Suzuki芳基偶联反应.ppt

Suzuki芳基偶联反应芳基偶联反应 2006.09.29.在过 渡 金 属催化的芳基偶联反应中，Suzuki等人1981年开发的在Pd(PPh3);催化下，芳基硼酸与溴或碘代芳烃的交叉偶联反应被称为Suzuki芳基偶联反应该反应因具有反应条件温和、可容忍多种活性官能团、受空间位阻影响不大、产率高以及芳基硼酸经济易得且对潮气不敏感等优越性而成为普遍适用的C一 C,键 偶联方法，倍受有机及高分子合成工作者的青睐.卤代 芳 烃 与Pd(o)氧化加成后，与1mol的碱生成有机把氢氧化物中间物种，取代了键极性相对弱的Pd-X键，这种含强极性键Pd一O的中间物种具有较强的亲电性;另1 mol的碱与芳基硼酸生成四价硼酸盐中间物种，具有较强的富电性，有利于阴离子向Ar，一Pd-OH的金属中心迁移由这两方面协同作用形成的有机把络合物Ar一Pd一VI经还原消除生成芳基偶联产物有研究发现，在溴代芳烃的偶联反应中，速率决定步骤在于氧化加成，而在碘代芳烃的偶联反应中，芳基阴离子向金属中心迁移过程是速率决定步骤亲电试剂2.1 卤代芳烃溴代 或 碘 代芳烃是Suzuki芳基偶联反应中常见的亲电试剂，反应中能容忍多种官能团(如CHO,COCH3,COOC2H5，OCH3,CN,N02,F等)，且金属有机化合物在偶联反应中，不会分解.吸电 子 基 有利于卤代芳烃与Pd(0)氧化加成，N02取代的溴代芳烃反应活性更高.碘代 芳 烃 在室温下可与Pd(PPh3)4氧化加成，而嗅代和氯代芳烃分别在80和135下可与Pd(PPh3)4氧化加成，由于这种氧化加成活性的差异，因此多卤代芳烃在反应中存在着明显的化学选择性.同 种 卤 原子取代的多卤代芳烃在偶联反应中存在区域选择性.卤代 芳 烃 对空间位阻的敏感性上也存在着一定的差异。

碘代芳烃与芳基硼酸偶联对空间位阻不太敏感，溴代芳烃对空间位阻比较敏感.虽然 氯 代 芳烃与Pd(D)的氧化加成存在较大的惰性，但这类卤代烃经济易得，更适于工业应用采用常用的催化剂Pd(PPh3);时，只有当氯代芳烃引人吸电子基团后，方能顺利地参与Suzuki芳基偶联反应，催化剂以PCy3(t ri cyclohexylphosphine)或双齿嶙配体即PP为配体时偶联产率更高.在 水 溶 性Ni(0)催化下，偶联反应不需在无水条件下进行.2.2 三氟甲基磺酸酯、重氮盐、芳基硫盐及碘错盐酚类 的 三 氟甲基磺酸酯对碱比较敏感，热稳定性较差，在Suzuki芳基偶联反应中要求相对温和的反应条件，常用的催化剂主要是Pd(PP h3)4 和PdC12(dppf)，在反应体系中加入氯化锉可以避免催化剂在反应初期发生分解，从而提高偶联产率:.当 三 氟 甲基磺酸酯的芳基上带吸电子基时，有利于偶联反应;在不同的磺酸酯基中，三氟磺酸酯基的反应活性较高，但与溴代或碘代芳烃的活性相比，1,Br OTf Ni(O)也可催化芳基磺酸酯与芳基硼酸的偶联反应.重 氮 盐 的亲电性特别强，电子效应及空间位阻对偶联反应影响不大，反应中不需加入碱，且反应活性比溴代芳烃强.芳基梳盐或碘翁盐与芳基硼酸也可有效偶联.3 芳基硼酸芳 基 硼 酸通常是由芳基锉或格氏试剂与烷基硼酸酯反应制得“一锅法”可以简化芳基硼酸的合成，此外，芳基硅烷脱硅后再经水解也可以得到芳基硼酸芳基 硼 酸 在空气中比较稳定，对潮气不敏感，可以长期储存。

在Suzukl芳基偶联反应中，脱硼作用会造成芳基硼酸的损失，带吸电子基团的芳基硼酸的这种脱硼作用更为显著，因此，反应中常要求芳基硼酸的量相对于卤代芳烃过量约10%，以保证应有的产率.带活性官能团的芳基硼酸通常采用保护一脱保护的方法制得后，再用于偶联反应，活性官能团不受影响.有时 候，将芳基硼酸转化为酯后再用于偶联反应.可减少反应过程中硼酸的损失.双 硼酸 的片呐醇酷与卤代芳烃偶联生成芳基硼酸酯后，可直接用于SuzuKi芳基偶联反应.四苯硼钠具有更好的水溶性，可直接在水相中与卤代芳烃偶联:.4 催化剂4.1含磷配体催化剂Pd(PP h3)4是通常采用的PA配体催化剂，热稳定性较好，在反应中不易分解，其它配体有AsPh3,n-Bu3P,(Me0)3P及双齿腾配体Ph2p(CH 2)2 PPh2(dppe)，Ph2P(CH2)3 pph2(dPPP)，Ph2P(C H2)4 PPh2(dpph)，7r-(C 5H4)2Ph 2PFe(dppf)等水 溶 性 麟配体催化剂可以使底物直接在水相中偶联，产物易分离:.5 碱 及 反应条件Na2 CO3是 Suzuki芳基偶联反应常用的碱，在无水条件下Ti2CO3或K3P04替Na2CO3。

研究发现在Suzuki催化偶联循环中四价硼酸盐中间物种主要通过碱金属离子的模板效应实现向金属中心迁移，阳离子的大小是模板效应的关键，因此，在存在空间位阻的偶联反应中，弱碱作用下，反应缓慢，产率较低;强碱作用下，反应速率快，产率高氟离 子 对硼具有较强的亲合性，与芳基硼酸形成芳基氟硼酸盐阴离子ArBF3一或ArBF2(OH)-/AxBF(OH)2后，易于实现阴离子向金属中心迁移，因此，可以Bu4NF,CsF,KF等替代偶联反应中的碱,.6 结束语自 Suzuk i芳基偶联反应开发以来，相继研究了不同反应活性的亲电试剂的偶联反应机理，从而设计与合成了具有高催化活性的麟配体催化剂，使经济易得的氯代芳烃在偶联反应得到利用;又以无碘配体催化剂替代磷配体催化剂，在偶联反应中，特别是在聚苯类功能材料的合成中，避免了副反应所造成的聚合物结构不规整性;此外，负载于载体上的复合催化剂的制备与重复利用有效地降低了较昂贵的钯的使用成本另一方面，将固相有机合成策略引 入Suzuki芳基偶联反应，使目标分子的合成快速简便由此，可以预料，由于多种底物和催化剂的开发与应用以及反应条件的优化，Suzuki芳基偶联反应将在有机及高分子合成中得到更广泛的应用.。