Clemmensen Reduction

 반응의 본질
 Aldehyde와 ketone의 Carbonyl 작용기를 HCl과 amalgamated zinc(Zn/Hg)를 사용해 alkane으로 환원시킬 수 있다. 

 개발의 역사
 Clemmensen's reduction은 1912년 Detroit에서 열린 8th International Congress of Applied Chemistry에서 처음 발표되었다. Acetophenone을 ethyl benzene으로, heptaldehyde를 n-heptane으로 환원시키는 것이 첫 예로써 발표되었다.

이 환원 방법은 1942년에 Martin이 소개한 이후로 자주 사용되게 되었다. 수득률은 보통 50~80%정도이며, 이보다 낮은 수득률은 흔치 않다.

 Mechanism
 메커니즘을 설명하는 방법이 시도되었지만, 전체 반응 메커니즘은 확실치는 않다. 아래의 메커니즘은 Brewster가 제안하고 이 메커니즘을 바탕으로 Nakabayashi가 연구한 것이다.

아래의 메커니즘은 위키피디아에서 찾은 것이다.

 반응은 반응물과 생성물의 용해도에 의존한다. Risinger와 Thompson이 보고한 alkyl aryl ketone의 Clemmensen 환원은 약간의 acetic acid를 넣었는데, acetic acid의 양이 늘어나면 수득률은 감소하게 되었다. 반면에 pinacol(2,3-dimethyl-2,3-butanediol)과 pinacolone(3,3-Dimethyl-2-butanone)을 넣으면 증가했다. 


 일반적인 반응 조건
 Clemmensen Reduction의 일반적으로 확립된 반응 조건은 homogenous aqueous와 heterogeneous organic system 모두 사용된다. Amalgamated zinc는 mossy zinc와 mercuric chloride, 물과 HCl을 섞고 흔들면된다. 밑에 가라앉은 고체는 걸러내고 상동액만 취해서 ketone과 HCl을 넣어준다. 필요하다면 ethanol이나 toluene도 넣어준다. 혼합물을 3시간에서 30시간동안 stirring과 함께 reflux 시켜준다. 차갑게 유지시키면서, toluene을 사용했다면 생성물은 toluene층으로 녹게된다. 사용하지 않았다면 수용액층에서 적당한 용매로 추출을 해야한다.

 Schwarz와 Hering은 ethanol을 사용해 vanilline을 cresol로 환원시켰는데, 수득률은 60~70% 였다.

 응용
 Steroid에서 carbonyl 작용기의 환원은 Clemmensen Reduction으로 주로 진행된다. Windaus는 cholestanone을 cholestane으로 환원시켰다.

[Cholestanone → Cholestane]

비슷하게, Ruzicka도 civetone을 civetane으로 Clemmensen Reduction으로 환원시켰다.

[Civetone → Civetane]