SDMA [sodium dihydrido-bis(2-methoxyethoxy)aluminate]化学名为二氢双(2‑甲氧基乙氧基)铝酸钠,商品名包含 Synhydrid、Red‑Al、Vitride。Synhydrid甲苯溶液质量分数>70 wt%;Vitride 为(70±1.5wt%);Red‑Al>60 wt%。 英文商品名称Red-Al,Red应该是还原的简称,不过翻译是误将 Red 翻为红,因此中文译名误译为「红铝」,若依其原來英文商品名称的意义来看,应译为「还原铝」。
SDMA 发现于 1965 年,现已成为有机合成中一类关键还原试剂。相较于氢化铝锂 (LAH)、二异丁基氢化铝 (DIBAL‑H) 等传统氢化物,SDMA 以良好选择性、稳定性以及更优异的安全特性著称。无论在实验室学术研究还是工业化生产中,该试剂可高效实现多种还原转化,包含选择性还原与部分还原。2025年, Chiara Colletto等人 梳理 SDMA 多样化的应用场景,阐述其优势,同时对该试剂对应的各类后处理淬灭操作进行详尽介绍。【 Org. Process Res. Dev. 2025, 29, 916–1967;https://doi.org/10.1021/acs.oprd.5c00114 】
溶解性:可溶于芳烃、醚类,适用溶剂包括甲苯、二甲苯、四氢呋喃、乙醚、甲基叔丁基醚、二甲氧基乙烷,也可使用更环境友好的 2‑甲基四氢呋喃。
热稳定性:最高可稳定至 170 ℃,高于 214 ℃自发分解。
淬灭特点:反应生成烷氧基铝钠盐,可在酸性(稀盐酸、硫酸、乙酸)、中性、碱性(氢氧化钠水溶液)下水解;淬灭大量放热并释放氢气,水溶液必须缓慢滴加稀释条件下操作。稀盐酸最常用;若出现难以破乳乳化,可换用乙酸、罗谢尔盐(四水合 L‑(+)‑酒石酸钾钠)或者碱性后处理。也可以使用正丁醇预淬灭,缓和氢气释放;丙酮、乙酸乙酯同样可作为淬灭试剂。副产物 2‑甲氧基乙醇水溶性好,可水洗除去,但是本身具有毒性,废液需要合规处置。【】
SDMA 优势
安全性优于 LAH,接触湿气不会自燃;化学选择性优于 LAH。
多数反应 0 ℃或者室温即可进行,无需深冷;可使用甲苯高浓度溶液,反应器体积利用率更高,适合公斤级工业生产。
水解后乳化问题相比 LAH、DIBAL‑H 得到明显改善。
改性 SDMA:向 SDMA 中加入仲胺(吗啉、N‑甲基哌嗪、哌啶、六甲基二硅氮烷等)或者各类醇,可以调节还原活性,实现部分还原;商品化改性试剂 Piperhydride,用于将酯、腈、酰胺选择性部分还原为醛,内酯还原为内酯醇(lactol)。
SDMA 可以替代 LAH,安全实现酯还原为伯醇,大量药物中间体公斤级案例。
CCR5 抑制剂 RO5114436 合成,N‑Boc‑β‑氨基酯,2.06 当量 SDMA,THF 室温 5 h,580 g 规模,HPLC 纯度 97%;NaBH4尝试失败,LAH 效果好但安全风险高,工艺选用 SDMA。
米卡芬净中间体,甲基酯,近 30 kg 规模 SDMA 还原得到伯醇,收率优良;DIBAL‑H 会还原噻二唑环双键,最高产生 64% 杂质。
庚二酸二乙酯还原制备庚烷‑1,7‑二醇,3 当量 SDMA,2‑MeTHF,45 ℃,3 h,几乎定量转化,酸性后处理,减压蒸馏除去副产物 2‑甲氧基乙醇。
酒石酸托特罗定中间体,甲基酯,2.3 当量 SDMA,THF,40 ℃,25 min,9.13 kg 规模,收率 97%,HPLC 纯度 99.2%。
多官能复杂底物,能够实现酯选择性还原,保留乙烯基酰胺、溴原子、腈基等官能团。例如多环生物碱合成,1.7 当量 SDMA,甲苯,0 ℃,30 min,酯还原为醇 70% 收率,乙烯基酰胺羰基不受影响;含溴二氢喹啉底物,2.4 当量 SDMA,5‑10 ℃,4 h,16.6 g,收率 91%;含有腈的底物,SDMA 还原酯,腈完全保留。
α,β-不饱和酯:SDMA 室温即可还原得到烯丙基醇,DIBAL‑H 需要低温;3,7,11‑三甲基十二碳‑2,10‑二烯酸甲酯,3 当量 SDMA,戊烷室温,1.75 h,硅胶纯化产物收率 83%(6.09 g)。
α-羟基酯会生成五元铝酸酯中间体,部分停留在醛;二次加 SDMA 可完全得到二醇; α- 羟基酯 可一步直接得到二醇。
酯部分还原得到醛
直接使用 SDMA 过度还原得到醇;加入仲胺改性 SDMA(N‑甲基哌嗪、吡咯烷、吗啉、顺‑2,6‑二甲基吗啉、HMDS),实现酯到醛的部分还原,商品化Piperhydride 即为此改性试剂。
三甲基酯33使用 N‑甲基哌嗪改性 SDMA 还原得到三醛,收率 74%(66 mg)。
公斤规模氰基取代芳基甲酸甲酯,利用改性 SDMA,0℃还原,后处理10 ℃以下 10% 硫酸调 pH=1,得到二醛产物收率 94.1%(1.041 kg)。
多公斤级多奈哌齐中间体 N‑苄基‑4‑甲酰基哌啶,吡咯烷改性SDMA,加入叔丁醇钾抑制副产物,4 N NaOH 淬灭,粗醛收率 95%(94.5 kg)。
Nebivolol 中间体:普通 SDMA‑80 ℃反应,醛收率仅 65‑70%,大量过度还原醇杂质;利用Piperhydride,‑25~‑20 ℃反向加料,HPLC监测 醛:醇 = 97:3。
内酯还原为内半缩醛(Lactol)
DIBAL‑H 是该反应传统试剂,要求深冷;SDMA 或者醇改性 SDMA,可在非极低温条件实现内酯选择性还原为 lactol。
全乙酰化二糖内酯,乙醇改性SDMA 还原,得到 lactol,后续直接乙酰化两步总收率 56%。
双环内酰胺‑内酯底物 52,0.69 当量 SDMA,‑78 ℃,甲苯稀释加料,甲醇预淬灭,饱和NH4Cl后处理,lactol 收率 86%(回收原料校正后 94%)。
抗 HIV 药物 Islatravir 关键内酯,1.5 当量 SDMA,‑78 ℃反应,乙酸的二氯甲烷溶液淬灭,粗品接近定量。
索磷布韦 (Sofosbuvir) 合成大量使用该转化:乙醇改性SDMA 还原,0 ℃加到内酯底物,丙酮、水、1M HCl 淬灭,得到 lactol;部分底物会过度还原为二醇; 2,2,2‑三氟乙醇改性 SDMA,降低还原剂活性,无需深冷;50 g 以上规模,氟代核糖内酯得到 lactol,再转化为氯代衍生物总收率 86%。
ZnCl2与 SDMA 原位生成低活性铝烷物种,也可实现内酯到lactol还原,重结晶产物收率 75%(7.6 g)。
内酯还原至二醇
加大 SDMA 当量,可将内酯完全还原为二醇。
双丙酮保护的古洛糖酸‑γ‑内酯,3.5 当量 SDMA,甲苯 / THF,甲醇淬灭,罗谢尔盐后处理,二醇收率 62%(4.56 g)。
天然产物 Lathyranoic acid A 中间体内酯底物,SDMA还原,‑78~‑40 ℃,选择性还原内酯,苯甲酸酯基团保留,二醇收率 92%,DIBAL‑H、NaBH4无法实现该选择性。
螺环香料内酯,SDMA 甲苯,85 ℃反应 1 h,异丙醇和50% NaOH 后处理,50 ℃保温,二醇定量粗品,295 g 规模。
羧酸还原为伯醇
SDMA 可还原羧酸: 羧酸酸性氢会先消耗氢化物,释放氢气,大规模需要控制释氢风险;条件允许优先用酯做还原。
2‑氯‑6‑甲基吡啶‑3‑羧酸,2.5 当量 SDMA,甲苯‑5~5 ℃,19 h,NaOH 后处理,产物甲苯溶液不进一步纯化直接投下一步,收率 78%(179.4 g)。
3,5‑二甲氧基苯甲酸,3.3 当量 SDMA,甲苯 80 ℃,1.5 h,苄醇产物收率 82%。
油酸,1.7 当量 SDMA,20 g 规模,粗品几乎定量;小规模纯化收率 97%。
N‑Boc 保护氨基酸:0 ℃,SDMA 还原羧酸,Boc 基团不受影响;Boc‑Gly‑OH,2.1 当量 SDMA,甲醇 + 罗谢尔盐后处理,氨基醇粗品 77%。
THF 加热回流条件下,活性提高,可同时还原羧酸和内酰胺。
羧酸酐还原为二醇
3 当量 SDMA 室温即可还原酸酐,10% NaOH 水溶液淬灭,温度<30 ℃,搅拌 3 h,二醇粗产物收率 65%。
3‑氟邻苯二甲酸酐,过量 SDMA,0‑5 ℃,4.5 h,二醇收率 68%。
酮还原至醇以及酮脱氧
SDMA 体积大,优先从位阻小的一侧进攻羰基,用于非对映选择性还原酮。α‑羟基酮,SDMA 通过螯合六元环状过渡态,高非对映选择性得到反式 1,2‑二醇;温度升高选择性急剧下降。
α‑氨基甲酸酯取代四氢萘酮:底物分批加入 SDMA 叔丁基甲醚溶液,0 ℃,反式氨基醇,重结晶,收率 90%(159.0 g),ee>99%;反向加料(SDMA 滴入底物)会不完全还原并发生消旋。
六氟异丙醇改性 SDMA,实现烯酮 1,2‑选择性还原,得到高立体选择性烯丙醇。
少数芳香 / 杂芳环酮可发生脱氧;二吡咯二酮底物,2.06 当量 SDMA,0 ℃水淬灭,二吡咯烷产物收率 91%。
醛还原至醇
SDMA 处理α,β-不饱和醛优先 1,2‑加成得到烯丙醇,不需要 DIBAL‑H 的低温。α‑亚甲基香茅醛衍生物,1.8 当量 SDMA,蒸馏纯化,烯丙醇收率 83%(84 g)。
碳酸酯的还原裂解
SDMA 可还原裂解环状、链状碳酸酯,常伴随其他官能团同步还原。
底物129, 环状碳酸酯与酯两种基团同时还原得到三醇。
药物 Buprenorphine 中间体回流 THF 条件下,碳酸乙酯裂解,同时还原酰胺。
部分底物中,SDMA 可发生烯丙基苄醚的还原裂解。
氨基甲酸酯还原生成 N‑甲基
N‑Cbz、N‑Boc 氨基甲酸酯,SDMA 加热条件下还原裂解,得到 N‑甲基胺。
(−)‑Codonopsinine 合成:N‑Boc 中间体,1.5 当量 SDMA,乙醚室温 12 h,产物收率 83%(158 mg)。
酰胺还原为胺
SDMA 替代 LAH,大量医药中间体合成,可还原普通酰胺、内酰胺得到胺。
带氮杂环丙烷的酰胺还原,90 ℃甲苯,61% 收率,不发生氮杂环丙烷开环,炔基保留。
内酰胺还原制备环状胺,例如 (S,S)‑瑞波西汀关键中间体,4 当量 SDMA 室温反应,KOH 后处理,收率 85%;LAH 收率<35%,硼烷 75%。
注意温度效应:室温只还原酰胺,Boc 氨基甲酸酯保留;加热回流氨基甲酸酯同步被还原。
酰胺部分还原至醛
控制当量、低温,SDMA 可实现酰胺还原为醛,包括 Weinreb 酰胺。
N,N‑二甲基酰胺179,0.6 当量 SDMA,0 ℃得到手性醛,无消旋;可以放大至 0.5 kg 规模。
Weinreb 酰胺还原:LAH 易过度还原;DIBAL‑H 有时脱保护;SDMA 表现良好;Calyciphylline B 型生物碱中间体 Weinreb 酰胺,SDMA 还原,罗谢尔盐处理,醛收率 81%。
酰亚胺还原得到胺
至少 2 当量 SDMA,通常需要过量,回流甲苯条件。
公斤级 3,8‑二氮杂双环 [3.2.1] 辛烷亚胺衍生物,4.2 当量 SDMA,甲苯回流,33% NaOH 后处理,二胺产物 79.4%(110.2 kg)。
腈还原得到胺
SDMA 可以还原腈得到伯胺。
3‑氰基吡啶‑2 (1H)‑硫酮,3 当量 SDMA 乙醚回流,酸化,乙醇热过滤,氨基甲基产物 85‑90% 收率;LAH 该反应收率低于 75%。
腈部分还原至醛
SDMA低温还原腈直接得到醛,替代 DIBAL‑H。
TAK‑779(CCR5 拮抗剂)中间体10 kg 规模,芳基腈,1 当量 SDMA,THF‑15~‑5 ℃,2 h,醛产物收率 89%。
叠氮还原为胺
SDMA 可以还原叠氮。
四酰胺大环配体,双叠氮底物,6 当量 SDMA,双胺产物优良收率。
硝基化合物还原
SDMA 不常用于硝基还原;β‑硝基苯乙烯类底物,SDMA 可以还原得到苯乙胺衍生物。
炔丙醇、高炔丙醇的 (E)‑选择性还原
炔丙醇、高炔丙醇的 (E)‑选择性还原是SDMA的特征反应【】, 机理:SDMA 与羟基生成铝醇盐,分子内氢铝化,生成环状乙烯基铝中间体;水解得到 (E)‑烯丙醇;若淬灭前加入I2或者 NIS,捕获中间体得到 (Z)‑碘代烯丙醇。
炔二醇底物,16.4 当量 SDMA,0 ℃乙醚,(E)‑烯丙醇收率 62%(442 mg)。
Eldecalcitol(维生素 D 类似物)1 kg 工艺:炔丙醇,1.45 当量 SDMA 室温 4 h;乙酸乙酯淬灭过量还原剂,‑65 ℃加碘,乙烯基碘收率 70%。
高炔丙醇也可以六元环状铝中间体实现 E 选择性还原,碘解得到 Z‑碘代高烯丙醇。
炔丙基胺还原
相比于炔丙醇,该类反应报道少,经常伴随过度还原得到烷烃副产物;N‑Boc 炔丙基胺可以实现转化,但部分案例有 28% 烷烃杂质;特定底物克级可以高收率,Boc 基团不被还原。
无官能团协助炔烃还原
没有羟基 / 氨基导向,SDMA 也可以将炔还原为 E‑烯烃,但是不属于主流应用。FeCl2催化,胺改性 SDMA,可实现炔向 Z‑烯烃还原,Z/E=93/7,收率 74%。
环氧化物开环
环氧醇底物,Sharpless 环氧醇特征反应,SDMA 高区域选择性生成 1,3‑二醇;DIBAL‑H 主要得到 1,2‑二醇,LAH 无选择性;THF 是关键配位溶剂,二氯甲烷选择性下降;羟基被保护之后选择性消失。
海洋大环内酯 Arenicolide C 中间体,环氧醇 THF 中 SDMA 还原,1,3‑二醇优良收率;微量 1,2‑二醇用过碘酸钠氧化除去。
维生素 E 前体三取代环氧化物,SDMA,异丙醇淬灭,5% HCl 酸化,10 g 规模,1,3‑二醇高收率。
α,β‑环氧酰胺搭配 15‑冠‑5 络合钠离子,SDMA 实现螯合控制开环,保留酰胺,得到 β‑羟基酰胺,用于氟西汀合成,收率 80%(3.72 g)。
含硫官能团还原
磺酰胺还原脱保护:SDMA 可以脱 Ts、Ms、Tf、苯磺酰基,生成对应的胺,LAH 也可以实现;一般需要过量 SDMA、加热回流。
(‑)‑吗啡合成,N‑苯基磺酰胺,10 当量 SDMA 甲苯回流,仲胺产物收率 78%(77 mg)。
磺酰酯:葡萄糖醛酸内酯,SDMA 同时实现内酯还原 + 对甲苯磺酸酯脱氧,公斤级 ENA 亚磷酰胺单体合成,HPLC 收率 80%。
二硫化物、单质硫被 SDMA 还原为硫醇、硫化氢,报道案例较少。
脱卤反应
SDMA 可实现脱卤;反应活性顺序 I>Br>Cl>F。
偕二氟烯烃,SDMA 二氯甲烷室温,高 E 选择性生成单氟烯烃,收率 80%,E/Z=93:7;LAH、LiEt3BH容易过度脱氟。
分子内羟基导向邻位选择性脱碘,LAH 得到复杂混合物,DIBAL‑H 完全不反应,SDMA 二氯甲烷得到目标产物收率 89%。
α‑炔基卤代物脱氯生成丙二烯产物,乙醚‑30~‑20 ℃,65% 收率;LAH 副产物多。
聚合引发剂
SDMA 直接和己内酰胺固体反应,释放氢气,生成 Dilactamate,是阴离子引发剂,用于内酰胺(己内酰胺、吡咯烷酮、月桂内酰胺)以及苯乙烯、丁二烯聚合。相比NaBH4、LAH,耐杂质、耐湿气,溶解性好,安全性更好;熔融单体直接溶解引发,操作简便。
综上,SDMA 是一类高效、多功能还原试剂,能够解决传统还原剂 LAH、NaBH4以及 DIBAL‑H 普遍面临的化学选择性缺陷与安全短板。在实验室与工业放大场景中,针对大量官能团转化,SDMA 可提供更安全、可放大、成本更优的替代方案。该试剂展现出的应用潜力预示其使用范围将得到进一步拓展,在现代合成化学中确立自身的重要试剂地位。
参考资料:SDMA (Synhydrid, Red-Al, Vitride): A Chemoselective and Safe Solution for Reduction Reactions;Chiara Colletto,*,∥ Arnaud Tessier,*,∥ and Jacques Lebreton*,∥;Org. Process Res. Dev. 2025, 29, 916–1967;https://doi.org/10.1021/acs.oprd.5c00114
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