Riduzione di Luche

La riduzione di Luche, dovuta al chimico francese Jean Louis Luche, prevede che i chetoni α,β-insaturi possano essere convertiti selettivamente in alcoli allilici ovvero ad alcoli contenenti un gruppo allilico o allile corrispondente a un propene privato di un atomo di idrogeno ovvero: CH₂=CH-CH₂– di cui il capostipite è l’alcol allilico CH₂=CH-CH₂OH sintetizzato per la prima volta nel 1856 da Auguste André Thomas Cahours e August Wilhelm von Hofmann per saponificazione dello ioduro di allile.

Questa scoperta è particolarmente significativa poiché la riduzione di composti carbonilici insaturi di solito dà una miscela di prodotti di riduzione 1,2 e 1,4, mentre la riduzione di Luche fornisce esclusivamente il prodotto di riduzione 1,2 e in alte rese.

Inoltre la riduzione di Luche viene condotta a temperatura ambiente o inferiore e senza la necessità di essiccazione o di un’atmosfera inerte, consentendo la presenza di molti gruppi funzionali. Queste condizioni forniscono anche la riduzione chemioselettiva dei chetoni in presenza di aldeidi, che subiscono una rapida acetalizzazione, impedendone la riduzione.

Condizioni della riduzione di Luche

Inizialmente la riduzione selettiva dei chetoni α,β-insaturi fu realizzata utilizzando una miscela di cloruri di lantanidi e sodio boroidruro. Dopo ulteriori studi, si è stabilito che una miscela di cloruro di cerio e sodio boroidruro fornisce i risultati migliori.

La riduzione di Luche avviene in presenza di un alcol come il metanolo. Il ruolo principale del cloruro di cerio (III) di altri metalli appartenenti al gruppo dei lantanidi è quello di coordinarsi con il solvente alcolico, rendendo il suo protone più acido che può quindi essere estratto dall’ossigeno carbonilico del chetone.

Il cloruro di cerio è acido di Lewis che catalizza, in modo selettivo, la reazione tra sodio boroidruro con l’alcol attivato dal cerio per formare una serie di alcossiboroidruri di sodio che sono agenti riducenti sono di tipo hard, secondo la teoria HSAB (acronimo di hard soft acids bases) proposta da R.G. Pearson nel 1968, la loro formazione determina l’attacco dell’1,2 idruro sul carbonile protonato per dare il prodotto alcolico allilico finale effettuando una riduzione 1,2 con maggiore selettività.

Gli studi rilevano che la riduzione di Luche avviene in condizioni molto miti e anche in presenza di una varietà di gruppi funzionali all’interno degli stessi substrati e fornisce sempre prodotti di addizione 1,2 se il gruppo carbonilico è coniugato a un gruppo alchenile, arile o alchinile. Questa riduzione dimostra anche chemioselettività tra gruppi chetonici e aldeidici e un certo livello di stereoselettività e diastereoselettività.

Meccanismo

Nel primo step della riduzione di Luche il sodio boroidruro, grazie all’azione catalitica del cloruro di cerio (III) reagisce con l’alcol secondo la reazione:
NaBH₄ + 3 MeOH → HNaB(OMe)_n + 3 H₂

Il cerio (III) si coordina anche con l’ossigeno dell’alcol rendendo l’idrogeno del gruppo alcolico più acido. Il doppietto elettronico dell’ossigeno attacca il cerio con formazione di un intermedio di reazione in cui l’ossigeno è caricato positivamente e il cerio negativamente.

Il boro del sodio boroidruro attacca il carbonio carbonilico con conseguente rottura del doppio legame carbonio-ossigeno. Nello step successivo si rompe il legame tra cerio e ossigeno e quest’ultimo si lega all’ossigeno dell’alcossido metallico con formazione di un gruppo alcolico generando un alcol allilico

Una riduzione 1,2-regioselettiva di chetoni α,β-insaturi nei loro corrispondenti alcoli allilici è realizzata con sodio boroidruro in presenza di allumina attivata acida reidratata aggiungendo il 3% m/m di acqua. Questo è un esempio della strategia di messa a punto sistematica della chimica di superficie dell’allumina tramite reidratazione parziale al fine di modulare la selettività in una reazione. L’allumina è un’alternativa interessante al comune additivo costituito da cloruro di cerio utilizzato nella riduzione di Luche sia dal punto di vista dei costi che della semplicità procedurale.

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