การลดแบบ Meerwein–Ponndorf–Verley (MPV)ในเคมีอินทรีย์คือการลดคีโตนและอัลดีไฮด์ ให้เป็น แอลกอฮอล์ที่สอดคล้องกันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียมอัลคอกไซด์ในที่ที่มีแอลกอฮอล์ที่ใช้แล้วทิ้ง^{[ 1 ]}ข้อดีของการลดแบบ MPV คือมีความเลือกทางเคมีสูงและการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะราคาถูกและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การลดแบบ MPV ได้รับการอธิบายว่า "ล้าสมัย" เนื่องจากการพัฒนาโซเดียมโบโรไฮไดรด์และรีเอเจนต์ที่เกี่ยวข้อง^{[ 2 ]}

รูปที่ 1 การแลกเปลี่ยนสถานะออกซิเดชันของคาร์บอนิลใน présence ของอะลูมิเนียมไอโซโพรพอกไซด์

การลด MPV ถูกค้นพบโดยอิสระโดยAlbert VerleyและทีมงานของHans Meerweinและ Rudolf Schmidt ในปี 1925 พวกเขาพบว่าส่วนผสมของอะลูมิเนียมเอทอกไซด์และเอทานอลสามารถลดอัลดีไฮด์ให้เป็นแอลกอฮอล์ได้^{[ 3 ] [ 4 ]} Ponndorf ได้นำปฏิกิริยานี้ไปใช้กับคีโตนและปรับปรุงตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นอะลูมิเนียมไอโซโพรพอกไซด์ในไอโซโพรพานอล^{[ 5 ]}

เชื่อกันว่าการลด MPV เกิดขึ้นผ่านวัฏจักรเร่งปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสถานะเปลี่ยนผ่าน แบบวงแหวนหกเหลี่ยม ดังแสดงในรูปที่ 2 เริ่มต้นด้วยอะลูมิเนียมอัลคอกไซด์1ออกซิเจนของคาร์บอนิลจะประสานกันเพื่อให้ได้อะลูมิเนียมตัวกลางที่มีการประสานสี่ตำแหน่ง2ระหว่างตัวกลาง2และ3ไฮไดรด์จะถูกถ่ายโอนไปยังคาร์บอนิลจากลิแกนด์อัลคอกซีผ่านกลไกเพอริไซคลิกณ จุดนี้ คาร์บอนิลใหม่จะแยกตัวออกและให้สารประกอบอะลูมิเนียมที่มีการประสานสามตำแหน่ง4ในที่สุด แอลกอฮอล์จากสารละลายจะเข้ามาแทนที่คาร์บอนิลที่ถูกลดลงใหม่เพื่อสร้างตัวเร่งปฏิกิริยา1ขึ้น ใหม่

รูปที่ 2 วัฏจักรเร่งปฏิกิริยาของการลด Meerwein–Ponndorf–Verley

แต่ละขั้นตอนในวัฏจักรสามารถย้อนกลับได้ ปฏิกิริยาถูกขับเคลื่อนด้วยคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกของสารตัวกลางและผลิตภัณฑ์ กลไกอื่นๆ อีกหลายกลไกได้รับการเสนอสำหรับปฏิกิริยานี้ รวมถึง กลไกแบบ อนุมูลอิสระและกลไกที่เกี่ยวข้องกับ สารประกอบ อะลูมิเนียมไฮไดรด์ การถ่ายโอน ไฮไดรด์โดยตรงที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปได้รับการสนับสนุนจากข้อมูลการทดลองและทฤษฎี^{[ 6 ]}

ข้อดีอย่างหนึ่งของการลด Meerwein–Ponndorf–Verley คือการเลือกปฏิกิริยาทางเคมีอัลดีไฮด์จะถูกลดก่อนคีโตน ทำให้สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้ในระดับหนึ่ง หากจำเป็นต้องลดคาร์บอนิลหนึ่งตัวในขณะที่มีคาร์บอนิลอีกตัวอยู่ด้วย สามารถใช้กลุ่มป้องกันคาร์บอนิลทั่วไปได้ กลุ่มต่างๆ เช่น อัลคีนและอัลไคน์ ซึ่งปกติแล้วก่อให้เกิดปัญหาในการลดด้วยวิธีอื่น จะไม่มีปฏิกิริยาภายใต้สภาวะเหล่านี้^{[ 7 ]}

ปฏิกิริยารีดักชันแบบ Meerwein–Ponndorf–Verley ที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาอะลูมิเนียม สามารถทำได้กับ คีโตน แบบโปรไครัลเพื่อให้ได้ แอลกอฮอล์ แบบไครัลวิธีการหลักสามวิธีในการทำให้เกิดปฏิกิริยารีดักชันแบบไม่สมมาตร คือ การใช้แหล่งไฮไดรด์ของแอลกอฮอล์แบบไครัล การใช้ปฏิกิริยารีดักชันแบบ MPV ภายในโมเลกุล หรือการใช้ลิแกนด์แบบไครัลบนอะลูมิเนียมอัลคอกไซด์

วิธีหนึ่งในการบรรลุการลด MPV แบบไม่สมมาตรคือการใช้แอลกอฮอล์ที่ให้ไฮไดรด์ไครัล การใช้แอลกอฮอล์ไครัล (R)-(+)- sec - o -bromophen-ethyl alcohol ให้ค่า 82%ee (เปอร์เซ็นต์ส่วนเกินของเอนันติโอเมอ ร์ ) ในการลด 2-chloroacetophenone ^{[ 8 ]}การเลือกเอนันติโอเมอร์นี้เกิดจากสเตอริกของกลุ่มฟีนอลสองกลุ่มในสถานะการเปลี่ยนผ่านแบบหกเหลี่ยมดังแสดงในรูปที่ 3 ในรูปที่ 3 1 ได้รับความนิยมมากกว่า 2 เนื่องจาก ผลกระทบ ทางสเตอริก ขนาดใหญ่ใน 2 จาก กลุ่ม ฟีนิลสอง กลุ่ม

รูปที่ 3 สถานะการเปลี่ยนผ่านของการลด MPV ด้วยแอลกอฮอล์ไครัล

การใช้การลด MPV ภายในโมเลกุลสามารถให้ความบริสุทธิ์ของเอนันติโอเมอร์ที่ดีได้^{[ 9 ]}โดยการเชื่อมต่อคีโตนเข้ากับแหล่งไฮไดรด์จะมีสถานะการเปลี่ยนผ่านเพียงสถานะเดียวที่เป็นไปได้ (รูปที่ 4) ซึ่งนำไปสู่การลดแบบไม่สมมาตร อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบ Oppenauer ย้อนกลับ เนื่องจากความใกล้ชิดของสารตั้งต้นทั้งสอง ดังนั้นปฏิกิริยาจึงดำเนินไปภายใต้สมดุลทางอุณหพลศาสตร์โดยมีอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับความเสถียรสัมพัทธ์ของพวกมัน หลังจากที่ปฏิกิริยาดำเนินไปแล้ว ส่วนของโมเลกุลที่เป็นแหล่งไฮไดรด์สามารถถูกกำจัดออกไปได้

รูปที่ 4 สถานะการเปลี่ยนผ่านของการลด MPV ภายในโมเลกุล

ลิแกนด์ไค รั ลบนอะลูมิเนียมอัลคอกไซด์สามารถส่งผลต่อผลลัพธ์ทางสเตอริโอเคมีของการลด MPV วิธีนี้นำไปสู่การลดอะซีโตฟีโนน ที่ถูกแทนที่ได้ ถึง 83%ee ^{[ 10 ]} (รูปที่ 5) ข้อดีของวิธีนี้คือการใช้ลิแกนด์ไครัลแทนที่จะใช้ แหล่งไครัลลิตีแบบสโตอิ กิโอเมตริกความเลือกสรรต่ำของวิธีนี้เกิดจากรูปร่างของสถานะการเปลี่ยนผ่าน มีการแสดงให้เห็นว่าสถานะการเปลี่ยนผ่านเป็นสถานะการเปลี่ยนผ่านแบบระนาบหกสมาชิก ซึ่งแตกต่างจากสถานะการเปลี่ยนผ่านแบบZimmerman-Traxler ที่เชื่อกัน ^{[ 6 ]}

รูปที่ 5 ปฏิกิริยา MPV กับลิแกนด์ไครัล

ปัญหาหลายประการจำกัดการใช้ปฏิกิริยารีดักชันของ Meerwein–Ponndorf–Verley เมื่อเทียบกับการใช้สารรีดิวซ์ชนิดอื่น การควบคุมสเตอริโอเคมีมีข้อจำกัดอย่างมาก บ่อยครั้งที่ต้องใช้อะลูมิเนียมอัลคอกไซด์ในปริมาณมากเมื่อใช้สารเคมีเชิงพาณิชย์ และมีปฏิกิริยาข้างเคียงที่ทราบกันดีหลายอย่าง

แม้ว่าจะมีอะลูมิเนียมไอโซโพรพอกไซด์เชิงพาณิชย์จำหน่าย แต่การใช้งานมักต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในปริมาณมากถึง 100-200 โมล% ซึ่งขัดขวางการใช้การลด MPV ในระดับอุตสาหกรรม อะลูมิเนียมอัลคอกไซด์ที่ทำขึ้นในแหล่งกำเนิดจาก สาร รีเอเจนต์ไตรเมทิลอะลูมิเนียมมีกิจกรรมที่ดีกว่ามาก โดยต้องการปริมาณเพียง 10% เท่านั้น เชื่อกันว่าความแตกต่างของกิจกรรมนี้เกิดจากสถานะการรวมตัวขนาดใหญ่ของผลิตภัณฑ์ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์^{[ 11 ]}

เป็นที่ทราบกันดีว่ามีปฏิกิริยาข้างเคียงเกิดขึ้นหลายอย่าง ในกรณีของคีโตนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งอัลดีไฮด์ได้มีการสังเกตการควบแน่นของอัลดอล อัลดีไฮด์ที่ไม่มีไฮโดรเจนอัลฟาสามารถเกิดปฏิกิริยา Tishchenkoได้^{[ 7 ]}สุดท้าย ในบางกรณี แอลกอฮอล์ที่เกิดจากการรีดิวซ์สามารถเกิดการดีไฮเดรชั่นได้ ทำให้ได้คาร์บอน อัลคิล

การลด Meerwein–Ponndorf–Verley ถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์เอมีน ไครัล จากคีติมีนโดยใช้แอลคอกไซด์ไครัล การเพิ่มกลุ่มฟอสฟินอยล์เข้ากับไนโตรเจนของคีติมีนทำให้ได้เอนันติโอซีเลคติวิตี สูง ถึง 98%ee ^{[ 12 ]}

มีการดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการใช้แลนทานอยด์และโลหะทรานซิชันสำหรับการลด Meerwein–Ponndorf–Verley ทั้งรูทีเนียมและซาแมเรียมแสดงให้เห็นผลผลิตสูงและความเลือกเชิงสเตอริโอสูงในการลดคาร์บอนิลเป็นแอลกอฮอล์^{[ 13 ] [ 14 ]}อย่างไรก็ตาม พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยารูทีเนียมต้องผ่านตัวกลางรูทีเนียมไฮไดรด์ การลด Meerwein–Ponndorf–Verley ยังสามารถทำได้ด้วยผลผลิตที่มีประโยชน์ในการสังเคราะห์โดยใช้พลูโทเนียม (III) ไอโซโพรพอกไซด์^{[ 15 ]}

การลด MPV มาตรฐานเป็นปฏิกิริยาเอกพันธุ์ มีการพัฒนาปฏิกิริยาต่างพันธุ์หลายอย่าง^{[ 16 ]}

• ออกซิเดชันของออปเปนาวเออร์
• การลดคาร์บอนิล