削減

還元とは、化合物が電子を受け取ることで酸化数が低下する、化学における基本的な反応です。この反応は、カルボニル基をアルコールへ、アシルハロゲン化物をアルデヒドへ、あるいはニトロ基をアミンへと変換するなど、官能基を変化させる有機合成において不可欠です。

還元剤（レダクタント）とは、他の分子に電子（またはヒドリド当量）を供与し、それによってその分子の酸化数を低下させると同時に、その過程で自らが酸化される試薬である。還元剤の選択は、官能基との適合性、反応性、化学選択性、立体選択性、および反応条件といったいくつかの要因に基づいて行われる。リチウムアルミニウムヒドリド（LiAlH₄）のような反応性の高い試薬は、幅広い官能基を無差別に還元する。一方、ホウ水素化ナトリウム（NaBH₄）やDIBAL-Hのような穏やかな代替試薬は、より高い化学選択性を示し、敏感な官能基が存在する場合でも標的を絞った還元を可能にする。 L‑SelectrideやCBS触媒系のような還元剤は、高いエナンチオ選択性を伴うケトンの不斉還元を可能にする。一方、トリス（2-カルボキシエチル）ホスフィン（TCEP）やジチオトレイトール（DTT）は、システイン残基間のジスルフィド結合（S–S）の切断に特に用いられる不可欠な還元剤である。

Products

還元剤としてのアルカリ金属

アルカリ金属（Li、Na、K）は、芳香族環や複素環を還元する（バーチ還元）ことや、エステルを第一級アルコールに還元する（ブヴォー＝ブラン還元）ことのできる、強力な化学量論的還元剤である。取り扱いの危険性やスケーラビリティの制限から、この分野では、エステル還元には金属ヒドリド（NaBH₄、LiAlH₄）を、芳香族化合物の還元には電気化学的手法といった代替手段が採用されるようになってきた。また、アルカリ金属が適さない場合、カルシウムなどのアルカリ土類金属も、還元用途において同様の性能を発揮することが示されている。

還元剤としての水素化物

金属ヒドリド

水素化ナトリウム（NaH）、水素化カリウム（KH）、水素化リチウム（LiH）などの金属水素化物は、脱プロトン化および水素化物転移を通じてエノラート、アルコキシド、その他の反応性中間体を生成するために不可欠な、強力な非求核性塩基および還元剤である。リチウムアルミニウムハイドライド（LiAlH₄）は、最も強力で幅広い用途を持つハイドライド還元剤の一つであり、より穏やかなハイドライド源では還元できないエステル、アミド、カルボン酸、ニトリルなどを還元することができます。 DIBAL-H や Red-Al® などのアルミニウム系試薬は、部分還元を精密に制御することでこの反応性をさらに拡張する一方、トリブチルスズヒドリド（Bu₃SnH）などのスズヒドリドは、ラジカル脱ハロゲン化、脱酸素化、および環化反応に特に適した、独自のラジカル連鎖メカニズムを通じて作用する。

ホウ水素化物

ホウ水素化物は、ホウ素中心からアルデヒド、ケトン、イミン、イミニウムイオンなどの求電子性基質へ求核性水素化物を供給することを特徴とする、汎用性が高く広く使用されている水素化物系還元剤の一種である。ホウ水素化ナトリウム（NaBH₄）はこのクラスで最も多く使用されており、その穏やかな反応性、操作の簡便さ、およびプロトン性溶媒との相容性が評価されている。リチウムアミノボロハイドライド（LAB）試薬は、LiAlH₄に比べて反応性が向上し、安全性も高まっている点で重要な進歩を遂げている。L-/N-/K-Selectride®を含む立体障害および電子修飾されたボロハイドライドは、プロキラルカルボニル中心へのハイドライドの面接近を制御することで、立体選択性および化学選択性を向上させる。シアンボロヒドリドナトリウム（NaBH₃CN）やトリアセトキシボロヒドリドナトリウム（NaBH(OAc)₃）などの特殊な誘導体は、穏やかで官能基に寛容な条件下での選択的な還元アミノ化を可能にすることで、このクラスの有用性をさらに拡大している。ボロハイドライドは、強力な還元剤としても作用します。例えば、Super-Hydride®（トリエチルボロハイドライドリチウム）は、ナトリウムボロハイドライドやリチウムアルミニウムハイドライドよりも強力な還元剤です。

還元剤としてのボラン

9-BBN、カテコールボラン、およびBH₃·THFやBH₃·SMe₂などのボランルイス付加物を含むボラン還元剤は、不飽和結合を横切って付加する（ヒドロボレーション）ために一般的に使用されるヒドリド源である。これらの試薬は、NaBH₄のような従来の求核性ヒドリド試薬では還元が困難な官能基（カルボン酸、アミド、エステル）を還元する際に特に有用である。 9-BBNなどの修飾ボランの立体的な嵩高さは、さらに高い位置選択性およびエナンチオ選択性を可能にし、化学者はある官能基の存在下でも別の官能基を選択的に還元したり、キラルボラン触媒を用いて不斉還元を行ったりすることが可能になります。代表的な反応として、コーリー・バクシ・シバタ還元やミッドランド・アルパイン・ボラン®還元が挙げられます。

還元剤としてのシラン

トリエチルシラン（Et₃SiH）などのシランは、Si–H結合を介してヒドリドを供給し、ルイス酸またはブレンステッド酸触媒と組み合わせて、イオン性ヒドロシリル化を介してカルボカチオン、イミニウムイオン、およびカルボニル化合物を還元するために用いられる。その低毒性、取り扱いの容易さ、および官能基に対する寛容性により、実験室規模および工業規模の還元において、金属ヒドリド試薬に代わるより安全な代替手段として特に魅力的である。

還元剤としてのホスフィン

トリフェニルホスフィン（PPh₃）やトリス（2-カルボキシエチル）ホスフィン（TCEP）などのホスフィン系還元剤は、求電子性基質に非共有電子対を供与することで作用し、強固なP=O結合の形成が熱力学的駆動力として機能する。これらは、ペプチド合成におけるジスルフィド結合の選択的還元や、より広範な有機合成におけるシュタウディンガー還元やミツノブ反応などの反応で広く使用されている。

還元剤としてのチオール

ジチオトレイトール（DTT）やβ-メルカプトエタノール（BME）などのチオール系還元剤は、求核的なチオール-ジスルフィド交換メカニズムを通じてジスルフィド結合を還元し、ペプチドおよびタンパク質化学において、システイン残基を遊離チオール形態に維持するために不可欠である。しかし、その強い臭気、pHへの感受性、および下流の分析への干渉の可能性から、現代のワークフローでは、TCEPのようなホスフィン系代替物質がますます好まれるようになっている。

削減