Suzuki反应铃木反应
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双流仑反应简介双流仑反应(Suzuki-Miyaura 反应)是一种重要的有机合成方法,由日本化学家铃木敏郎和宫浦俊郎于1979年首次报道。
该反应以芳香或烯烃基础上的有机卤化物与芳香或烯烃基础上的有机硼试剂在钯催化下发生交叉偶联反应,生成新的碳-碳键。
该反应具有高度的官能团容忍性,可在温和的条件下进行,并且适用于大量的底物。
因此,双流仑反应在药物合成、材料科学等领域得到了广泛应用。
反应机理双流仑反应的反应机理较为复杂,以下是一种常见的机理:1.钯催化剂(通常是钯(II) 配合物)与有机硼试剂发生配位作用,生成活性的钯(0) 物种;2.有机卤化物与钯(0) 物种发生反应,生成有机钯(II) 物种;3.有机钯(II) 物种与有机硼试剂发生交叉偶联反应,生成新的碳-碳键;4.最后,通过还原剂将钯(II) 还原为钯(0),完成催化循环。
需要注意的是,钯催化剂的选择对反应的效率和选择性有重要影响。
常用的钯催化剂有[Pd(PPh3)4]、Pd2(dba)3 和[PdCl2(dppf)] 等。
实验条件双流仑反应的实验条件可以根据具体的底物和试剂进行优化,以下是一般的实验条件:•溶剂:常用的溶剂包括二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)和乙腈等;•温度:一般反应在室温至80°C 进行,但有些底物可能需要更高的温度;•催化剂:常用的钯催化剂有[Pd(PPh3)4]、Pd2(dba)3 和[PdCl2(dppf)] 等;•硼试剂:常用的硼试剂有芳香硼酸酯、芳香硼酸和烯烃硼试剂等;•配体:配体的选择对反应的效果有重要影响,常用的配体有三苯基膦(PPh3)、二苯基膦(dppe)和二苯基膦基咪唑(dppbz)等;•碱:一般可以添加碱(如碳酸钾、碳酸钠)来促进反应进行。
应用领域双流仑反应在有机合成中具有广泛的应用,以下是一些典型的应用领域:药物合成双流仑反应可以用于合成药物的中间体和活性分子。
例如,通过双流仑反应可以将不同的药物基团引入到药物骨架上,从而改变药物的生物活性和药代动力学性质。
S u z u k i反应铃木反应修订版IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】Suzuki反应(铃木反应)铃木反应 - 简介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,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。
通式:铃木反应 - 概述Suzuki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 另一个底物一般是芳基硼酸,由芳基锂或格氏试剂与烷基硼酸酯反应制备。
这些化合物对空气和水蒸气比较稳定,容易储存。
Suzuki反应靠一个四配位的钯催化剂催化,广泛使用的催化剂为四(三苯基膦)钯(0),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。
Suzuki反应中的碱也有很多选择,最常用的是碳酸钠。
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。
铃木反应 - 机理铃木反应示意图首先卤代烃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。
铃木反应维基百科,自由的百科全书(重定向自Suzuki反应)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,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]该反应由铃木章在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]。
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。
[6]目录[隐藏]∙ 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[编辑]概述Suzuki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Miyaura硼酸化反应,Miyaura反应)。
这些化合物对空气和水蒸气比较稳定,容易储存。
Suzuki反应靠一个四配位的钯催化剂催化,广泛使用的催化剂为四(三苯基膦)钯(0)Pd(PPh3)4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)。
[7]Suzuki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。
Suzuki反应(铃木反应)铃木反应 - 简介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,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。
通式:铃木反应 - 概述Suzuki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 另一个底物一般是芳基硼酸,由芳基锂或格氏试剂与烷基硼酸酯反应制备。
这些化合物对空气和水蒸气比较稳定,容易储存。
Suzuki反应靠一个四配位的钯催化剂催化,广泛使用的催化剂为四(三苯基膦)钯(0),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。
Suzuki反应中的碱也有很多选择,最常用的是碳酸钠。
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。
铃木反应 - 机理铃木反应示意图首先卤代烃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。
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。
Suzuki-Miyaura交叉偶联反应机理及其在有机合成中的应用学院:化学学院专业:有机化学学号:姓名:一、Suzuki-Miyaura 交叉偶联反应概念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,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。
Z=Cl,Br,I自从1981年Suzuki 等报道了通过钯催化的有机硼化学物和卤代烃可以在很温和的条件下发生偶联反应制备不对称联芳烃以后,为芳-芳键的形成展开了一个新的领域[1]。
Suzuki-Miyaura 交叉偶联反应被证明是目前制备联芳基及其衍生物最为广泛利用的方法,因为其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。
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。
二、Suzuki-Miyaura 交叉偶联反应机理Suzuki-Miyaura 交叉偶联的反应机理通常是一个普通的催化循环过程。
这个过程主要包括三个步骤:(1)氧化加成(oxidative addition) (2)转移金属化(transmetalation) (3)还原消除(reductive elimination)Ar-Pd-Ar 1Ar-ArPd(0)ArXArPdXArPdOHNaOHNaXB(OH)4ArB -(OH)3NaOHArB(OH)2氧化加成还原消除转移金属化ZB(OH)2BrZ+3% Pd(PPh 3)4Benzene, Na 2CO 3/H 2O首先,卤代芳烃与Pd(0)氧化加成后,与1mol 的碱生成有机钯氢氧化物中间物种,取代了键极性较弱的钯卤键,这种含有强极性的Pd-OH 的中间体具有非常强的亲电性;同时另1mol 的碱与芳基硼酸生成四价硼酸盐中间物种,具有非常强的富电性,有利于向Pd 金属中心迁移。
-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另一个底物一般是芳基硼酸,由芳基锂或格氏试剂与烷基硼酸酯反应制备。
这些化合物对空气和水蒸气比较稳定,容易储存。
Suzuki反应靠一个四配位的钯催化剂催化,广泛使用的催化剂为四(三苯基膦)钯(0),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。
Suzuki反应中的碱也有很多选择,最常用的是碳酸钠。
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。
编辑本段机理首先卤代烃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。
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。
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。
还原消除得到的是构型保持的产物。
编辑本段基本因素SUZUKI cross coupling reaction 的基本因素总的来说可以分为下面几个部分,底物的活性简单的分类可以是:ArN2+X->>ArI>ArBr>ArCl>ArOTf≥ArOTs,ArOMe这里面常用的是卤代物,其中尤其是碘代和溴代最为常见,也是反应效果较好的。
suzuki反应介绍制药工程陆颖逊13112218•铃木章(すずきあきら,1930年9月12日-),日本化学家,北海道大学荣誉教授,铃木反应的发现者。
因在“有机合成中的钯催化交叉偶联反应”方面做出贡献,瑞典皇家科学院于2010年10月6日宣布其与理查德·赫克、根岸英一共同获得2010年诺贝尔化学奖。
内容简介•1.前言•2.suzuki反应的发现•3.suzuki反应机理•4.suzuki反应催化系统•5.suzuki反应类型suzuki反应的发现•Suzuki偶联反应是日本化学家Suzuki在上世纪八十年代发展来的一类重要的偶联反应,是指在零价钯的催化下,有机硼化物与各种卤代烃、磺酸酯等的交叉偶联生成碳碳键的反应。
N. Miyaura, T. Yanagi, and A. Suzuki. Synth. Commun, 1981,11(7), 513-519suzuki反应的优势•Suzuki反应是生成碳碳键的偶联反应中最重要的有机单元反应之一。
和其他过渡金属催化下的芳烃偶联反应相比,Suzllki反应更有优势:反应条件温和;可容忍多种官能团;具有高度的化学选择性及立体选择性;反应可以在水中进行,环境友好;有机硼化合物试剂对空气稳定,此外含硼副产物无毒,易于除去。
suzuki反应机理研究•首先卤代烃Ar-X与Pd(0)进行氧化加成得到Ar-Pd(2)-X,再与强碱作用得到强亲电性中间体Ar-Pd(2)-OH。
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Ar’B(OH3)与Ar-Pd-OH 作用生成B(OH4)经还原消除得到目标产物Ar-Ar’和零价的Pd。
催化体系•1、均相钯催化剂,Pd(PPh3)4等•2、负载钯催化剂,Pd/C,Pd/SWNT等•3、非钯过渡金属催化体系,Ni,Cu,Mn等。
FBr F F FF +R B(OH)2Pd (PPh3)42RF FF F F KORENAGA.T et al.Suzuki —Miyaur8 CoupIingRe ∽tionUsingPentafluoro —phenylboronic acid [J].org .Lett·2005·7(22)缺点:膦配体对空气和水敏感;均相催化剂很难从反应体系中分离,难以回收;会有金属残留污染产物。
Suzuki反应(铃木反应)
铃木反应 - 简介
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,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。
通式:
铃木反应 - 概述
Suzuki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 另一个底物一般是芳基硼酸,由芳基锂或格氏试剂与烷基硼酸酯反应制备。
这些化合物对空气和水蒸气比较稳定,容易储存。
Suzuki反应靠一个四配位的钯催化剂催化,广泛使用的催化剂为四(三苯基膦)钯(0),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。
Suzuki反应中的碱也有很多选择,最常用的是碳酸钠。
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。
铃木反应 - 机理
铃木反应示意图
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。
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。
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。
还原消除得到的是构型保持的产物。
铃木反应 - 基本因素
SUZUKI cross coupling reaction 的基本因素总的来说可以分为下面几个部分,
底物的活性
简单的分类可以是:
ArN2+X->>ArI>ArBr>ArCl>ArOTf≥ArOTs,ArOMe
这里面常用的是卤代物,其中尤其是碘代和溴代最为常见,也是反应效果较好的。
但是,ArN2+X在有些情况下,是个很好的选择。
它的制备我可以给出一个常用的方法,这里我们的重氮盐,是氟硼盐.
碱的参与
SUZUKI cross coupling reaction 在没有碱的参与下,是很难反应的,甚至不反应!反应中碱的影响不仅取决于碱(负离子)的强弱,而且要兼顾阳离子的性质。
阳离子如果太小不利于生成中间的过渡态ylide(Pd)中间体,如果要弄清楚这个问题简单的机理介绍是必不可少的,下面化学式可以明了的解释这个原理。
通常来说,大的阳离子的碱,如Ba,Cs,会加速反应,当阳离子太小而被屏蔽反应的速率和效率将显着下降。
溶剂选择
常用的溶剂分为质子,非质子,极性和非极性,当然他们是互相交叉的,我这里再一次强调一下,溶剂和碱要综合考虑选择,这里只简单的给出一些常用的二者间的配合:Ba(OH)2/95%EtOH, Na2CO3,K2CO3,CsCO3/dioxane,DMF,CsF,K3PO4/toluene......
当然,具体到实际的应用上还要考虑你底物在这些溶剂中的溶解性。
底物芳基硼酸及酯
Suzuki 偶联反应的优势就是形成了这个过渡的中间体,让反应更容易进行。
(有点类似催化剂,严格说这不准确的)芳基硼酸及酯是一个对水和空气稳定的物质,因此它的储存将不是问题,而同时又具备好的反应活性。
它是一个弱酸PKa=12左右,因此,可以在反应的后处理中利用这一点,用氢氧化钠与它成盐,有机溶剂提杂纯化它。
另外还有一点要特别注意的芳基硼酸在加热干燥过程中自身会脱水形成酸酐,所以如果你要测它的熔点时,你会发现这是很困难的。
芳基硼酸的合成一般的来说,有两个方法,一个用有机锂盐,另外一个用格式试剂,后面一个很常用,自己也做过,前面没用过,有谁用的可以分享一下。
现在大家更常用的是芳基硼酯,这里面以频那醇硼酸酯最普遍,这个方法是由Miyanra 小组对Suzuki 偶联反应改良产生的感兴趣的可以看看这个文献:JOC.60, 7508 芳基频那醇硼酸酯制备方法中,用Pd(dppf)作为催化剂适用碘代物,和溴代物以及三氟甲磺酰基物。
用Pd(dba)3/PCy3,和Pd(OAc)做为不活泼的氯化物的制备。
特别说一点,这里的用的碱不能用太强的,一般用醋酸钾就可以了,太强的碱会造成同分子的双分子偶合,这是我们不愿意看到的。
催化剂和配体
这是这个反应最精髓的地方,也是最新最有挑战性的一个领域。
这里我只简单的介绍一下,Suzuki 偶联反应的催化剂主要有两大类Pd类,Ni类,前者可用于含水体系,耐受很多的官能团,后者在反应中必需是无水无氧的。
Suzuki 偶联反应的催化剂的发展经历过三个过程:
(1) 简单的零价Pd(0)和Ni(0)的盐和磷的配合物,反应活性较低如PdCl2,Pd/C等
(2) 高活性的钯催化剂
(3) 高活性,可反复利用的催化剂
我们日常用的多的是第一和第二类,第一类中以Pd(PPh3)4为最常见,最广谱,用于底物是溴化物和碘化物最好,如果用于不活泼的氯化物反应的条件要苛刻一点。
一般的配体就是PPh3,PCy3.
Suzuki 偶联反应的催化剂都是怕氧的所以反应进行中脱氧是必备的一步,这里很有意思的是第三代的催化剂,它具有高活性,高效率,它是固态的不溶于溶剂中的因此反应后处理通过过滤出去,回收反复利用,这样的体系,要加点季铵盐提高催化剂的稳定性(同时是不是还有相转移催化剂的功能?)。