膦配體在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用

孫靜 楊燕

1.西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院 710055

2.西安瑞聯(lián)近代電子材料有限責(zé)任公司 710077

膦配體在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用

孫靜1楊燕2

1.西安建筑科技大學(xué)理學(xué)院 710055

2.西安瑞聯(lián)近代電子材料有限責(zé)任公司 710077

Suzuki反應(yīng)具有反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢，使用膦配體的鈀催化劑使Suzuki反應(yīng)結(jié)果優(yōu)異。文章介紹了不同類型的膦配體在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用。

Suzuki；催化；催化劑；膦配體；應(yīng)用

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)是用以形成碳-碳鍵的重要工具。和其它過渡金屬催化下的芳烴偶聯(lián)反應(yīng)相比，Suzuki反應(yīng)具有明顯的優(yōu)勢：溫和的反應(yīng)條件；對多種官能團(tuán)的可容忍性；化學(xué)選擇性及立體選擇性很高；在水中即可進(jìn)行該反應(yīng)，環(huán)境友好；有機(jī)硼試劑較有機(jī)鋅試劑、格氏試劑、錫試劑相對溫和，對空氣穩(wěn)定，且已商業(yè)化，此外含硼副產(chǎn)物無毒（對環(huán)境危害較?。子诔1]。因此,Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)被廣泛用于化學(xué)和制藥業(yè)，而且其應(yīng)用逐年增加。

鈀催化的Suzuki反應(yīng)取得了令人矚目的成果，如經(jīng)典鈀催化劑Pd(PPh3)4，通常使用膦配體來穩(wěn)定活性的鈀中間體，尤其是當(dāng)空間體積龐大的單膦、二膦、二茂鐵衍生物膦用作配體時(shí)鈀催化劑的Suzuki反應(yīng)結(jié)果更加優(yōu)異。本文主要針對近年來膦配體在鈀催化Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用進(jìn)展做一綜述。

1 、芳基膦配體

早期多數(shù)催化劑應(yīng)用三苯基膦作為配體，直到90年代中期，雖然三(甲基苯)膦配體作為配體能得到較好的結(jié)果，但Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)較多的應(yīng)用Pd(PPh3)4催化劑。

90年代后期，Buchwald報(bào)道了一類很重要的以聯(lián)苯為骨架的單膦配體結(jié)構(gòu)，此類配體具有耐氧化性，在空氣中可穩(wěn)定存在，有廣泛的商業(yè)化應(yīng)用。如下圖1所示[2,3,4,5]。這類配體結(jié)合一個(gè)鈀，形成有效的催化劑催化Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)。

芳基膦配體已被證明可廣泛的應(yīng)用于鈀催化的偶聯(lián)反應(yīng)。以此配體為催化劑的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的底物為：溴代芳烴，三氟甲磺酸芳香酯，鈍化氯代芳烴，芳烴甲苯磺酸鹽，各種各樣的雜環(huán)體系和具有位阻的化合物。

圖1 二芳基膦配體

2010年Gholinejad[6]報(bào)道了2-氨基苯二苯基膦(L-11)作為Suzuki-Miyaura反應(yīng)多相鈀催化劑配體，水為溶劑，沒有加入任何有機(jī)溶劑的反應(yīng)。通過2-氨基苯二苯基膦作為配體，Pd(OAc)2為主催化劑，結(jié)構(gòu)不同的鹵代芳烴(I, Br, Cl)與苯硼酸在水中反應(yīng)可取得較高收率。優(yōu)點(diǎn)：其配體簡單易得，可回收再利用七次，無明顯喪失其催化活性。

2011年Bourissou[7]報(bào)道了鄰-(二均三甲苯硼基)二苯基膦衍生物（L-13、L-14）具有較強(qiáng)的催化性能，Pd/L-13 ＞ Pd/ L-14≈Pd/L-10。但是Pd/L-13體系較難催化具有立體位阻效應(yīng)的底物，它在催化4-溴苯甲醚和2-甲基苯硼酸偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)收率為75%，但是催化具有立體位阻效應(yīng)的2,4,6-三(異丙基)溴苯和2-甲基苯硼酸時(shí)收率不足20%。

2 、龐大的膦配體

2.1 單齒膦配體

2000年，Beller等[8]報(bào)道了大位阻的單齒膦配體二金剛烷基-正丁基膦配體L-15催化氯代芳烴的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)。后來，Beller應(yīng)用二金剛烷基膦鹽做配體參與偶聯(lián)反應(yīng)。

2.2 二齒膦配體

二苯基膦丙酸鈉是一個(gè)含有P、O雙齒配位原子的陰離子型水溶性膦配體，它可以和鎳、鈀等過渡金屬元素形成配合物[9]。

1999年，Guram等報(bào)道了以苯基為骨架的P,O雙齒配體1和2，配體2的催化活性較小。Pd(dba)3/L-16對帶有吸電子基或給電子基，以及空間位阻較大的氯苯衍生物均有較好的催化活性（收率：83%～97%）。

2001年，Andersoon也報(bào)道了二齒膦配體L-18可以作為穩(wěn)定的鈀催化劑應(yīng)用于Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)[10]，同時(shí)在溴苯和碘苯的Suzuki反應(yīng)中無Pd黑生成。二齒配體L-19也能應(yīng)用于溴苯和苯硼酸的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)。

2005年Liang報(bào)道了二齒配體NP-Pd(Ⅱ)配合物：{[NP]PdCl}2、[NP]PdCl(PCy3)，它們能夠高效的催化Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)（其中[NP]-為N-(2-(二苯基膦)苯)-2,6-二異丙基苯胺）。NP-Pd(II)配合物在高溫下對空氣和水穩(wěn)定，能廣泛的催化鹵代芳烴，包括帶有立體位阻效應(yīng)、富電子的非活性底物及雜環(huán)底物。其中，[NP]PdCl(PCy3)的活性高于{[NP] PdCl}2，而且在反應(yīng)過程中無Pd黑形成。應(yīng)用[NP]PdCl(PCy3)催化活性氯代物的收率大于95%。

2.3 四齒膦配體

Santelli報(bào)道了四齒膦配體L-20，對于催化空間位阻大的溴代雜環(huán)芳烴、溴代芳烴和帶有吸電子基團(tuán)的氯代芳烴的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)效果很好。這類配體不能提供高的σ-堿度（能活化氯代芳烴），說明σ-堿度不是催化劑活性的先決條件。由于配體L-20的四個(gè)二苯基膦基處于戊環(huán)的同一面，因此增大了與鈀的配位能力，同時(shí)增強(qiáng)了配合的穩(wěn)定性。

2.4 二茂鐵衍生物膦配體

近年來，二茂鐵類配體的合成和應(yīng)用受到極大的關(guān)注，其配體與鈀催化劑催化鹵代芳烴，主要配體如下所示。

對配體L-21進(jìn)行衍生，在其底部引入5個(gè)甲基，增大其空間位阻，經(jīng)優(yōu)化后的配體L-22催化活性顯著提高，催化活性低的或空間位阻大的氯代芳烴的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)量很高（82%～95%），通過去掉三甲基硅基形成配體L-23，催化活性降低，說明TMS對配體的催化活性貢獻(xiàn)很大。

新型配體C3-對稱性二茂鐵膦配體L-24和Pd2（dba）3作為Suzuki催化劑催化帶有吸電子基的氯代芳烴，表現(xiàn)出較高的催化活性。但反應(yīng)5小時(shí)后，產(chǎn)生Pd黑，即催化劑分解。

大分子的二茂鐵膦配體1在空氣中穩(wěn)定，可溶于常用溶劑如二氯甲烷、THF、甲苯。其在室溫下催化帶有吸電子基的氯代芳烴的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)取得較好的效果。

二茂鐵基比苯基大，而且具有較多的電子，但同三烷基膦相比為缺電子，即限制其應(yīng)用。

3 、結(jié)語

配體以膦配體最為常用，包括各種簡單的膦配體如R3P（R=Ph，i-Pr，t-Bu）、dppm、dppe 、dppp、dppf、1,2-(Ph2P)2C6H4、Buchwald配體等。

雖然Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)取得了長足的進(jìn)步，大量新型的配體不斷涌現(xiàn)，但目前應(yīng)用較廣、較成熟的仍然是膦配體，例如富電子的三烷基膦配體和鈀催化劑可催化鈍化的氯代芳烴的Suzuki反應(yīng)。

[1] FranciscoAIr, ina P B,MiguelY.Non-conventionalmethodolog for transitionmectaatl alyzedc arbon-carbocon uplinAg: critic la overviewP. art 2: The Suzuki reaction[. J].Tetrahedr on, 2008, 64: 3047-3101.

[2] A. Aranyos, D. W. Old, A. KiyomorJi,. P. Wolfe, J. P. Sadighi, S. L. BuchwaldJ., Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4369.

[3] D. W. Old, J. P. Wolfe, S. L. BuchwaldJ., Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9722.

[4] J. P. Wolfe, R. A. Singer, B.H. Yang, S. L. Buchwald, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9550.

[5] J. P. Wolfe, S. L. BuchwaldA, ngew. Chem.I nt. Ed. 1999, 38, 2413.

[6]Journaol f OrganometCahlliec mistr2y 010, 695(18):2093-2097.

[7]Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom) (2 47(28),8163-8165.

[8] A. Zapf, A. Ehrentraut, M. Beller, Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 4153.

[9]Gloker P W，Keim W，MasoRn F，et.Ger Often 2 053 758[P]，1971.

[10]S.Sjovall, M. H. JohanssonC,. AnderssoEn, ur. J. Inorg. Chem. 2001, 2907.

[11]Chem. Commun.2001,2408.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.023