Birch还原反应

芳香环通过碱金属（ Li, Na, K ）液氨溶液在醇存在下进行1,4-位还原得到非共轭的环己二烯或其他不饱和杂环的反应被称为 Birch还原反应。

吡啶，吡咯和呋喃等杂环都可以在此条件下还原。当芳环上有取代基时，还原反应的区域选择性和取代基的性质有关。普通烯烃在此反应条件下不受影响，但和芳环共轭的烯烃可能会被还原。另外 α,β-不饱和羰基化合物，非端基炔和苯乙烯类化合物都可以被还原。此反应有一些应用限制：富电子的芳香杂环至少要有一个吸电子取代基才能发生反应，因此呋喃和噻吩类化合物如果没有吸电子取代基则不能进行反应。

反应机理

碱金属液氨溶液提供电子，芳环进行单电子转移得到自由基阴离子，然后夺取醇的质子生成自由基，接着自由基再进行一次单电子转移得到碳负离子，再夺取醇的一个质子得到产物。

当芳环上有取代基时，还原反应的区域选择性和取代基的性质有关。如果是供电子取代基（EDG），反应速率比不取代芳环的反应速率慢，生成的产物的取代基部分没有发生还原反应。当取代基是吸电子取代基（EWG）时，结果刚好相反。

给电子取代基：

吸电子取代基：

反应实例

Tetrahedron Lett. 1998, 39, 3075-3078

Chem. Commun.2000, 465-466

J. Am. Chem. Soc.2000, 122, 3811-3820

J. Org. Chem.1997, 62, 1223-1229

Birch还原烷基化反应

Tetrahedron Lett. 2001, 42, 5841-5844

J. Org. Chem.2013, 78, 83-92

J. Org. Chem.2005, 70, 2054-2059

Chem. Eur. J.2008, 14, 1552-1560

2004年，Sugai小组在四氢呋喃（THF）或Et2O中用锂和乙二胺还原芳烃化合物时没有分离出1,4-环己二烯产物，这表明THF可能是锂离子的配体。受此启发，美国匹兹堡大学的Kazunori Koide教授课题组在温和条件下以四氢呋喃为溶剂，利用锂和乙二胺促进了芳烃化合物的Birch还原反应（图1F）。该方法在室温下反应、设备要求低、操作简便、成本低、快速、可规模化、安全性高，而且对富电子和缺电子芳烃都有很好的效果，可称得上是“在任何化学实验室都适用”（注：这是论文中的原话，“accessible to any chemical laboratory”）。【Science, 2021, 374, 741-746】

Arthur Birch (1915-1995)，澳大利亚人，二战期间在牛津大学的Robert Robinson实验室发现了此反应。此反应在避孕药（birth control pills） 等其他很多药物的合成中起到至关重要的作用。

【Birch, A. J. J. Chem. Soc. 1944, 430-436】

参考文献

一、Strategic Applications of Named Reactions in OrganicSynthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Birch reduction, page 60-61.

二、Name Reactions （A Collection of Detailed Reaction Mechanisms）, Jie Jack Li, Birch reduction，page 52-53.