芳基硼酸在有机合成中的应用

采用“一锅法”合成对称二芳基醚， 反应中无需 将 中 间 体 酚 分 离 出 来 ， 只 需 将 ３０％ Ｈ２Ｏ２、４ Ａ°分 子 筛、Ｃｕ（ ＯＡｃ） ２ 催化剂和三乙基胺加入同一反应瓶中， 即可直接合成二芳基醚。这一方法可省去分离纯化等 复杂过程， 且反应后未反应完的原料及中间产物酚能 有效回收利用。
第１期
李英奇， 等： 芳基硼酸在有机合成中的应用
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氯代芳烃的反应活性低， 但这类芳烃经济易得， 更适于工业应用。采用常用的催化剂 Ｐｄ （ ＰＰｈ３） ４ 时， 只有当氯代芳烃引入吸电子基之后， 方能顺利进行芳 基偶联反应。若催化剂改用 ＰＣｙ３ （ 三环己基膦） 或双 齿膦配体 ｄｐｐｐ 为配体时偶联收率更高［３］：
第 ３６ 卷第 １ 期 ２００６ 年 ２ 月
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专论与综述
精细化工中间体
ＦＩＮＥ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＴＥＲＭＥＤＩＡＴＥＳ
Ｖｏｌ． ３６ Ｎｏ． １ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２００６
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芳基硼酸在有机合成中的应用
李英奇＊ ， 伍佑华， 彭雨春
（ 湘潭大学， 湖南 湘潭 ４１１１００）
表 １ 芳基硼酸与苯胺反应结果 Ｔａｂｌｅ １ Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｒ ｙｌｂｏｒ ｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｗｉｔｈ ａｎｉｌｉｕ
Ｃｕ（ＯＡｃ）２
Ｍｙｒｉｓｔｉｃ ａｃｉｄ
收率
编号
Ａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ
产物
（ ％， ｍｏｌ）
（ ％， ｍｏｌ）
（ ％）
１
５
１０
７９
２
５
１０
７０
３
１０
２０
６２
３ 催化加成反应
３．１ 与 α， β－ 不饱和羰基化合物的共轭加成 在有机合成中使用过渡金属催化剂的催化加成反
应是 合 成 Ｃ－ Ｃ 键 的 重 要 策 略 。近 来 不 断 有 报 道 介 绍 芳基硼酸与 α， β－ 不饱和酮的不对称 共 轭 加 成 反 应 ， 所报道的这些反应均有较高的收率和极好的区域和对 映异构选择性。
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精细化工中间体
第 ３６ 卷
２．３ 芳香胺的合成 芳香胺是医药和农药工业的重要化合物。传统的
合成方法是在 Ｐａ 或 Ｎｉ 催化剂作用下利用胺和芳卤偶 合。最近， Ｊｏｎ ［１１］等报道了芳基硼酸与胺的催化偶合
反应来合成芳香胺， 反应中的胺可用苯胺或烷基 胺， 产物分别为二芳基胺和烷基苯胺。该反应采用 Ｃｕ （ ＯＡｃ） ２ 作催化剂， 在室温下即可进行， 反应收率 较高。各种芳基硼酸与苯胺反应的结果如表 １。
１９９７ 年 Ｍａｓａａｋｉ［１２］ 等研究了芳基硼酸与共轭烯酮 的不对称共轭加成反应， 开辟了一条合成 β取代酮的 新方法。反应收率较高， 且具有很高的对映异构选择 性。反应中水的用量对收率的影响很大， 但不影响反 应的对映异构选择性； 苯环上的取代基无论是吸电子 基还是给电子基， 对反应的收率和对映异构选择性没 有影响。
率高， 立体选择性好。综述了芳基硼酸在联芳基合成、二芳基醚合成、芳香胺合成和催化加成反应中的应用。
关键词： 芳基硼酸； 配体； 偶联反应； 二芳基醚； 催化加成反应
中图分类号： ＴＱ１２８＋．５４
文献标识码： Ａ
文章编号： １００９－ ９２１２（ ２００６） ０１－ ００１４－ ０４
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｒ ｙｌｂｏｒ ｏｎｉｃ Ａｃｉｄ ｉｎ Ｏｒ ｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ＬＩ Ｙｉｎｇ－ ｑｉ， ＷＵ Ｙｏｕ－ ｈｕａ， ＰＥＮＧ Ｙｕ－ ｃｈｕｎ （ Ｘｉａｎｇｔａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉａｎｇｔａｎ ４１１１００， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃ Ａｃｉｄ ｉｎ ｂｉａｒｙｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ， ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ｄｉａｒｙｌ ｅｔｈｅｒｓ， ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ ａｒｏｍａｔｉｃ ａｍｉｎｅｓ ａｎｄ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｓｕｚｕｋｉ ｃｒｏｓｓ－ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｒｙｌ － Ｃａｒｙｌ ｂｏｎｄｓ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， Ｖａｒｉｏｕｓ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃａｔａｌｙｓｔ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｈａｔ ａｌｌｏｗ ａｒｙｌ ｉｏｄｉｄｅｓ， ｂｒｏｍｉｄｅｓ， ａｎｄ ｃｈｌｏｒｉｄｅｓ ｔｏ ｂｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ ａｒｙｌ ｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄｓ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， Ｎｉ－ ｂａｓｅｄ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｈａｖｅ ａｌｓｏ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｓｕｚｕｋｉ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅｓ． Ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌｓ ａｎｄ ａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄｓ ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｃｕ （ＯＡｃ）２ ａｎｄ ＮＥｔ３ ｇｉｖｅ ｄｉａｒｙｌ ｅｔｈｅｒｓ． Ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ａｍｉｎｅｓ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｃ－ Ｎ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｔｈｅ １，４－ ｃｏｎｊｕｇａｔｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄｓ ｔｏ ｅｎｏｎｅｓ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｃａｒｂｏｎ－ ｃａｒｂｏｎ ｂｏｎｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｇｉｖｉｎｇ β－ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｃａｒｂｏｎｙｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｅｎａｎｔｉｏｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ． Ｔｈｅｓｅ ｒｅａｃｔｉｏｎｓ ｓｈｏｗ ｇｏｏｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｇｅｎｅｒａｌｉｔｙ ｗｈｉｌｅ ｕｓｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｎｏｎｔｏｘｉｃ， ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ ｒｅａｇｅｎｔｓ ｕｎｄｅｒ ｍｉｌｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎ ｇｏｏｄ ｙｉｅｌｄ ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃ ａｃｉｄ； ｌｉｇａｎｄ； ｃｒｏｓｓ－ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ； ｄｉａｒｙｌ ｅｔｈｅｒ； ｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｄｄｉｔｉｏｎ ＧＣ）
４
１ ｅｑｕｉｖ
ｎｏｎｅ
５０（ ＧＣ）
５
２０
４０
５０
从表 １ 可以看出， 芳基硼酸中苯环上取代基的种 类和位置对反应收率都有影响， 若对位含有取代基如 ＯＣＨ３、ＣＯＣＨ３ 能得到比较满意的结果， 但含 Ｃｌ 则 导 致收率下降。由于空间位阻的影响， 邻位上含取代基 也会使收率下降。
３．２ 与烯、炔的加成 Ｌａｕｔｅｎｓ 等［１５］ 在水溶性 ＴＰＰＤＳ 为 配 体 的 铑 催 化 剂
作用下， 探索了芳基硼酸与含芳香基或杂环芳香基链 状烯烃的加成反应。同时利用改良的配体进一步研究 了芳基硼酸与其它不饱和化合物的加成反应。如芳基 硼酸与炔基芳香杂环化合物加成， 发现这类反应有很 好的区域选择性和较高的收率。目前， 这类反应已成 为合成选择性三取代烯烃的重要途径。
２ 催化偶联反应
２．１ 联芳基合成 １９８１ 年 Ｓｕｚｕｋｉ 等［１］ 利用芳基硼酸在 Ｐｄ（ ＰＰｈ３） ４ 的
催化下与卤代芳烃的交叉偶合合成了一系列联芳基 化 合 物 ， 该 反 应 称 为 Ｓｕｚｕｋｉ 偶 联 反 应 ， 反 应 过 程 可 表示为：
Ｓｕｚｕｋｉ 芳基偶联反应因其反应条件温和、可容忍 多种活性官能团、受空间位阻影响少、收率高等优点 而成为芳基偶联的重要手段。目前对该反应的研究主 要集中在反应底物的选择和催化剂体系的开发。
在芳基偶联反应中常用溴代和碘代芳烃， 反应 中 允 许 芳 环 上 有 多 种 官 能 团 （ 如 － ＣＨＯ、 － ＣＯＣＨ３、 － ＣＯＯＣ２Ｈ５、－ ＯＣＨ３、－ ＣＮ、－ ＮＯ２、－ Ｆ） 。 若 含 有 吸 电 子取代基 （ 如 ＮＯ２） ， 则反应活性更高［２］。
作者简介： 李英奇 （ １９６３－ ） 男， 湖南湘潭人， 副教授， 主要从事有机化学教学与研究。 （ ｌｉｙｉｎｇｑｉ０１＠１６３．ｃｏｍ） 收稿日期： ２００５－ ０９－ ０２
２．２ 二芳基醚的合成 二芳基醚在抗生素和其它生物活性物的合成中有
着非常重要的作用， 传统的 Ｕｌｌｍａｎｎ 合成方法往往需 要苛刻的反应条 件 （ 反 应 温 度 为 １２５￣２２０ ℃） ， 且 不 便纯化， 尤其是芳卤中含有钝化苯环的基团时收率很 低。Ｔｈｅｉｌ 等［９］ 利用芳基硼酸在 Ｃｕ（ ＯＡｃ） ２ 催化下与酚 进行偶合反应合成了二芳基醚， 这一研究解决了二芳 基醚合成中的一大难题。该反应在室温下即可进行， 且收率高。这一反应已在制药工业中用于甲状腺素的 合成。
Ｓｉｍｏｎ 等 ［１０］ 用 “一 锅 法 ” 将 芳 基 硼 酸 先 转 化 为 酚， 进而偶合制得了对称二芳基醚， 这是合成对称二 芳基醚的一个有效途径。
在还原剂 （ 如 ｎ－ ＢｕＬｉ、Ｚｎ） 存在时， 镍催化剂亦 可作为偶联反应的催化剂 ［６］。由于镍催化剂成本低， 且能选用廉价的氯代芳烃作为反应底物， 因而有很高 的工业应用价值：
最近， Ｄｅｍｉｒ 等［８］ 用 Ｍｎ （ ＯＡｃ） ３ 作催化剂成 功 地 实现了芳基硼酸与芳烃的偶联， 这一催化剂的应用拓 展了芳基硼酸用于偶联反应的范围。该反应不仅选择 性好、收率高， 而且芳基硼酸的芳环上即使带有敏感 的官能团也能顺利进行反应。