Suzuki反应综述.docx

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Suzuki反应综述

Suzuki反应综述

一、水溶性非膦配体/钯催化体系

Wu等以水溶性联吡啶基季铵盐为配体19（Scheme14）用于Pd催化的水相Suzuki反应.在催化剂用量0.1mol%,芳基溴代物∶苯硼酸∶K2CO3＝1∶1.3∶2（物质的量比）,反应温度100℃时,取得较好的产物收率,催化剂可循环利用5次.进一步研究发现,在TBAB存在下,此催化体系可有效实现芳基氯代物的偶联反应.

Pawar等将吡啶基二乙胺磺酸钠20（Scheme15）作为配体和碱用于纯水相Pd催化Suzuki反应.PdCl2用量为5mol%,芳基卤代物∶芳基硼酸∶20＝1∶1.2∶1（物质的量比）,室温条件下反应3～4h,可使芳基溴代物和芳基碘代物的Suzuki反应较好进行.

Adidou等合成了一种键合在PEG350上的二吡啶基甲胺配体21（Scheme16）,成功用在纯水体系中Pd催化的芳基氯代物Suzuki反应.Pd（OAc）2用量为0.1mol%,芳基氯代物∶芳基硼酸∶K2CO3TBAB＝1∶1.1∶2∶0.5（物质的量比）,反应体系加热至100℃反应15h,取得较好的收率.

Mai等合成了一种与PEG2000键合的二吡啶配体22（Scheme17）,成功用于芳基卤代物和四苯基硼酸钠的Suzuki偶联反应（Eq.4）在PEG2000/H2O的混合溶液中,Pd（OAc）2用量为0.5mol%,反应温度110℃时,对芳基溴代物表现出较好的反应活性

对于含吸电子基团的芳基氯代物也具有一定的反应活性.

Zhou等合成系列二亚胺型配体23（Scheme18）,并成功用于水相Suzuki反应.在钯催化剂用量为0.01mol%,芳基溴代物∶苯硼酸∶K2CO3＝1∶1.3∶2（物质的量比）,分别考察了水/乙醇混合溶液和纯水体系中的Suzuki反应.结果表明,水/乙醇混合溶液中Suzuki反应速率高于纯水溶液,其原因可能是反应底物在纯水中溶解性较差所致.进一步研究发现,纯水体系中,TBAB的加入极大地提高了Suzuki反应的速率,并有效地抑制了苯硼酸脱硼副反应的发生.

Li等将一种胍24（Scheme19）/Pd配合物用于室温下的水相Suzuki反应.在3mL乙醇和水的混合溶液中,Pd催化剂用量为1～2mol%,芳基卤代物∶苯硼酸∶K2CO3＝1∶1.2∶3（物质的量比）,室温条件下,对芳基碘代物、溴代物均表现出较好的催化活性.TBAB的加入还可使芳基氯代物的偶联反应进行.

Kostas等成功将一种水溶性卟啉/Pd配合物25Scheme20）用于纯水相Suzuki反应.催化剂用量为0.1mol%,芳基溴代物∶芳基硼酸∶K2CO3＝1∶1.5∶2（物质的量比）,加热至100℃反应1～4h,取得较好的产品收率.催化剂虽能重复使用但经第二次循环后催化活性明显降低,产物收率从100%降至76%.

Conelly-Espinosa等将一种水溶性N,O-多齿Pd催化剂26（Scheme21）成功用于纯水相Suzuki反应.它可有效催化芳基溴代物的

Suzuki反应,反应结束后,可通过二氯甲烷萃取分出产物,含有催化剂的水相可高效地循环使用４次.

Gülcemal等将两种水溶性N,N或N,O双齿Pd配合物27和28（Scheme22）用于纯水相Suzuki反应.此催化体系对芳基溴代物取代基的电子效应比较敏感,对含吸电子基团的芳基溴代物表现出较高反应活性.例如对溴苯乙酮与苯硼酸Suzuki反应的TON高达100000而含供电子基团芳基溴代物的偶联反应只有在TBAB存在下才能顺利进行.

Fleckenstein等合成了一系列磺化的N-杂环卡宾型配体29和30（Scheme23）.研究表明,此催化体系对含有吸电子或供电子取代基的芳基氯代物均表现出较高的催化活性.它还对N-杂环芳基氯代物显示较高的催化活性,例如:

2-氯吡啶和2-氯喹啉可与1-萘基硼酸顺利发生Suzuki反应.

Roy等合成一种磺化的N-杂环卡宾/Pd配合物31（Scheme24）.它在水/正丁醇两相中,可使芳基氯代物Suzuki反应顺利进行.此催化体系还对N-杂芳环氯代物具有较好的催化活性.

Godoy等合成一系列磺化的N-杂环卡宾/Pd配合物32～35（Scheme25）.催化剂对在纯水体系或异丙醇/水体系中的芳基溴代物显示出较好的催化活性.同时发现,以催化剂32的催化活性最高,在TBAB存在下还可活化芳基氯代物.

Tu等研发了一种水溶性二苯并咪唑基吡啶/Pd配合物36（Scheme26）.在极低的催化剂用量（0.005mol%）下,即可在纯水体系中实现水溶性芳基溴代物的

Suzuki反应,然而,对于油溶性芳基溴代物则需要有机共溶剂甲醇的存在下,反应才能顺利进行.

Bai等合成一种水溶性Pd（II）/[SNS]配合物37Scheme27）,并用于水相Suzuki反应.在5mL水溶液中,催化剂用量为2mol%,芳基溴代物∶苯硼酸∶Na2CO3＝0.5∶0.6∶1（物质的量比）,75℃条件下反应6h,4-溴苯乙酮和苯硼酸的收率为100%.但此催化体系

仅对水溶性芳基溴代物表现出较好反应活性.

Li等研究了2-芳基萘并噁唑环钯配合物38（Scheme28）催化的纯水相Suzuki反应发现,在催化剂用量为0.1mol%时,对含有吸电子、供电子和位阻基团的芳基溴代物均表现出较好的催化活性.当催化剂负载量提高到1mol%时,含吸电子基团的对氯硝基苯也可

顺利进行偶联反应,产物收率为65%.

Zhou等也合成了一类环钯配合物39和40（Scheme29）,并成功用于纯水相中芳基溴代物的Suzuki反应.在催化剂用量为10－5

mol%条件下,对溴苯甲醚与苯硼酸的TON高达9.3×10＾6

催化剂可高效地循环使用5次.

Zhang等将超声波技术用到纯水相中含杂环二茂铁亚胺异环环钯化合物41和42（Scheme30）催化的Suzuki反应.在催化剂

41用量为0.5～1mol%,碱为K3PO4,TBAB存在下,反应温度90℃下反应0.5～3h可高效地催化芳基碘代物和溴代物.当催化剂换为42时,芳基氯代物的Suzuki反应也可顺利进行.超声波和常规搅拌方法的对比实验表明,超声波方法可明显加速Suzuki反应速率.

二、非水溶性配体/钯催化的水相Suzuki反应

1非离子双亲化合物促进的Suzuki反应

Lipshutz等将一系列非离子双亲化合物作为促进剂用于钯配合物催化的水相Suzuki反应.在对Scheme31所列多种非离子双亲化合物的促进效果进行考察后发现,双亲化合物的加入可有效提高Suzuki反应速率,其中以PTS的效果最为显著.在水溶液（2wt%PTS）中,催化剂43（Scheme32）用量为2mol%,室温条件下芳基溴代物即可顺利进行Suzuki反应.此催化体系对位阻较大的2,4,6-三异丙基溴苯也具有较高催化活性,反应24h,收率可达76%.催化剂44（Scheme32）则对芳基氯代物显示出较高的催化活性,2,4-二甲基氯苯和4-甲氧基苯硼酸在室温下反应11h,收率可达99%.

Lipshutz等还将PTS/H2O体系应用到杂环芳基溴代物的Suzuki偶联反应.在水溶液（2wt%PTS）中,催化剂43（Scheme32）用量为2mol%,室温或40℃条件下,芳基或杂环芳基溴代物和芳基或杂环芳基硼酸可顺利进行Suzuki反应.作者还将催化剂45（Scheme33）用于芳基氯代物的Suzuki反应中,并考察了PTS,TPGS

和TritonX-100对Suzuki反应的影响,结果发现PTS（2wt%）的促进作用也是最明显.

对PTS/H2O体系用于丙烯基醚和芳基硼酸Suzuki反应（Eq.5）中的研究结果表明在水溶液（2wt%PTS）中,催化剂46（Scheme34）用量为2mol%,室温条件下,多种取代基的烯丙基醚和芳基硼酸均可顺利进行Suzuki反应,收率为71%～99%.

2.微波促进的水相Suzuki反应

1986年,Gedye和Giguere等同时发现通过微热加速有机合成反应的现象.1995年,Strauss报道了在密闭反应容器中,通过微波加热水溶液产生了过热水反应体系.随着微波技术的发展,将微波辐射应用于水相有机反应引起了化学家的高度关注.近年,Leadbeater等首次将微波促进的方法用于过渡金属催化的C—C偶联反应.相对于传统加热方式,微波促进的方法可使长达几小时甚至几十小时的偶联反应缩短至几十分钟乃至几分钟,且催化剂用量可明显降低到

10－6级.

2.1水/有机混合溶液反应体系

Miao等将催化剂47（Scheme35）用于芳基氯代物和苯硼酸的Suzuki偶联反应.在V（DMF）∶V（水）＝5∶1的混合溶液中,催化剂47用量为3mol%,芳基氯代物∶苯硼酸∶Cs2CO3＝1∶1.5∶4（物质的量比）时,在TBAI存在下,微波加热至150℃保持15min,反应收率可达99%.

Bedford等制备了一种可有效活化芳基氯代物的催化剂Pd（OAc）2/PCy3.在二噁烷/水（V∶V＝6∶1）的混合溶液中,通过微波加热至180℃,可使芳基氯代物的Suzuki反应顺利进行.Zhang等考察了微波加热下用苯基全氟正辛基磺酸盐代替卤代芳烃与苯硼酸的Suzuki反应（Eq.6）.在V（甲苯）∶V（丙酮）∶V（水）＝4∶4∶1的混合溶液中,以10mol%Pd（dppf）Cl2为催化剂,微波加热至130℃反应10min,产物收率高达95%.这种方法的特点在于过量的苯基全氟正辛基磺酸盐容易通过萃取法从反应混合物中分离出来.微波促进的水相Suzuki还广泛应用于药物、天然产物和聚合物的合成研究.

Gong和He将微波促进的水相Suzuki反应用于4-芳基苯丙氨酸化合物的合成（Eq.7）.在水/乙腈（V∶V＝1∶1）的混合溶液中,以PdCl2（PPh3）2为催化剂,碱为Na2CO3,微波加热至150

℃反应5～10min.结果表明,碘代、溴代及氯代芳环化合物均可与4-丙氨酰基苯硼酸顺利进行Suzuki偶联反应.

Han等以Pd（PPh3）4为催化剂,在体积比为1∶1的水/丙酮中,微波加热至100℃,反应15min,可使Eq.8的溴化荧光素与罗丹明衍生物的Suzuki反应获得57%的收率.

Appukkuttan等以Pd（PPh3）4（5mol%）为催化剂以水与DMF混合溶液（V∶V＝1∶1）为溶剂,考察了微波作用下的2-溴-4,5-二甲氧基苯乙胺甲酸酯与苯硼酸的Suzuki偶联反应（Eq.9）.结果表明

相对于传统加热方式,微波加热方式有明显加速作用.NaHCO3是最适

宜的碱,适宜反应温度为140,℃反应时间为10min带有强给电子性、空间位阻较大的芳基溴代物与含有吸电子基团和位阻基团的硼酸均可在微波加热条件下顺利进行Suzuki反应.值得指出的是,微波加热还可有效避免传统加热条件下苯硼酸自偶联发生.

Nehls等分别以传统加热和微波加热两种方式考察了在水/四氢呋喃（THF）混合溶液中制备一种含聚酮单元的半导体聚合物（Eq.10）的工艺条件.在V（THF）∶V（水）＝4∶1的混合溶液中,以PdCl2

（PPh3）2（4mol%）为催化剂,碱为Na2CO3,在微波功率分别为70,100和150W条件下反应12min,相应地得到了分子量为3700,4200和12600的聚合物.而在传统油浴加热条件下,要得到相近分子量的聚丙酮需要将反应体系加热到回流状态并保持1～3d.

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