Suzuki偶聯(lián)的應(yīng)用概述:
在整個suzuki-coupling反應(yīng)循環(huán)中,Pd(0)與鹵代芳烴發(fā)生氧化-加成反應(yīng)生成Pd(II) 的絡(luò)合物這一步被認(rèn)為是起決定作用的步驟。
底物鹵代芳烴中離去集團(tuán)的相對活性有如下特征:I - > Otf - > Br - >> Cl -。
芳基和烯基上若帶有集團(tuán),則吸電子集團(tuán)對氧化-加成的促進(jìn)作用要比給電子集團(tuán)強(qiáng)。在Pd(II))的絡(luò)合物的還原-消除得到偶聯(lián)產(chǎn)品的步驟中,相對的速率為:
普通的芳鹵和芳基硼酸的Suzuki偶聯(lián):
Pd(PPh3)4-Na2CO3-DME-H2O 體系Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)示例:
大位阻芳基硼酸參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng):
含敏感功能團(tuán)的芳基硼酸(酯)參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng):
2-醛基苯硼酸和2-碘甲苯在Na2CO3水溶液和DME中80℃反應(yīng), 目標(biāo)化合物的收率只有39%. 提高收率的一個方法是: 使用相應(yīng)的芳基硼酸酯代替芳基硼酸, 以無水K3PO4為堿, 用DMF作溶劑, 收率可以提高到89%。
如果芳基硼酸或芳鹵本身帶有其它對水敏感的集團(tuán),如易水解的酯基(尤其是甲酯,乙酯活性還低些)、氰基等等,這時也可以應(yīng)用這種方法,實驗證明在無水的情況下,即使堿不溶解,很多的底物也可以進(jìn)行Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)。相應(yīng)的芳基硼酸酯的制備方法可參考前述有關(guān)章節(jié)。
如果底物既帶著酯基又只能在有水存在下才能反應(yīng)的,怎么辦?方法之一:加入痕量的水, 如果底物本身含有甲酯就不能在toluene/EtOH/H2O里反應(yīng)了,因為會發(fā)生酯交換反應(yīng),但只要把其中的EtOH換成MeOH即可解決這個問題。方法之二:先得到羧酸產(chǎn)物然后再酯化。
芳基硼酸頻哪酯和芳基鹵代物的Suzuki偶聯(lián)
帶著酯基底物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)示例(一)
帶著酯基底物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)示例(二)
雜環(huán)芳基硼酸參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng):
雜環(huán)芳基硼酸參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)同樣可以得到好的結(jié)果:
3-吡啶基二乙基硼烷是一個對空氣和水份穩(wěn)定的化合物, 可以用來作雜環(huán)的芳化反應(yīng):
一般說來2-噻吩硼酸,3-吡啶硼酸做Suzuki結(jié)果都不是太理想。
烷基硼酸參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng):
對于芳基鹵和甲基硼酸(酯)參與的Suzuki反應(yīng), 收率一般都很低。一個改進(jìn)的方法是用劇毒的TlOH或Tl2CO3作堿, Suzuki反應(yīng)的收率有提高。近來有報道用甲基三氟硼酸鉀代替甲基硼酸, 取得了較好的結(jié)果。這種方法突出的優(yōu)點(diǎn)是試劑易于制備, 對空氣穩(wěn)定, 并且用于Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)一般可以得到較好的結(jié)果。
烯基硼酸參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng):
Triflate參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng):
因為三氟甲基磺酸酯可以由相應(yīng)的酚或者酮方便地制備, 這個試劑參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)吸引了越來越多的科學(xué)研究者的興趣。
三氟甲基磺酸酯和芳基硼酸的偶聯(lián)反應(yīng)有時候會因為在反應(yīng)初期, 催化劑配體PPh3容易和triflate反應(yīng), 從而導(dǎo)致催化劑分解破壞為鈀黑。如果在反應(yīng)體系中加入和催化劑等當(dāng)量的LiBr 或KBr就足以阻止這種分解反應(yīng)。
芳基的三氟甲基磺酸酯與芳基硼酸偶聯(lián)示例:
芳基的Triflate與芳基硼酸偶聯(lián)示例:
芳基氯參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)
Mitchell等報導(dǎo)了用dppb作鈀的配體,能夠有效地催化氯代芳雜類同芳基硼酸進(jìn)行Suzuki反應(yīng),產(chǎn)率高達(dá)98%; 之后Wang Shen等用三環(huán)已基磷(PCy3)作鈀的配體,發(fā)現(xiàn)此配體催化劑能夠最有效地激活芳氯鍵,這可能是由于三環(huán)已基磷比三苯基磷有更多的電子,因而可以增加鈀氧化插入芳氯鍵的能力,同時還發(fā)現(xiàn)在Pd(PCy3)Cl2催化下,鄰對位吸電子取代芳基氯能更有效的進(jìn)行反應(yīng)。
鈀催化下芳基氯參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)示例(一)
鈀催化下芳基氯參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)示例(二)
鎳催化體系用于Suzuki偶聯(lián)反應(yīng):
Syun Satio等研究發(fā)現(xiàn),在零價鎳催化下氯代芳烴和芳基硼酸在80℃可高產(chǎn)率地發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng),零價鎳自NiCl2(dppf) (10 mol%)和n-BuLi(40 mol%)“一鍋”反應(yīng)來制備,而氯代芳烴可帶有各種吸電子或給電子基因. 此方法中鎳催化劑成本低,同時選用廉價的氯代芳烴作為反應(yīng)物,因而有很高的工業(yè)應(yīng)用價值;也有人研究使用NiCl2(PPh3)2來催化烷基取代硼酸鹽和溴代物的偶取反應(yīng),在室溫下以80%的高產(chǎn)率合成了生物活性化合物。
NiCl2(dppf)和n-BuLi催化下芳基氯參與Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)示例
其他方法:
研究發(fā)現(xiàn),對某些碘代物,一些無磷配體催化劑可以在較為溫和的條件下高效的催化反應(yīng),如PdCl2、Pd(OAc)2、Pd/C等。同時,也可以避免反應(yīng)中配體所形成的雜質(zhì)對產(chǎn)品分離過程產(chǎn)生的困擾。
直接Pd/C用于 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)示例:
Hiroa 等以水作溶劑,室溫下Pd/C 催化碘代苯酚與芳基硼酸的Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)取得了非常好的結(jié)果。這個方法因為號稱清潔生產(chǎn),對大規(guī)模生產(chǎn)具有很大意義。
D. S. Ennis 等用Pd /C 做催化劑大批量的進(jìn)行Suzuki-coupling反應(yīng),以生產(chǎn)抗抑郁藥物,SB-245570。
直接Pd(OAc)2用于 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)示例:
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