu suất tốt. Các phản ứng kết nối chỉ có một bất lợi, cụ thể là các glycol
5
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
được hình thành mà không có chọn lọc xuyên lập thể đơn giản. Đó là, chúng được
hình thành như là hỗn hợp của đồng phân xuyên lập thể. Sự kết nối được thể hiện
trong hình 14.48, ví dụ, hiệu suất dihydroxyl hóa cis-và trans- vòng 14 cạnh với 1 tỷ lệ
30 : 70.
The special significance of the Ti-mediated pinacol coupling of carbonyl
compounds is that intramolecular ring-closure reactions succeed with outstanding
yields (e.g., Figure 14.48, top). Rings with sizes from 3 to more than 20 C atoms can

be formed equally well.These coupling reactions have only one disadvantage, namely,
that the glycols are formed without simple diastereoselectivity. That is, they are
formed as mixtures of diastereoisomers. The coupling shown in Figure 14.48, for
example, yields the cis- and trans-dihydroxylated 14-membered rings in a 30 : 70 ratio.
Ở nhiệt độ cao hơn, các hợp chất cacbonyl tương tự và cùng "titan có hóa trị thấp"
sinh ra anken thay vì glycol. Hợp chất dicarbonyl vòng hóa theo các điều kiện cho
cycloalkene (ví dụ, hình 14.48, dòng dưới cùng). Đây là loại ghép nối khử được gọi là
một phản ứng McMurry. Như với sự hình thành glycol Ti-trung gian, phản ứng này
thường không phải là chọn lọc xuyên lập thể. Ví dụ, các cycloalkene 14-cạnh của hình
14.48 được hình thành với một tỷ lệ 10: 90 cis: trans.
At higher temperatures, the same carbonyl compounds and the same “low-valent
titanium” yield alkenes instead of glycols. Dicarbonyl compounds cyclize under these
conditions giving cycloalkenes (e.g., Figure 14.48, bottom). This type of reductive
coupling is called a McMurry reaction. As with the Ti-mediated glycol formation, this
reaction generally is not diastereoselective. The 14-membered cycloalkenes of Figure
14.48, for example, are formed in a 10 : 90 cis : trans ratio.
Chọn lọc xuyên lập thể đối với sự hình thành glycol Ti-trung gian và anken từ
dialdehyde của hình 14.48 thì khá khác nhau. Tuy nhiên, các trung gian Ti glycolate
của cách ghép nối đầu tiên sẽ được chuyển đổi thành các anken của cách ghép nối thứ
hai sau khi làm nóng. Dù sao sự khác biệt của chọn lọc xuyên lập thể thu được vẫn
phù hợp nhất với một phần cơ chế của phản ứng McMurry thể hiện trong hình 14.49.
The diastereoselectivities for the Ti-mediated glycol vs alkene formations from the
dialdehyde of Figure 14.48 are rather different. Yet, the Ti glycolate intermediates of
the first coupling mode are converted into the alkenes of the second coupling mode
upon heating. That nonetheless this discrepancy of diastereoselectivities is observed is
6
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
in perfect agreement with the mechanism of the part of the McMurry reaction shown
in Figure 14.49.
OH

OH
OH
OH
O
O
14
14
14
14
14
+
trans
70 : 30
cis
nhieät ñoä thaáp hôn
+
TiCl
3
(prereduced by Zn/Cu)
transcis
10 : 90
nhieät ñoä cao hôn
Hình 14.48. Nối khử của một hợp chất dicarbonyl đủ điều kiện cho glycol xuyên
lập thể hoặc anken xuyên lập thể (phản ứng McMurry).
Fig. 14.48. Reductive coupling of a dicarbonyl compound to afford diastereomeric
glycols or diastereomeric alkenes (McMurry reaction).
Hãy nhớ rằng khi proton hóa, các titanium glycolate A và B của hình 14.49 cho-
trans và cis-diol, tương ứng. Vì vậy, theo hiệu suất tương đối được đưa ra trong hình
14.48, các glycolate A và B có lẽ được hình thành trong tỷ lệ 30:70. Ở nhiệt độ đủ cao,
cùng sự phân hủy glycolate thông qua sự đồng ly của một trong các liên kết C ¬O của

chúng. Cả hai glycolate phản ứng theo cách này để cùng tạo một gốc trung gian C. Chỉ
liên kết C¬O bên tái trong gốc này cũng đứt theo kiểu đồng ly, và sự ghép nối quay
dẫn đến sự hình thành liên kết đôi C=C của sản phẩn anken. Sự quay xung quanh liên
kết C¬C(O) trong chất trung gian C cơ bản là tự do. Điều này giải thích tại sao anken,
sản phẩm McMurry, không được tạo thành lập như là một đồng phân lập thể tinh khiết
và tại sao cấu hình liên kết đôi của nó thì độc lập với cấu trúc lập thể của titanium
glycolate hiện diện ban đầu.
Remember that upon protonation, the titanium glycolates A and B of Figure 14.49
furnish the trans- and cis-diols, respectively. Therefore, according to the relative yields
given in Figure 14.48, these glycolates A and B must be formed in a 30 : 70 ratio. At
7
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
sufficiently high temperatures, the same glycolates decompose via the homolytic
cleavage of one of their C¬O bonds. Both glycolates react in this fashion to deliver
one and the same radical intermediate C. The only C¬O bond left in this radical also
breaks homolytically, and spin pairing leads to the formation of the C“C double bond
of the resulting alkene. The rotation about the C¬C(O) bond in the intermediate C is
essentially free. This explains why the alkene, the McMurry product, is not formed as
a pure stereoisomer and why its double bond configuration is independent of the
stereostructure of the initially present titanium glycolates.
Ngay cả nhóm C=O của ester (hình 14.50, dòng trên) và amide (hình 14.50, dòng
cuối) có thể trải qua phản ứng McMurry nội phân tử với nhóm ketone carbonyl nếu
chúng thể hiện “titanium hóa trị thấp” được điều chế theo nhiều cách khác nhau không
đáng kể. Cơ chế của các phản ứng này đúng với cơ chế của sự ghép aldehyde/
aldehyde (hình 14.48 và 14.49).
Even C=O groups of esters (Figure 14.50, top) and amides (Figure 14.50, bottom)
can undergo intramolecular McMurry reactions with ketone carbonyl groups if they
are exposed to “low-valent titanium” prepared in a slightly different way. The
mechanism of these reactions corresponds by and large to the mechanism of the
aldehyde/ aldehyde coupling (Figures 14.48 and 14.49).

Sự vòng hóa McMurry được thể hiện trong hình 14.50 thì hấp dẫn từ quan điểm
tổng hợp. Sản phẩm vòng hóa B của ketoester A là một enol 10 cạnh.
The McMurry cyclizations shown in Figure 14.50 are quite interesting from a
synthetic point of view. The cyclization product B of ketoester A is a 10-membered
enol.
8
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
O
TiL
n
O
O
O
TiL
n
10 : 90
O
TiL
n
O
A
B
C
70 : 30
+
+
" TiO
2
"
Hình 14.49. Cơ chế của phản ứng McMurry. Dị vòng monotitanium glycolate A và

B hoặc dititanium glycolate tương tự phân ly ở nhiệt độ cao hơn bằng sự dị ly của 1
trong các liên kết C¬O của chúng và hình thành gốc trung gian C. Alkene được hình
thành bằng sự cắt liên kết C¬O thứ 2. Alkene này thì không thu được như là 1 đồng
phân lập thể đơn bởi vì sự quay tự do xung quanh liên kết C¬C(O) trong gốc trung
gian C. Chú ý rằng alkene được hình thành với sự chọn lọc cis, trans thì độc lập về cấu
hình với titanium glycolate trước đó.
Fig. 14.49. Mechanism of the McMurry reaction. The heterocyclic monotitanium
glycolates A and B or analogous dititanium glycolates decompose at higher
temperatures via heterolytic cleavage of one of their C¬O bonds and form the radical
intermediate C. The alkene is formed by cleavage of the second C¬O bond. This
alkene is not obtained as a single stereoisomer because of the free rotation about the
C¬C(O) bond in the radical intermediate C. Note that the alkene is formed with a
cis,trans-selectivity that is independent of the configuration of the titanium glycolate
precursor(s).
9
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
O
O
MeO
A
TiCl
3
(được sinh ra
MeO
làm sạch với
H
3
O/
O
với LiAlH

4
)
B
C
D
N
R
2
O
R
1
O
H
TiCl
3
(xúc tác),
Zn (stoich.),
Me
3
SiCl (stoich.)
N
R
1
R
2
H
Hình 14.50. Điểm qua các phản ứng McMurry: ghép cặp ketone/ester (trên) và
ghép cặp ketone/amide (dưới).
Fig. 14.50. Crossed McMurry reactions: ketone/ester coupling (top) and
ketone/amide coupling (bottom).

Eter. Nó có thể bị thủy phân bằng acid cho ketone C, ketone C có thể là sản phẩm
của 1 phản ứng McMurry. Sự vòng hóa của ketoamide D minh họa 1 trong những tổng
hợp hay nhất của các 2,3-disubstituted indole (indole 2 nhóm thế) (tổng hợp Fürstner
indole).
Ether. It can be hydrolyzed by acid to give ketone C, which itself cannot be the
product of a McMurry reaction. The cyclization of ketoamide D illustrates one of the
most versatile syntheses of 2,3-disubstituted indoles (Fürstner indole synthesis).
Các ester carboxylic cũng có thể được khử với natri hòa tan (hình 14.51). Rất nhiều
sản phẩm khác nhau thu được tuỳ thuộc vào việc khử được thực hiện trong ethanol hay
xylene. Phản ứng của ester với natri trong ethanol được gọi là phản ứng Bouveault-
Blanc. Trước khi phát hiện ra phức hydrua kim loại, phản ứng này là phương pháp
duy nhất cho sự khử este với rượu. Diester thể hiện trong hình 14.51 tạo ra một diol
theo cách này.
Carboxylic esters also can be reduced with dissolving sodium (Figure 14.51). Very
different products are obtained depending on whether the reduction is carried out in
ethanol or xylene. The reaction of esters with sodium in ethanol is referred to as the
Bouveault–Blanc reaction. Prior to the discovery of complex metal hydrides, this
10
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
reaction was the only method for the reduction of esters to alcohols. The diester shown
in Figure 14.51 produces a diol in this way.
Cơ chế của sự khử Bouveault–Blanc được thể hiện trong dòng 1 và 2 của hình
14.51. Nó bắt đầu với chuỗi ester → gốc anion C → gốc hydroxyl D → hợp chất cơ
natri hydroxyl hóa B → hemiacetal anion A. Chuỗi này hoàn toàn tương tự với chuỗi
ketone → ketyl → gốc hydroxyl A → hợp chất cơ natri hydroxyl hóa B → natri
alkoxide xuất hiện trong sự khử 1 ketone với Na trong iPrOH (hình 14.46).
The mechanism of the Bouveault–Blanc reduction is shown in rows 1 and 2 of
Figure 14.51. It starts with the sequence ester → radical anion C → hydroxylated
radical D → hydroxylated organosodium compound B → hemiacetal anion A. This
sequence is completely analogous to the sequence ketone → ketyl → hydrox-ylated

radical A → hydroxylated organosodium compound B → sodium alkoxide that occurs
in the reduction of a ketone with Na in iPrOH (Figure 14.46).
Chất trung gian A của sự khử Bouveault–Blanc trong hình 14.51 không là 1
alkoxide đơn giản nhưng tốt hơn anion của 1 hemiacetal. Tiếp theo, nó phân ly thành 1
anion alkoxide và 1 aldehyde. Trong diễn biến sâu hơn của sự khử Bouveault–Blanc,
aldehyde này bị khử bởi Na/EtOH đúng như là ketone của hình 14.46 được khử bởi
Na/iPrOH.
Intermediate Aof the Bouveault–Blanc reduction of Figure 14.51 is not a simple
alkoxide but rather the anion of a hemiacetal. Accordingly, it decomposes into an
alkoxide anion and an aldehyde. In the further course of the Bouveault–Blanc
reduction, this aldehyde is reduced by Na/EtOH just as the ketone of Figure 14.46 is
reduced by Na/iPrOH.
Cái được gọi là sự ngưng tụ acyloin bao gồm sự khử của ester—và sự khử của
diester cụ thể — với natri trong xylene. Cơ chế phản ứng của sự ngưng tụ này được
thể hiện ở dòng 2–4 của hình 14.51. Chỉ những chất trung gian đầu tiên, gốc anion C,
xuất hiện như là 1 chất trung tốt trong sự khử Bouveault–Blanc. Hiển nhiên, trong
xylene, gốc anion C không thể proton hóa. Kết quả là, nó bền cho đến khi ester thứ 2
cũng lấy 1 electron trong sự hình thành bis(anion gốc) F. Hai gốc trung tâm của F kết
hợp trong bước kế tiếp để tạo natri “glycolate” G. Hợp chất G, dianion của 1
bis(hemiacetal), được chuyển thành 1,2-diketone J bằng sự tách 2 đương lượng natri
alkoxide. Diketone này được chuyển bởi 2 electron lien tiếp của phản ứng chuyển đổi
11
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
thành enediolate I, chất này bền trong xylene cho đến khi nó được chuyển sang enediol
H trong suốt quá trình làm sạch bằng nước có tính acid. Enediol này hỗ biến sau đó
cho 1 hydroxyketone—hay acyloin—E. Sự ngưng tụ acyloin có giá trị đặc biệt bởi vì
phương pháp này cho phép tổng hợp các vòng vừa và lớn với hiệu suất rất tốt mà
không cần kỹ thuật pha loãng.
The so called acyloin condensation consists of the reduction of esters—and the
reduction of diesters in particular—with sodium in xylene. The reaction mechanism of

this condensation is shown in rows 2–4 of Figure 14.51. Only the first of these
intermediates, radical anion C, occurs as an intermediate in the Bouveault–Blanc
reduction as well. In xylene, of course, the radical anion C cannot be protonated. As a
consequence, it persists until the second ester also has taken up an electron while
forming the bis(radical anion) F. The two radical centers of F combine in the next step
to give the sodium “glycolate” G. Compound G, the dianion of a bis(hemiacetal), is
converted into the 1,2-diketone J by elimination of two equivalents of sodium
alkoxide.This diketone is converted by two successive electron transfer reactions into
the enediolate I, which is stable in xylene until it is converted into the enediol H during
acidic aqueous workup. This enediol tautomerizes subsequently to furnish the a-
hydroxyketone—or acyloin—E. The acyloin condensation is of special value because
this method allows for the synthesis of medium and large rings in good yields without
the need for high dilution techniques.
12
AOC 583 592 Trn Th Bộ Lan - 201020
OH
OH
O
O
EtO
EtO
OH
OH
R
O
O
- Na
OEt
R O
H

Et O
H
R OH
EtO
Na
Sửù khửỷ Bouveault-Blanc
Na in
EtOH
Na
via
O
O
EtO
EtO
Na
C
O
OH
EtO
EtO
Na
D
+ EtOH
- Na
OEt
Na trong
Xylon;
H
3
O

ngửng tuù
acyloin
O
OH
10
E
O
O
EtO
EtO
Na
Na
O
O
EtO
EtO
Na
Na
10
F
G
10
sửù hoó bieỏn
O
O
10
O
O
10
- Na

OEt
O
O
10
Na
Na
Na
Na
Na
H
3
O
+
Hỡnh 14.51. S kh ca 1 ester carboxylic vi natri hũa tan. Nhỏnh ca con ng
kh trong s hin din (BouveaultBlanc reduction) v khụng hin din (acyloin
condensation) ca proton.
Fig. 14.51. Reduction of a carboxylic ester with dissolving sodium. Branching of
the reduction paths in the presence (BouveaultBlanc reduction) and absence (acyloin
condensation) of protons.
14.4.3 S kh cỏc dn xut ca acid carboxylic thnh cỏc alcohol hoc amine
14.4.3 Reductions of Carboxylic Acid Derivatives to Alcohols or Amines
Dng phc cht hoc hũa tan ca hydrua kim loi trung tớnh thng c s dng
kh cỏc dn xut ca axit cacboxylic thnh ru hoc cỏc amin. Cỏc tỏc nhõn kh
chun cho s chuyn i quan trng nht c th hin trong Bng 14.6. y ,
cỏc tỏc nhõn khỏc nhau cng c lit kờ cho s kh cỏc cht dn xut axit cacboxylic
thnh aldehyde. Cỏch th hai ca s kh ó c tho lun ti mc 6.5.2.
13
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
Complex or soluble neutral metal hydrides are usually employed for the reduction
of carboxylic acid derivatives to alcohols or amines. The standard reagents for the

most important transformations are shown in Table 14.6. For completeness, various
reagents also are listed for the reduction of carboxylic acid derivatives to aldehydes.
The latter mode of reduction was discussed in Section 6.5.2.
Cơ chế khử bằng LiAlH
4
của ester cacboxylic thành rượu (Hình 14.52) có thể dễ
dàng hiểu được dựa trên các cuộc thảo luận ở mục 6.5.1. Một chất trung gian tứ diện A
được hình thành bằng cách cộng một ion hydride vào ester. Chất trung gian A phân ly
nhanh hơn so với nó được hình thành, sang 1 dạng aldehyde và 1 lithium alkoxide.
Aldehyde là một chất thân điện tử tốt hơn so với ester còn lại, và do đó aldehyde bị tấn
công nhanh hơn bởi tác nhân khử so với ester. Do đó, LiAlH
4
khử hiệu quả ester thành
rượu mà không cần 1 cách quét từ từ aldehyde trong quá trình này.
The mechanism of the LiAlH
4
reduction of carboxylic esters to alcohols (Figure
14.52) can be readily understood based on the discussions of Section 6.5.1. A
tetrahedral intermediate A is formed by addition of a hydride ion to the ester.
Intermediate
Bảng 14.6. Tổng quát của sự khử dẫn xuất acid carboxylic thành Alcohol, Amine,
hay Aldehyde
Table 14.6. Survey of Reductions of Carboxylic Acid Derivatives to Alcohols,
Amines, or Aldehydes
Sự khử Tác nhân điển hình thường được dùng
R
1
O
X
1)

R
1
OH
Đối với X = OR: LiAlH ; DIBAL
2)
trong
THF hay Et
2
O
Đối với X = OH: BH
3
3)
; LiAlH
4
R
1
O
Đối với X = Cl: NaBH ; LiAlH(Otert- Bu)
3
Đối với X = NMe-OMe: LiAlH
4
; DIBAL
Đối với X = NMePh: add ¼ LiAlH
4
Đối với X = OR: 1 DIBAL trong toluene
hay hexane hoặc CH
2
Cl
2
14

AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
R O
NH
2
R
NH
2
R
1
O
NHR
2
R
1
NHR
2
R
1
O
NR
2
R
3
R
1
NR
2
R
3
4)

LiAlH
4
; DIBAL
R
1
N
R
1
NH
2
LiAlH
4
; H
2
, NH
3
, Pd/C
R
1
O
1 DIBAL trong toluene hay hexane hoặc
CH
2
Cl
2
1
Sự khử Bouveault–Blanc, ngày nay không được sử dụng phổ biến ngoại trừ sự khử chọn lọc hóa
học của X = OR trong sự hiện diện của X = OH.

2
Tác nhân hay dùng cho sự khử của ester α,β –không no thành allyl alcohol.
3
Có thể được sử dụng chỉ khi chất nền không chứa liên kết C=C hoặc C≡C; khử acid carboxylic (X
= OH) chọn lọc hóa học trong sự hiện diện của ester carboxylic acid (X = OR).
4
Chỉ một vài amide bậc 3 đặc biệt có thể được khử thành alcohol, ví dụ với superhydride.
1
Bouveault–Blanc reduction, not commonly used nowadays except for the chemoselective
reduction of X = OR in the presence of X = OH.
2
Preferred reagent for the reduction of a,b-unsaturated esters to allyl alcohols.
3
Can be employed only if the substrate does not contain C=C or C≡C bonds; reduces carboxylic
acids (X = OH) chemoselectively in the presence of carboxylic acid esters (X = OR).
4
Only a few special tertiary amides can be reduced to alcohols, e.g., with superhydride.
Một cơ chế tương tự có tác dụng trong sự khử este cacboxylic với DIBAL (hình
14.53). Một chất trung gian tứ diện A được hình thành bằng cách cộng một liên kết
Al¬H của tác nhân khử vào liên kết C=O của ester. Chất trung gian tứ diện A này
không nhất thiết phải phân hủy ngay thành một aldehyde và ROAl (iBu)
2
. Trong dạng
không phân cực trung bình A chắc chắn bị phân hủy rất chậm. Trong thực tế, ở nhiệt
độ rất thấp A vẫn không thay đổi cho đến khi nó bị proton hóa thành 1 hemiacetal
trong suốt làm sạch với nước. Sự tách nước thứ hai cho các aldehyde.
A similar mechanism is operative in the reduction of carboxylic esters with DIBAL
(Figure 14.53). The tetrahedral intermediate A is formed by addition of an Al¬H bond
of the reducing agent to the ester C=O bond. This tetrahedral intermediate A does not
15

AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
necessarily decompose immediately to an aldehyde and ROAl(iBu)
2
. In nonpolar
media A definitely decomposes quite slowly. In fact, at very low temperatures A
remains unchanged until it is protonated to a hemiacetal during aqueous workup. The
latter eliminates water to give the aldehyde.
R
1
C
R
2
O
O
slow
R
1
C O
R
2
O
H
Li
+
Al
Li
R
1
C
R

2
O
O
H
Al
A
B
AlH
Li
R
2
O
LiH
+
+
Al
R
1
C
O
H
nhanh hôn söï
hình thaønh A
nhanh
R
1
C
H
O
H

Li
+
Al
Li
R
1
C
H
O
H
Al
Hình 14.52. Cơ chế của sự khử ester carboxylic bằng LiAlH
4
thành alcohol thông
qua aldehyde.
Fig. 14.52. Mechanism of the LiAlH
4
reduction of carboxylic esters to alcohols via
aldehydes.
Tuy nhiên, trong các dung môi phân cực, chất trung gian tứ diện A của hình 14.53
phân hủy nhanh hơn nó được sinh ra, với sự hình thành của 1 aldehyde và ROAl(iBu)
2
.
Hiệu quả hòa tan này được giải thích trong hình 14.53, sử dụng THF như là 1 chất
mẫu. Chất trung gian tứ diện A gồm 1 nguyên tố Al hóa trị (III) và dạng phức hợp 1
acid Lewis–bazơ Lewis với dung môi. Chất trung gian A vì vậy được chuyển thành
phức aluminate B, phức này gồm Al hóa trị (IV). Nguyên tử Al trong A được liên kết
với chỉ 1 nguyên tố O trong nhóm cacbonyl của ester. Trong phức B, nguyên tử Al vẫn
liên kết với nguyên tử O tương tự, nhưng nó cũng liên kết yếu với một phân tử THF.
Liên kết giữa Al và nguyên tử O có nguồn gốc từ các ester thì mạnh hơn trong A so

với trong B vì phần phụ tiếp xúc với THF ở tiếp sau. Liên kết Al-O do đó gãy tương
đối dễ dàng trong B và dẫn đến một tình huống trong đó aldehyde được hình thành
nhanh hơn từ B so với một chất trung gian tứ diện A được hình thành từ DIBAL và
ester. Aldehyde đã hình thành và ester vẫn chưa bị thiêu hủy vì thế sự cạnh tranh cho
16
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
DIBAL còn lại, và aldehyde thắng vì tính thân điện tử của nó cao hơn. Vì vậy, sự khử
DIBAL của ester cacboxylic trong các dung môi phân cực đi theo "tất cả các cách" để
tạo thành rượu.
In polar solvents, however, the tetrahedral intermediate A of Figure 14.53
decomposes faster than it is generated, with formation of an aldehyde and ROAl(iBu)
2
.
This solvent effect is explained in Figure 14.53, using THF as an example. The
tetrahedral intermediate A contains a trivalent Al and forms a Lewis acid–Lewis base
complex with the solvent. The intermediate A is thus converted into the aluminate
complex B, which contains tetravalent Al. The Al atom in A is bonded to only one O
atom, which used to be the carbonyl oxygen of the ester. In complex B, the Al atom
still binds to the same O atom, but it also binds weakly to a THF molecule. The bond
between Al and the O atom that originated from the ester is stronger in A than in B
because of the additional contact with THF in the latter. The Al¬O bond thus breaks
relatively easily in B and gives rise to a situation in which the aldehyde is formed
faster from B than the tetrahedral intermediate A is formed from DIBAL and the
ester.The already formed aldehyde and the still unconsumed ester therefore compete
for the remaining DIBAL, and the aldehyde wins because of its higher
electrophilicity.Therefore,DIBAL reductions of carboxylic esters in polar solvents go
“all the way” to the alcohol.
17
AOC 583 592 Trn Th Bộ Lan - 201020
C

R
2
O
OR
1
H
AliBu
2
O
C
R
2
O
OR
1
C
R
2
O
OR
1
H
AliBu
2
O
H AliBu
2
C OR
1
H

C
H
OR
1
H
AliBu
2
BA
R
2
O AliBu
2
nhanh
R
2
O AliBu
2
R
2
O
-
+
AliBu
2
O
O
+
nhanh hụn sửù
hỡnh thaứnh cuỷa A/B
chaọm

nhanh hụn sửù
hỡnh thaứnh cuỷa A
Fig. 14.53. Mechanism of the DIBAL reduction of carboxylic esters to aldehydes
and further to alcohols. In nonpolar solvents the reaction stops with the formation of
the tetrahedral intermediate A. During aqueous workup, A is converted into the
aldehyde via the hemiacetal. In polar solvents, however, the tetrahedral intermediate A
quickly decomposes forming the aldehyde via complex B. In the latter situation the
aldehyde successfully competes with unreacted ester for the remaining DIBAL. The
aldehyde is reduced preferentially, since the aldehyde is the stronger electrophile, and
it is converted into the alcohol.
Fig. 14.53. Mechanism of the DIBAL reduction of carboxylic esters to aldehydes
and further to alcohols. In nonpolar solvents the reaction stops with the formation of
the tetrahedral intermediate A. During aqueous workup, A is converted into the
aldehyde via the hemiacetal. In polar solvents, however, the tetrahedral intermediate A
quickly decomposes forming the aldehyde via complex B. In the latter situation the
aldehyde successfully competes with unreacted ester for the remaining DIBAL. The
aldehyde is reduced preferentially, since the aldehyde is the stronger electrophile, and
it is converted into the alcohol.
18
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
Có một kiểu khử ester → rượu mà người ta sử dụng DIBAL (trong một dung môi
phân cực) nhiều hơn là LiAlH
4
(trong eter của THF). Sự khử này là sự khử của các
ester α,β-bất bão hòa với rượu allyl (ví dụ trong hình 14.54). Phản ứng của loại chất
nền này với LiAlH
4
đôi khi dẫn đến sự khử một phần của liên kết đôi C=C thành một
liên kết đơn C¬C bằng sự cộng để cho sự chuyển đổi mong muốn ¬C(=O)OR →
¬CH

2
OH.
There is one type of ester →alcohol reduction for which one always employs
DIBAL (in a polar solvent) rather than LiAlH4 (in ether of THF). This reduction is the
reduction of a,b-unsaturated esters to allyl alcohols (example in Figure 14.54). The
reaction of this kind of substrate with LiAlH
4
sometimes results in a partial reduction
of the C=C double bond to a C¬C single bond in addition to the desired transformation
¬C(=O)OR → ¬CH
2
OH.
O
O
OMe
O
DIBAL (2 N),
Et
2
O
O
O
OH
Hình 14.54. Khử 1 ester α,β-bất bảo hòa bằng DIBAL thành 1 alcol allylic. (Hình
9.11 thể hiện sự điều chế 1 chất)
Fig. 14.54. DIBAL reduction of an a,bunsaturated ester to an allylic alcohol. (See
Figure 9.11 for a preparation of the substrate.)
Hai tác nhân khử được đề cặp khá nhiều trong phần—LiAlH
4
và DIBAL—cũng là

các tác nhân chọn lựa cho sự khử nitrile (hình 14.55). Các chi tiết cơ chế của các phản
ứng này có thể được thu thập từ các con số, và kết quả có thể được tóm tắt như sau.
The two reducing agents considered so far in this section—LiAlH
4
and DIBAL—
also are the reagents of choice for the reduction of nitriles (Figure 14.55). The
mechanistic details of these reactions can be gathered from the figure, and the result
can be summarized as follows.
19
Sản phẩm
của sự khử
Nitrile với
LiAlH
4

và DIBAL
Products of
the
Reduction of
Nitriles
with LiAlH
4

and DIBAL
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
• Khử nitrile với LiAlH
4
tạo iminoalanate B thông qua iminoalanate
A. Làm sạch bằng thủy phân có thể cho amine.
• Khử nitrile với DIBAL có thể ngưng ở giai đoạn của iminoalane C.

Thủy phân iminoalane cho aldehyde. Iminoalane C cũng có thể
được phản ứng —chậm hơn—với 1 đương lượng khác của DIBAL
cho aminoalane D. Hiệu suất sau cùng của amine có sự cộng của
nước.
• The reduction of nitriles with LiAlH
4
leads to iminoalanate B via
iminoalanate A. The hydrolytic workup affords an amine.
• The reduction of nitriles with DIBAL can be stopped at this stage
of the iminoalane C. The hydrolysis of this iminoalane gives the
aldehyde. The iminoalane C also can be reacted—more slowly—
with another equivalent of DIBAL to the aminoalane D. The latter
yields the amine upon addition of water.
LiAlH
4
hay DIBAL khử carboxylic amide ở nhiệt độ thấp chỉ thu được trong giới
hạn aldehyde sau khi làm sạch với nước (Hình 14.56). Việc làm này đáng tin cậy nhất,
theo hình 6.33, nếu các amide là amide Weinreb. Ở nhiệt độ cao hơn, việc xử lý các
amide cacboxylic với LiAlH
4
hay DIBAL kết quả cho các amine. Do đó, amide N, N-2
lần thế cho các amin bậc 3, amide 1 lần thế cho amin bậc 2, và amide không thế cho
các amin bậc 1 (Hình 14.56).
LiAlH
4
or DIBAL reduces carboxylic amides at low temperatures only to such an
extent that aldehydes are obtained after aqueous workup (Figure 14.56). This works
most reliably, according to Figure 6.33, if the amides are Weinreb amides. At higher
temperatures, the treatment of carboxylic amides with either LiAlH
4

or DIBAL results
in amines. Accordingly, N,N-disubstituted amides give tertiary amines,
monosubstituted amides give secondary amines, and unsubstituted amides give
primary amines (Figure 14.56).
Đáng kể là tất cả năng suất khử amin sau cùng tốt hơn rượu. Điều này là do đường
phân hủy chủ yếu của các chất trung gian tứ diện hình thành ban đầu. Cụ thể, các chất
trung gian tứ diện B và D được hình thành ở dạng amide.
20
AOC 583– 592 Trần Thị Bé Lan - 201020
It is noteworthy that all of the latter reductions yield amines rather than alcohols.
This is due to the favored decomposition path of the initially formed tetrahedral
intermediates. Specifically, the tetrahedral intermediates B and D are formed in amide.
Li
C
H
NR
AlH
2
H
Li
C NR
R C N
H
Al
H
H
H
A
Li
AlH

3
+
C
H
OR
+
AliBu
2
H
+
Sự khử
H
2
C
NH
2
R
B
R C N
H
Al
H
H
H
Li
H
3
O
; OH
R C N AliBu

2
H
AliBu
2
H
C
R C
H
N
H
AliBu
2
AliBu
2
D
H
3
O
; OH
H
3
O
Sự thủy phân
Hoặc là
Hoặc
Hình 14.55. Cơ chế của sự khử bằng LiAlH
4
(chất khử hàng đầu) và khử bằng
DIBAL (chất khử kém nhất) của nitrile.
Fig. 14.55. Mechanism of the LiAlH

4
reduction (top) and the DIBAL reduction
(bottom) of nitriles.
Sự khử bằng LiAlH
4
và DIBAL, tương ứng. Sự phân ly của chúng theo ngun tắc
có thể ảnh hưởng đến liên kết C¬O (→ → → amine) hoặc liên kết C¬N (→ → →
alcohol). Có 2 yếu tố đưa ra sự tách liên kết C¬O:
Reductions with LiAlH
4
and DIBAL, respectively. Their decomposition in principle
could affect the C¬O bond (→ → → amine) or the C¬N bond (→ → → alcohol).
There are two factors that provide an advantage for the C¬O bond cleavage:
21
AOC 583 592 Trn Th Bộ Lan - 201020
R
3
NR
2
Li
C
N
OR
1
H
R
3
R
2
Li

Al
C
N
OR
1
H
Al
R
3
R
2
Li
A
B
C OR
1
H
N
R
3
AliBu
2
R
2
C
N
O
R
1
R

3
R
2
Phaỷn ửựng
CH
2
N
R
1
R
3
R
2
LiALH
4
C
N
OR
1
H
AliBu
2
R
3
R
2
O Al
Li
C
N

HR
1
R
3
R
2
C
O Al
iBu
2
iBu
2
LiALH
4
or
DIBAL
DIBAL
toồng coọng
Hỡnh 14.56. Chn lc húa hc ca s kh amine.
Fig. 14.56. Chemoselectivity of the reduction of amines.
22