一文汇总常见的芳基—(杂)芳基偶联反应
图片来源:https://cheminfographic.wordpress.com/2017/05/31/aryl-aryl-coupling/
在碱存在下有机硼试剂和芳香或烯基卤代物(或芳香三氟甲磺酸酯)在零价钯催化下进行交叉偶联的反应。反应中碱的作用主要是促进金属转移。Suzuki反应(铃木反应),也称作Suzuki偶联反应、Suzuki-Miyaura反应(铃木-宫浦反应),是一个较新的有机偶联反应,该反应由铃木章在1979年首先报道,在有机合成中的用途很广,具强的底物适应性及官能团容忍性,常用于合成多烯烃、苯乙烯和联苯的衍生物,从而应用于众多天然产物、有机材料的合成中。铃木章也凭借此贡献与理查德·赫克、根岸英一共同获得2010年诺贝尔化学奖。
Stille偶联反应是指有机锡试剂和卤代物或类卤代物在钯催化下进行CC键偶联的反应。此反应对卤代物的R基团限制较少。反应的条件比较多,另外正如下方介绍的卤代物和有机锡试剂种类很多,互相进行偶联,因此此反应可以合成的产物也很多。
反应一般在无水无氧惰性环境中进行,反应条件较温和(接近中性条件),等计量的Cu(I)可以提高反应的专一性及反应速率。氧气会使钯催化剂发生氧化,并导致有机锡化合物发生自身偶联。本反应的缺点就是,有机锡试剂毒性较大,而且其极性较小,在水中的溶解度很低。虽然有机锡试剂很稳定,但是由于与Stille偶联反应效果几乎相同的Suzuki反应的发现,Suzuki 反应使用有机硼酸及其衍生物,使用方便并且没有有机锡试剂的那些缺点,因此此反应的重要性迅速降低。
钯催化下分子内的二芳基卤代物利用二锡试剂进行交叉偶联的反应。
含有NH/OH/SH基团的底物在弱碱条件下,在空气中通过醋酸铜催化,与有机硼酸化合物氧化交叉偶联进行芳基,烯基和烷基化的反应。
常见的反应底物:酰胺,胺,脒,苯胺类,叠氮化物,唑类,乙内酰脲类,肼类,酰亚胺,亚胺,亚硝基化合物,吡嗪酮,嘌呤,嘧啶,磺酰胺类,亚磺酸胺,亚磺酰亚胺,脲,醇,酚,硫醇等等。硼酸也可以被其他活性化合物代替:硅氧烷,锡烷,和其他有机金属化合物。此反应比 Buchwald–Hartwig钯催化反应的优点就是条件比较温和,但是原料硼酸比Buchwald–Hartwig的原料芳卤要贵。反应常用溶剂为1,2-二氯乙烷,乙腈,醇类,二氧六环,二氯甲烷和甲苯等。反应可以当量的二价铜催化下进行,使用催化量二价铜在空气中反应或其他氧化剂存在下也可以进行。最常用的方法就是在空气中加入催化量的醋酸铜反应。
碘代芳烃在Cu , Ni 或Pd 催化下进行自身偶联得到二芳基化合物的反应。此反应是合成联芳基化合物的方法之一。该偶联反应多用于同种芳基卤的自偶联,不常用于两种卤代芳烃的偶联来合成不同官能团的联芳基化合物。
卤代烃活性顺序为I > Br > Cl、含吸电子基团的取代基更容易发生偶联。除过铜以外,也可使用镍(0)催化剂。
反应机理
在镍或钯催化下有机锌试剂和各种卤代物或磺酸酯(芳基,烯基,炔基和酰基)进行交叉偶联的反应。
钯催化下有机硅试剂和有机卤代物或三氟甲磺酸酯进行交叉偶联的反应。反应中常常加入一种氟化物(TASF、TBAF)或碱(如氢氧化钠、碳酸钠)的活化试剂,在金属转移的时候形成活化的高配位的硅酸盐中间体,否则反应会很难进行。催化循环和Kumada偶联类似。
芳香杂环作为受体的发生在分子内或分子间的Heck反应。
【Catellani, M.; Frignani, F.; Rangoni, A. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36,119–122.】
在降冰片烯(Norbornene)与Pd共同催化作用下,芳基碘化物先和降冰片烯进行Heck反应,接着邻位C-H活化进行烷基化或芳基化的反应,最后再和端基烯烃偶联得到邻位取代的烯基芳烃的反应。此反应是三组分偶联反应。邻位单取代的芳基碘化物作为底物则可以得到不同邻位取代基的烯基芳烃。
十二、Barton芳基化反应
苯酚,烯醇,唑类,炔及其他C-, O-和N-负离子和三价或五价有机铋试剂作用进行芳基化的反应。此类反应在中性,酸性或碱性条件下都可以进行。N芳基化可以在醋酸铜存在下,与Ar3Bi(可以由ArLi或ArMgX和三氯化铋反应制得)反应实现,醇类的O芳基化可以在醋酸铜存在下和Ar4BiF反应得到。
芳基三乙酸铅和含有NH的胺或芳环进行偶联的反应。此反应可作为
Chan–Lam反应的替代反应。除了亲核的胺或芳环能发生反应,富电子的芳环也可以进行偶联。
十三、脱羧偶联反应
碱催化下芳基重氮盐和芳烃进行自由基偶联得到二芳基化合物的反应。