芳香環(huán)通過(guò)堿金屬（ Li, Na, K ）液氨溶液在醇存在下進(jìn)行1,4-位還原得到非共軛的環(huán)己二烯或其他不飽和雜環(huán)的反應(yīng)被稱為 Birch還原反應(yīng)。

吡啶，吡咯和呋喃等雜環(huán)都可以在此條件下還原。當(dāng)芳環(huán)上有取代基時(shí)，還原反應(yīng)的區(qū)域選擇性和取代基的性質(zhì)有關(guān)。普通烯烴在此反應(yīng)條件下不受影響，但和芳環(huán)共軛的烯烴可能會(huì)被還原。另外 α,β-不飽和羰基化合物，非端基炔和苯乙烯類化合物都可以被還原。此反應(yīng)有一些應(yīng)用限制：富電子的芳香雜環(huán)至少要有一個(gè)吸電子取代基才能發(fā)生反應(yīng)，因此呋喃和噻吩類化合物如果沒(méi)有吸電子取代基則不能進(jìn)行反應(yīng)。

反應(yīng)機(jī)理

堿金屬液氨溶液提供電子，芳環(huán)進(jìn)行單電子轉(zhuǎn)移得到自由基陰離子，然后奪取醇的質(zhì)子生成自由基，接著自由基再進(jìn)行一次單電子轉(zhuǎn)移得到碳負(fù)離子，再奪取醇的一個(gè)質(zhì)子得到產(chǎn)物。

當(dāng)芳環(huán)上有取代基時(shí)，還原反應(yīng)的區(qū)域選擇性和取代基的性質(zhì)有關(guān)。如果是供電子取代基（EDG），反應(yīng)速率比不取代芳環(huán)的反應(yīng)速率慢，生成的產(chǎn)物的取代基部分沒(méi)有發(fā)生還原反應(yīng)。當(dāng)取代基是吸電子取代基（EWG）時(shí)，結(jié)果剛好相反。

給電子取代基：

吸電子取代基：

反應(yīng)實(shí)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還原烷基化反應(yīng)

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小組在四氫呋喃（THF）或Et2O中用鋰和乙二胺還原芳烴化合物時(shí)沒(méi)有分離出1,4-環(huán)己二烯產(chǎn)物，這表明THF可能是鋰離子的配體。受此啟發(fā)，美國(guó)匹茲堡大學(xué)的Kazunori Koide教授課題組在溫和條件下以四氫呋喃為溶劑，利用鋰和乙二胺促進(jìn)了芳烴化合物的Birch還原反應(yīng)（圖1F）。該方法在室溫下反應(yīng)、設(shè)備要求低、操作簡(jiǎn)便、成本低、快速、可規(guī)?；踩愿?，而且對(duì)富電子和缺電子芳烴都有很好的效果，可稱得上是“在任何化學(xué)實(shí)驗(yàn)室都適用”（注：這是論文中的原話，“accessible to any chemical laboratory”）?！維cience, 2021, 374, 741-746】

Arthur Birch (1915-1995)，澳大利亞人，二戰(zhàn)期間在牛津大學(xué)的Robert Robinson實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了此反應(yīng)。此反應(yīng)在避孕藥（birth control pills） 等其他很多藥物的合成中起到至關(guān)重要的作用。

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

參考文獻(xiàn)

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.