芳基之间或芳基与杂芳基之间进行偶联的反应,是有机合成中非常常见的一种构建碳碳键的方法。
偶联机理分为以下几种:
- 传统的交叉偶联机理(亲电试剂和亲核试剂作为底物);
- 双亲核试剂氧化偶联机理;
- 双亲电试剂还原交叉偶联。
- 自由基机理。
偶联反应主要包括以下几种:
1.Suzuki reaction (铃木偶联反应)
2.Stille coupling (施蒂勒反应)
3.Yamamoto coupling (山本偶联反应)
4.Sonogashira coupling (菌头偶联反应)
5.Heck reaction (赫克反应)
6.其他
本文从反应机理以及应用方面对Suzuki reaction (铃木偶联反应)展开论述
Suzuki偶联反应:零价钯配合物催化下,芳基或烯基硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联反应,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,具备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。
Suzuki反应的机理:
Suzuki偶联反应也称作铃木反应,是1981年由日本北海道大学Akira Suzuki教授发现。该反应是在钯配合物的催化下,芳基或烯基的硼酸或硼酸酯作为亲核基团与卤素(Cl、Br、I)代的芳烃或烯烃发生交叉偶联反应。Suzuki偶联反应机理是普通的催化循环过程,包括氧化加成、转移金属化及还原消除三个阶段。
1、氧化加成阶段
此过程中,钯(0)催化剂与卤代烃发生氧化加成反应形成Pd-C键并生成RPdX,通过协同的三元过渡态实现,同时钯从0价变为Ⅱ价。
2、转移金属化阶段
硼上的R迁移到Pd上,两个有机基团(R,R’)通过C-Pd键连接到Pd原子上。由于B并不是真正的金属,形成的金属试剂活性并不高,因此在反应中需要加入Base进行活化。
3、还原消除阶段
此过程与氧化加成是互为反向的两个过程,R和R’相互连接,形成C-C键,并从Pd上解脱出来,钯从Ⅱ价变为0价
Suzuki反应的优点:
1.反应对水不敏感;
2可允许多种活性能团存在,-CHO、-COCH3、-COOC2H5、-0CH3、-CN、-NO2、-F等官能团;
3可以进行通常的区域和立体选择性的反应;
4.试剂易于合成,稳定性好;
5.这类反应的无机副产物是无毒的且易于除去,可以保证其适用于实验室且可以用于工业化生产
其缺点是氯代物(特别是空间位阻大的氯代物)及一些杂环硼酸反应难以进行。