在有机合成化学中，Birch还原是一种经典的策略，用于将芳香化合物部分还原为非共轭的环己二烯。该过程极大地拓展了芳香分子的三维化学空间，使得平面结构能够衍生出更多样化的分子骨架。（图1A）然而，传统的Birch还原需要强还原剂（如碱金属与液氨）及极低温条件，不仅操作繁琐，还限制了功能基团的兼容性。此外，现有的替代策略，如机械化学、电化学和光催化方法，虽然提高了操作的便利性，但仍在底物适用范围和功能基耐受性方面存在不足。为突破这些限制，该研究团队提出了一种全新的“逆Birch还原”策略，通过光激发芳香化合物后，先进行质子化，再用三乙胺-硼烷络合物（Et3N-BH3）作为氢化试剂实现还原。这一方法避免了传统Birch还原所需的单电子转移（SET）还原剂，提供了更温和且功能基团兼容性更高的解决方案。
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本研究通过光化学手段实现了芳香化合物的逆Birch还原。（图1C）这一过程利用芳香分子的激发态反芳香性效应，显著提高其碱性，使其能够在温和酸性溶剂中（如六氟异丙醇，HFIP）发生质子化反应，生成碳正离子中间体。随后，这些中间体通过Et3N-BH3提供的氢化作用转化为目标还原产物。实验通过系统优化光源、溶剂和还原试剂等条件，验证了反应在多种芳香底物上的适用性。此外，研究还结合瞬态吸收光谱和理论计算深入探讨了反应的机理，揭示了光激发后电荷转移（CT）对质子化及后续还原步骤的关键作用。
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这一研究突破性地改变了传统Birch还原的反应路径，不仅避免了强还原剂的使用，还极大拓宽了反应的功能基团兼容性。例如，该方法能够在保持酯基、卤素、烯烃和苄氧基完整的同时，实现芳香化合物的还原。此外，该策略的温和条件对现有方法无法耐受的敏感底物表现出良好的适应性，展示了其在复杂分子后期修饰中的潜力。更重要的是，逆Birch还原的成功将反应设计的核心从基态氧化还原电势转向激发态碱性，为开发更高效、选择性更好的光催化反应提供了新的思路。这一方法的广泛应用将助力药物、材料等领域中复杂分子结构的高效合成，推动绿色化学的发展。
标题：Excited-state protonation and reduction enables the umpolung Birch reduction of naphthalenes
作者：Javier Corpas1 ∙ Eva Rivera-Chao1 ∙ Enrique M. Arpa1 ∙ Miguel Gomez-Mendoza2 ∙ Yuri Katayama1 ∙ Victor A. de la Peña O’Shea2∙ Céline Bouchel3 ∙ Clément Jacob3 ∙ Pierre-Georges Echeverria3 ∙ Alessandro Ruffoni1 ∙ Daniele Leonori1,4
链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.10.009
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