Birch Reduction은 1944년도에 Arthur Birch가 보고한 환원 반응으로 유기화학에서 유용한 반응으로 잘 알려져 있다. 이 환원반응에서는 벤젠고리를 가진 방향족 화합물들이 암모니아와 알코올 존재하에 Na, Li, K 등에 의해 1,4-cyclohexadiene으로 변환되며 conjugation system을 잃는다. 반응을 통하여 얻어진 화합물의 위치선택성은 벤젠고리에 치환되어 있는 작용기(functional group, FG)에 의해 결정된다.

 메커니즘은 암모니아에 녹은 알칼리 금속에 의해 전자를 전달받는 single-electron transfer(SET) 과정과 알코올에 의한 protonation으로 크게 두 단계를 거친다. 이러한 과정을 한번 더 반복하게 되면, 두 수소를 얻어 환원되어 diene화합물이 형성된다.

 먼저, 작용기가 카르복실산(carboxylic acid)과 같은 electron-withdrawing group(EWG)인 경우 SET로 전자를 전달받을 때, 추가적인 안정화(stabilization) 효과를 꾀할 수 있는 쪽으로 위치선택성을 가지게 된다. 즉, EWG이 치환되어 있는 탄소에 음전하가 생기는 방향으로 전자를 전달받게 되고, 뒤이어 protonation이 되면서 반응이 진행된다.

 반면, electron-donating group(EDG)가 치환되어 있는 경우는 반대로 carbanion이 EDG를 피하는 방향으로 SET 과정이 진행된다. 이어서 protonation을 거치고, 한번 더 같은 과정을 반복하여 환원된다.

2. Li, J. J. Name Reactions: A Collection of Detailed Reaction Mechanisms, 1st ed.; Springer: Heidelberg, 2002.

3. Guo, Z.; Schultz, A. G. J. Org. Chem. 2001, 66, 2154.