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铃木反应

四月 15, 2023

鈴木反应（日语：鈴木反応，英語：Suzuki reaction），也称作鈴木偶联反应（日语：鈴木カップリング、英語：Suzuki coupling）、鈴木－宮浦反应（日语：鈴木・宮浦反応，英語：Suzuki-Miyaura reaction），是一个有机偶联反应，是在钯配合物催化下，芳基或烯基的硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联。[1][2]

该反应由鈴木章（日语：鈴木 章／すずき あきら Suzuki Akira）在1979年首先报道，在有机合成中的用途很广，具有很强的底物适应性及官能团耐受性，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[3][4][5]。鈴木章也憑藉此貢獻與理查德·赫克、根岸英一共同獲得2010年诺贝尔化学奖[6]。

2018年，鈴木反应被成功地转移到异相体系中进行。[7]

概述

鈴木反应对官能团的耐受性非常好，反应物可以带着-CHO、-COCH3、-COOC2H5、-OCH3、-CN、-NO2、-F等官能团进行反应而不受影响。反应有选择性，不同卤素、以及不同位置的相同卤素进行反应的活性可能有差别，三氟甲磺酸酯、重氮盐、碘鎓盐或芳基锍盐和芳基硼酸也可以进行反应，活性顺序如下：

R2-I > R2-OTf > R2-Br >> R2-Cl

另一个广泛应用的底物是芳基硼酸，由芳基锂或格氏试剂与烷基硼酸酯反应制备（见宮浦硼酸化反应，宮浦反应）。这些化合物对空气和水蒸气比较稳定，容易储存。鈴木反应靠一个四配位的钯催化剂催化，广泛使用的催化剂为Pd(PPh3)4(0)与PdCl2(dppf)，其他的配体还有：AsPh3、n-Bu3P、(MeO)3P，以及双齿配体Ph2P(CH2)2PPh2(dppe)、Ph2P(CH2)3PPh2(dppp)等。 （以上的所有Pd配体都是厌氧的，因此反应必须在氮气，氩气等惰性气体下反应）。[8]

鈴木反应中的碱也有很多选择，最常用的是碳酸钠、碳酸铯、醋酸钾、磷酸钾等。 碱金属碳酸盐中，活性顺序为：

Cs2CO3 > K2CO3 > Na2CO3 > Li2CO3

而且，加入氟离子（F−）会与芳基硼酸形成氟硼酸盐负离子，可以促进硼酸盐中间体与钯中心的反应。 因此，氟化四丁基铵、氟化铯、氟化钾等化合物都会使反应速率加快，甚至可以代替反应中使用的碱。

机理

反应机理见下图。首先卤代烃2与零价钯进行氧化加成，与碱作用生成强亲电性的有机钯中间体4[9]。同时芳基硼酸与碱作用生成酸根型配合物四价硼酸盐中间体6，具亲核性，与4作用生成8。最后8经还原消除，得到目标产物9以及催化剂1。

 

氧化加成一步，用乙烯基卤反应时生成构型保持的产物，但用烯丙基和苄基卤反应则生成构型翻转的产物[10]。这一步首先生成的是顺式的钯配合物，而后立即转变为反式的异构体。[11]

还原消除得到的是构型保持的产物[12]。

讨论

对于一些SP3杂化的烷基硼或者硼酸化合物，同样可以发生反应称为硼-烷基铃木－宫浦交叉耦联反应。 与鈴木偶联相比它有若干缺点:1.反应进程慢；2.自身耦联副产物较多；3.和磷配体耦联的副产物多；4.可能会造成手性消旋或者羟醛缩和反应。[13][14][15][16][17]

展望

铃木－宫浦交叉耦联在有机合成当中的最新应用已经被Kotha和同事归纳。[18]当SPhos（一種有机膦配体）参与反應，其催化剂的用量聲稱可以降低至0.001 mol%。[19]

 

参见

参考文献

  1. ^ Miyaura, N. et al. Tetrahedron Lett. 1979, 3437.
  2. ^ Miyaura, N.; Suzuki, A. Chem. Commun. 1979, 866.
  3. ^ 反应综述参见：Suzuki, A. Pure Appl. Chem. 1991, 63, 419-422. (Review)
  4. ^ Miyaura, N.; Suzuki, A. Chem. Rev. 1995, 95, 2457-2483. doi:10.1021/cr00039a007
  5. ^ Suzuki, A. J. Organometallic Chem. 1999, 576, 147–168.
  6. ^ Akira Suzuki - Biographical. Nobelprize.org. 2010-10-06 [2011-02-23]. （原始内容于2011-05-12）. 
  7. ^ Chen, Zupeng; Vorobyeva, Evgeniya; Mitchell, Sharon; Fako, Edvin; Ortuño, Manuel A.; López, Núria; Collins, Sean M.; Midgley, Paul A.; Richard, Sylvia; Vilé, Gianvito; Pérez-Ramírez, Javier. A heterogeneous single-atom palladium catalyst surpassing homogeneous systems for Suzuki coupling. Nature Nanotechnology. 2018-08, 13 (8): 702–707. doi:10.1038/s41565-018-0167-2. 
  8. ^ 邢其毅等。《基础有机化学》第三版下册．北京：高等教育出版社，2005年．ISBN 978-7-04-017755-8．
  9. ^ Matos, Karl; Soderquist, John A. Alkylboranes in the Suzuki−Miyaura Coupling: Stereochemical and Mechanistic Studies. The Journal of Organic Chemistry. 1998-02, 63 (3): 461–470. doi:10.1021/jo971681s. 
  10. ^ Stille, John K.; Lau, Kreisler S. Y. Mechanisms of oxidative addition of organic halides to Group 8 transition-metal complexes. Accounts of Chemical Research. 1977-12-01, 10 (12): 434–442. doi:10.1021/ar50120a002. 
  11. ^ Casado, A. L.; Espinet, P. Organometallics 1998, 17, 954–959.
  12. ^ Ridgway, Brian H.; Woerpel, K. A. Transmetalation of Alkylboranes to Palladium in the Suzuki Coupling Reaction Proceeds with Retention of Stereochemistry. The Journal of Organic Chemistry. 1998-02, 63 (3): 458–460. doi:10.1021/jo970803d. 
  13. ^ Littke, A. F., Fu, G. C. A convenient and general method for Pd-catalyzed Suzuki cross-couplings of aryl chlorides and arylboronic acids. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1999, 37, 3387-3388.
  14. ^ Wolfe, J. P., Singer, R. A., Yang, B. H., Buchwald, S. L. Highly Active Palladium Catalysts for Suzuki Coupling Reactions. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9550-9561.
  15. ^ Netherton, M. R., Dai, C., Neuschuetz, K., Fu, G. C. Room-Temperature Alkyl-Alkyl Suzuki Cross-Coupling of Alkyl Bromides that Possess β Hydrogens. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10099-10100.
  16. ^ Kirchhoff, J. H., Dai, C., Fu, G. C. A method for palladium-catalyzed cross-couplings of simple alkyl chlorides: Suzuki reactions catalyzed by [Pd2(dba)3]/PCy3. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2002, 41, 1945-1947.
  17. ^ Molander, G. A., Bernardi, C. R. Suzuki-Miyaura Cross-Coupling Reactions of Potassium Alkenyltrifluoroborates. J. Org. Chem. 2002, 67, 8424-8429.
  18. ^ Recent applications of the Suzuki–Miyaura cross-coupling reaction in organic synthesis Sambasivarao Kotha, Kakali Lahiri and Dhurke Kashinath Tetrahedron 2002, 48, 9633-9695 doi:10.1016/S0040-4020(02)01188-2
  19. ^ Catalysts for Suzuki-Miyaura Coupling Processes: Scope and Studies of the Effect of Ligand Structure Timothy E. Barder, Shawn D. Walker, Joseph R. Martinelli, and Stephen L. Buchwald J. AM. CHEM. SOC. 2005, 127, 4685-4696 doi:10.1021/ja042491j

外部链接

  • 鈴木偶联反应 （页面存档备份，存于互联网档案馆）—organic-chemistry.org
  • 铃木-宫浦偶联反应 Suzuki-Miyaura Cross Coupling （页面存档备份，存于互联网档案馆）

四月 15, 2023
铃木反应, 鈴木反应, 日语, 鈴木反応, 英語, suzuki, reaction, 也称作鈴木偶联反应, 日语, 鈴木カップリング, 英語, suzuki, coupling, 鈴木, 宮浦反应, 日语, 鈴木, 宮浦反応, 英語, suzuki, miyaura, reaction, 是一个有机偶联反应, 是在钯配合物催化下, 芳基或烯基的硼酸或硼酸酯与氯, 碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联, 该反应由鈴木章, 日语, 鈴木, すずき, あきら, suzuki, akira, 在1979年首先报道, 在有机合成中的. 鈴木反应 日语 鈴木反応 英語 Suzuki reaction 也称作鈴木偶联反应 日语 鈴木カップリング 英語 Suzuki coupling 鈴木 宮浦反应 日语 鈴木 宮浦反応 英語 Suzuki Miyaura reaction 是一个有机偶联反应 是在钯配合物催化下 芳基或烯基的硼酸或硼酸酯与氯 溴 碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联 1 2 该反应由鈴木章 日语 鈴木 章 すずき あきら Suzuki Akira 在1979年首先报道 在有机合成中的用途很广 具有很强的底物适应性及官能团耐受性 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 3 4 5 鈴木章也憑藉此貢獻與理查德 赫克 根岸英一共同獲得2010年诺贝尔化学奖 6 2018年 鈴木反应被成功地转移到异相体系中进行 7 目录 1 概述 2 机理 3 讨论 4 展望 5 参见 6 参考文献 7 外部链接概述 编辑鈴木反应对官能团的耐受性非常好 反应物可以带着 CHO COCH3 COOC2H5 OCH3 CN NO2 F等官能团进行反应而不受影响 反应有选择性 不同卤素 以及不同位置的相同卤素进行反应的活性可能有差别 三氟甲磺酸酯 重氮盐 碘鎓盐或芳基锍盐和芳基硼酸也可以进行反应 活性顺序如下 R2 I gt R2 OTf gt R2 Br gt gt R2 Cl 另一个广泛应用的底物是芳基硼酸 由芳基锂或格氏试剂与烷基硼酸酯反应制备 见宮浦硼酸化反应 宮浦反应 这些化合物对空气和水蒸气比较稳定 容易储存 鈴木反应靠一个四配位的钯催化剂催化 广泛使用的催化剂为Pd PPh3 4 0 与PdCl2 dppf 其他的配体还有 AsPh3 n Bu3P MeO 3P 以及双齿配体Ph2P CH2 2PPh2 dppe Ph2P CH2 3PPh2 dppp 等 以上的所有Pd配体都是厌氧的 因此反应必须在氮气 氩气等惰性气体下反应 8 鈴木反应中的碱也有很多选择 最常用的是碳酸钠 碳酸铯 醋酸钾 磷酸钾等 碱金属碳酸盐中 活性顺序为 Cs2CO3 gt K2CO3 gt Na2CO3 gt Li2CO3 而且 加入氟离子 F 会与芳基硼酸形成氟硼酸盐负离子 可以促进硼酸盐中间体与钯中心的反应 因此 氟化四丁基铵 氟化铯 氟化钾等化合物都会使反应速率加快 甚至可以代替反应中使用的碱 机理 编辑反应机理见下图 首先卤代烃2与零价钯进行氧化加成 与碱作用生成强亲电性的有机钯中间体4 9 同时芳基硼酸与碱作用生成酸根型配合物四价硼酸盐中间体6 具亲核性 与4作用生成8 最后8经还原消除 得到目标产物9以及催化剂1 氧化加成一步 用乙烯基卤反应时生成构型保持的产物 但用烯丙基和苄基卤反应则生成构型翻转的产物 10 这一步首先生成的是顺式的钯配合物 而后立即转变为反式的异构体 11 还原消除得到的是构型保持的产物 12 讨论 编辑对于一些SP3杂化的烷基硼或者硼酸化合物 同样可以发生反应称为硼 烷基铃木 宫浦交叉耦联反应 与鈴木偶联相比它有若干缺点 1 反应进程慢 2 自身耦联副产物较多 3 和磷配体耦联的副产物多 4 可能会造成手性消旋或者羟醛缩和反应 13 14 15 16 17 展望 编辑铃木 宫浦交叉耦联在有机合成当中的最新应用已经被Kotha和同事归纳 18 当SPhos 一種有机膦配体 参与反應 其催化剂的用量聲稱可以降低至0 001 mol 19 参见 编辑Heck反应 Hiyama偶联反应 Kumada偶联反应 Negishi偶联反应 Petasis反应 Stille反应 Sonogashira偶联反应参考文献 编辑 Miyaura N et al Tetrahedron Lett 1979 3437 Miyaura N Suzuki A Chem Commun 1979 866 反应综述参见 Suzuki A Pure Appl Chem 1991 63 419 422 Review Miyaura N Suzuki A Chem Rev 1995 95 2457 2483 doi 10 1021 cr00039a007 Suzuki A J Organometallic Chem 1999 576 147 168 Akira Suzuki Biographical Nobelprize org 2010 10 06 2011 02 23 原始内容存档于2011 05 12 Chen Zupeng Vorobyeva Evgeniya Mitchell Sharon Fako Edvin Ortuno Manuel A Lopez Nuria Collins Sean M Midgley Paul A Richard Sylvia Vile Gianvito Perez Ramirez Javier A heterogeneous single atom palladium catalyst surpassing homogeneous systems for Suzuki coupling Nature Nanotechnology 2018 08 13 8 702 707 doi 10 1038 s41565 018 0167 2 邢其毅等 基础有机化学 第三版下册 北京 高等教育出版社 2005年 ISBN 978 7 04 017755 8 Matos Karl Soderquist John A Alkylboranes in the Suzuki Miyaura Coupling Stereochemical and Mechanistic Studies The Journal of Organic Chemistry 1998 02 63 3 461 470 doi 10 1021 jo971681s Stille John K Lau Kreisler S Y Mechanisms of oxidative addition of organic halides to Group 8 transition metal complexes Accounts of Chemical Research 1977 12 01 10 12 434 442 doi 10 1021 ar50120a002 Casado A L Espinet P Organometallics 1998 17 954 959 Ridgway Brian H Woerpel K A Transmetalation of Alkylboranes to Palladium in the Suzuki Coupling Reaction Proceeds with Retention of Stereochemistry The Journal of Organic Chemistry 1998 02 63 3 458 460 doi 10 1021 jo970803d Littke A F Fu G C A convenient and general method for Pd catalyzed Suzuki cross couplings of aryl chlorides and arylboronic acids Angew Chem Int Ed Engl 1999 37 3387 3388 Wolfe J P Singer R A Yang B H Buchwald S L Highly Active Palladium Catalysts for Suzuki Coupling Reactions J Am Chem Soc 1999 121 9550 9561 Netherton M R Dai C Neuschuetz K Fu G C Room Temperature Alkyl Alkyl Suzuki Cross Coupling of Alkyl Bromides that Possess b Hydrogens J Am Chem Soc 2001 123 10099 10100 Kirchhoff J H Dai C Fu G C A method for palladium catalyzed cross couplings of simple alkyl chlorides Suzuki reactions catalyzed by Pd2 dba 3 PCy3 Angew Chem Int Ed Engl 2002 41 1945 1947 Molander G A Bernardi C R Suzuki Miyaura Cross Coupling Reactions of Potassium Alkenyltrifluoroborates J Org Chem 2002 67 8424 8429 Recent applications of the Suzuki Miyaura cross coupling reaction in organic synthesis Sambasivarao Kotha Kakali Lahiri and Dhurke Kashinath Tetrahedron 2002 48 9633 9695 doi 10 1016 S0040 4020 02 01188 2 Catalysts for Suzuki Miyaura Coupling Processes Scope and Studies of the Effect of Ligand Structure Timothy E Barder Shawn D Walker Joseph R Martinelli and Stephen L Buchwald J AM CHEM SOC 2005 127 4685 4696 doi 10 1021 ja042491j外部链接 编辑鈴木偶联反应 页面存档备份 存于互联网档案馆 organic chemistry org 鈴木反应新进展 铃木 宫浦偶联反应 Suzuki Miyaura Cross Coupling 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 铃木反应 amp oldid 67653934, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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