Buchwald–Hartwig偶联反应

Buchwald–Hartwig偶联反应（布赫瓦尔德-哈特维希反应），又称Buchwald–Hartwig反应；Buchwald–Hartwig交叉偶联反应；Buchwald–Hartwig胺化反应

此反应发现者之一 John F. Hartwig。

钯催化和碱存在下胺与芳卤的交叉偶联反应，产生 C－N 键，生成胺的 N-芳基化产物。

此反应是合成芳胺的重要方法。

反应中的芳卤也可为拟芳卤三氟甲磺酸的酚酯所代替。胺可为伯胺或仲胺，胺上的取代基可以为任何有机基团。钯催化剂常为钯磷配合物，如四(三苯基膦)钯(0)，也可为三(双亚苄基丙酮)二钯(0)[1] 等其他钯配合物。

反应用碱一般为双(三甲硅基)氨基钠或叔丁醇盐。

类似的反应为 Stille反应和 Heck反应。反应也可扩展到碳亲核试剂，如丙二酸酯；以及扩展到氧亲核试剂如酚，用于合成二芳醚，由此提供了铜介导的 Ullmann二芳醚合成和 Goldberg反应以外的选择。

历史

Buchwald–Hartwig 这一类型的反应最早是由乌克兰的 Lev M. Yagupolskii 等在 1986 年发现的。他们用多取代的活化氯代芳烃与苯胺衍生物在 1mol% 的 [PdPh(PPh3)2I] 催化之下进行反应，得到了偶联产物，产率中等。[2]

此后美国的 Buchwald 和 Hartwig 两个团队又分别在 1994 年重新发现这个反应。耶鲁大学的 Hartwig 等用的是对溴甲苯与三丁基锡基胺之间的偶联。[3]

麻省理工学院的 Buchwald 等用的则是间溴苯甲醚与另一三丁基锡胺之间的偶联，见下。[4]


后来又发展了第二代的 Buchwald–Hartwig 反应，即用游离胺和强碱，代替最早使用的氨基锡烷。[5]

Hartwig 1995 不含锡的改进法

反应机理

反应的催化循环如下。

Buchwald-Hartwig反应的机理

首先 PdII 催化剂 (1)被还原为活性的 Pd0 物种 (2)，(2) 脱去一个配体形成 (3)，进入催化循环。芳卤 (4)与 (3) 发生氧化加成形成中间体 (5)，(5) 与自身二聚物 (5b) 形成平衡。接下来，(5b) 中的一个卤原子被胺取代，形成中间体 (7)，(7) 被强碱 (8) 去质子化，生成 (9)。然后 (9) 有两种可能的转化方式，一是发生还原消除生成需要的产物芳胺 (10)，二是发生 β-氢消除生成副产物芳烃 (11)和亚胺 (12)。两种情况下 Pd-L 物种都获得再生，进入下一个催化循环。

展望

对反应所用溶剂的研究发现，对于某些底物来说，甲基吡咯烷酮和二甲基乙酰胺等非质子溶剂可以促进 β-氢消除一步发生。以及非质子非极性溶剂（如间二甲苯）虽不能很好地溶解反应用碱叔丁醇盐，此类溶剂仍是此反应最好的溶剂。[6]

参见

参考资料
  1. John P. Wolfe and Stephen L. Buchwald (2004). "Palladium-Catalyzed Amination Of Aryl Halides And Aryl Triflates". Org. Synth.; Coll. Vol. 10: 423.
  2. N. B. Kondratenko, A. A. Kolomejcev, B. O. Mogilevskaya, N. M. Varlamova, L. M. Yagupolskii. . Zh. Org. Khim. (Rus.). 1986, 22 (8): 1721–1729.
  3. Frederic Paul, Joe Patt, John F. Hartwig. . J. Am. Chem. Soc. 1994, 116 (13): 5969–5970. doi:10.1021/ja00092a058.
  4. Anil S. Guram and Stephen L. Buchwald. . J. Am. Chem. Soc. 1994, 116 (17): 7901–7902. doi:10.1021/ja00096a059.
  5. Janis Louie and John F. Hartwig. . Tetrahedron Letters. 1995, 36 (21): 3609–3612. doi:10.1016/0040-4039(95)00605-C.
  6. Henrik Christensen, Sren Kiil, Kim Dam-Johansen, Ole Nielsen, and Michael B. Sommer. . Org. Process Res. Dev. 2006, 10 (4): 762–769. doi:10.1021/op050226s.

外部链接
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