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Suzuki反应

铃木反应

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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]

[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。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]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。[8]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。[9]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。[10]

还原消除得到的是构型保持的产物[11]。

[编辑]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Suzuki-Miyaura交叉耦联反应。与Suzuki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。[12][13][14][15][16]

[编辑]展望

Suzuki–Miyaura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。[17]当参与了有机膦配体(SPhos), 被报道其催化剂的用量可以降低至0.001 mol%。[18]

[编辑]参见

?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

[编辑]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. https://www.wendangku.net/doc/2510331943.html,. 2010-10-06.

7^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．

8^ Matos, K.; Soderquist, J. A. J. Org. Chem.1998, 63, 461–470. doi:10.1021/jo971681s

9^ Stille, J. K.; Lau, K. S. Y. Acc. Chem. Res.1977, 10, 434–442. doi:10.1021/ar50120a002 10^ Casado, A. L.; Espinet, P. Organometallics1998, 17, 954–959.

11^ Ridgway, B. H.; Woerpel, K. A. J. Org. Chem.1998, 63, 458–460. doi:10.1021/jo970803d 12^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.

13^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.

14^Netherton, M. R., Dai, C., Neuschuetz, K., Fu, G. C. Room-Temperature Alkyl-Alkyl Suzuki Cross-Coupling of Alkyl Bromides that Possessβ Hydrogens. J. Am. Chem. Soc.2001, 123, 10099-10100.

15^ 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.

16^ Molander, G. A., Bernardi, C. R. Suzuki-Miyaura Cross-Coupling Reactions of Potassium Alkenyltrifluoroborates.J. Org. Chem.2002, 67, 8424-8429.

17^Recent applications of the Suzuki–Miyaura cross-coupling reaction in organic synthesis Sambasivarao Kotha, Kakali Lahiri and Dhurke Kashinath Tetrahedron2002, 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

关于Suzuki反应

关于Suzuki反应 1 Suzuki的详细介绍自从1979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。目前，Suzuki-Miyaura交叉偶联反应已逐渐成为现代有机合成中关于碳-碳键的生成的最为有效的方法之一。最近十年来，Suzuki-Miyaura交叉偶联反应通常是在很温和的条件下，不受水以及很多官能团的影响，这种反应被大量用在实验室制备药物以及精细化工中合成大量的有用的有机中间体。尽管还有别的方法如Heck偶联反应，Negishi偶联反应，Stille偶联反应，Himama 偶联反应，Sonogashira偶联反应和Kumuda偶联反应等也可以达到同样的目的。但是Suzuki-Miyaura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，与其他钯催化的偶联反应相比，Suzuki-Miyaura偶联反应主要有以下几个优点：首先，反应条件相对较温和而且所用的各种硼酸及其衍生物相对于其他偶联反应中所用的有机金属试剂对环境是很稳定的，容易保存，也容易处理。其次，反应的后处理很容易，且含硼副产物相对于别的有机溶剂容易除去，这对于工业生产来说是很有优势的。再次，反应中所用到的硼试剂相对于很多的官能团（例如羰基，羟基，氨基等）都是很稳定的，这是由于硼原子的电负性（2.0）接近碳原子的电负性（2.5），而大大高于锂，镁以及大多数其他的过渡金属原子（电负性值介于0.85-1.75之间）。最后，由于其使用的是低毒性的硼试剂并产生无毒的硼副产物，为用绿色化学合成碳-碳键提供了一条有效途径。 Suzuki-Miyaura交叉偶联的反应机理通常是被认为是一个普通的催化循环过程这个过程主要包括三个步骤，它们分别是：（1）氧化加成（oxidative addition）；（2）转移金属化（transmetalation）；（3）还原消除（reductive elimination）。在这个循环过程中氧化加成通常被认为是反应的控制步骤，因此不难理解卤代芳烃反应速度的排列顺序是碘代芳烃>溴代芳烃>氯代芳烃。当然，这个反应的活性很大程度上受到芳环上取代基性质的影响，即推电子基团与供电子基团以及空间位阻的影响。通常来说，相同结构的卤代烃，芳环上的负电荷越强，空间位阻越大，则反应越慢。当然还有其他方面的影响，如反应中所用的碱的碱性、催化剂的价态、配体以及所用的溶剂都对Suzuki-Miyaura交叉偶联反应有很大的影响。下面我们举例来讨论各种条件对反应的影响。在1944年，Wallow和Novak证明膦配体的阻滞在Suzuki-Miyaura交叉偶联反应限制催化效果中起到关键作用，他们证明温和的、有效的催化剂可以在没有膦配体的情况下进行反应，在他们的研究中证明了反应速率还与反应所在环境的PH值有很大的关系，例如他们用碳酸钾代替碳酸氢钾使得反应的速率有所提高。在1944年Smith极其合作者对Suzuki-Miyaura交叉偶联反应进行了深入的研究，当他们在合成一种新的治疗高血压药的反应中，他们发现在Suzuki-Miyaura交叉偶联中所用的碱的PKa值接近于10（例如强碱碳酸盐）对反应有利，然而当使用碳酸氢盐时（PKa接近于6）反应将不是很好，考虑到苯硼酸的PKa值接近于8.8，他们认为当PH值为9时反应最佳。苯硼酸将转化为三羟基苯硼酸盐，认为这种负离子比中性的硼酸更有利于反应。 Kinetic的研究证明了水的含量和碱的存在对提高硼酸的反应活性是必需的。他们认为用1mol的水和1mol的碳酸盐在反应开始时产生对提高硼酸负离子是必要的。Kinetic的研究证明了水的含量和碱的存在对提高硼酸的反应活性是必需的。他们认为用1mol的水和1mol的碳酸盐在反应开始时产生对提高硼酸负离子是必要的. 最近，Suzuki在其前面所研究的烯烃偶联的基础上提出了另一个催化循环过程（如图1.3.4）。这个机理在氧化加成和金属转换之间加入了配体交换的步骤。这种催化循环的机理现在已经被广泛的接受了，主要是由于在这个催化循环中的几个有用的体都被分离出来了，而且鉴定了他们的结构。

suzuki偶联反应

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 1 Ar-Ar Pd(0) ArX ArPdX ArPdOH NaOH NaX B(OH)4 ArB -(OH)3 NaOH ArB(OH)2 氧化加成还原消除转移金属化 Z B(OH)2 Br Z + 3% Pd(PPh 3)4Benzene, Na 2CO 3/H 2O