取代的芳胺、酰基芳胺及芳醚类化合物在药物化学中有着重要的作用, 长期以来 一直没有一个较为通用的、温和的方法制备他们。近几年来,Buchwald 和 Hartwig 课题针对金属催化的芳胺、酰基芳胺及芳醚化研究取得很大进展,形成了一类成熟的合成方法。
一般取代芳胺的合成以前主要有以下两种方法:一是从芳香胺出发,通过烷基化或还原胺化等方法可以获得。但卤素烷基化很难用于合成不同的双取代和环烷基的芳胺;还原胺化对于位阻酮及芳香酮,反应很难进行。同时这一方法无法用于二芳胺和三芳胺的合成。
另一种方法为 Ullmann 缩合,反应中需要高温,对于有敏感基团的化合物则不能使用。
1983 年 Migita等首次报道用钯催化进行芳胺化反应,但此反应需用定量的锡试 剂,锡试剂为有毒物,为这反应的明显不足之处。且此反应仅限于仲胺。
1995 年 Buchwald和 Hartwig 报道了钯催化芳卤代物的胺基化反应。
经过近几年的研究和发展,钯催化芳胺化反应已取得很大进展,形成了一类成熟的 合成方法,我们称之为 Buchwald-Hartwig 芳胺化反应。反应的机理如同其它钯催化的 反应,分为氧化,加成,消除反应,如下图所示:
如图中左边所示,在卤素被消除生成芳烃及胺的消除生成亚胺是其经常的副反应。 这类反应目前已被广泛应用在有机合成中。相对于其它的芳胺化反应,此反应对底物有广泛的适用性。对于富电子或缺电子的溴苯类化合物,吡啶溴化物,对于脂肪伯胺、 仲胺,芳香伯胺、仲胺,吡啶胺甚至吡咯均有很好的收率。
影响 Buchwald 反应的因素
1、 芳香环的离去基团对反应的影响
一般来说碘化物的活性高于溴化物,溴化物的活性高于氯化物。氯化物相对于溴化 物反应需要更高的温度。后者在常温下即能反应,前者则需要高温 。
与溴苯类似,苯基三氟甲磺酸酯和胺也可以反应生成苯胺。采用和溴苯类似的反应条件,对于中性或富电子的三氟甲磺酸酯都有较好收率。但对于缺电子的三氟甲磺酸酯收率却较低,原因是叔丁醇钠会水解掉部分三氟甲磺酸酯,用碳酸铯代替叔丁醇钠则 可避免水解,也可得到高的收率。
2、 取代基团电子性对反应的影响
推电子或吸电子取代的苯的溴化物都有较好的收率,吡啶溴化物也有较好的收率。
3、配体对反应的影响
配体对反应的影响很大,不同的配体收率差别很大。而且针对什么样的底物用什 么配体,没有一个清楚的规律,这也是 Buchwald-Hartwig 芳胺化反应一个最大的遗憾。因此有时对不同的底物在做反应时经常要对反应的配体进行优化。 一般常用的钯催化剂为:Pd2(dba)3, Pd(OAc)2 配体为:P(t-Bu)3, BINAP, P(o-tolyl)3, Xantphos等。
4、对伯胺及仲胺的选择性
Buchwald 反应还对伯胺和仲胺有一定的选择性,优先和伯胺反应。
5、对手性的影响
对于α-位有手性的胺,配体对手性的影响很大。P(o-tolyl)3 作配体,ee 值急剧减 少。而用消旋 BINAP,ee值基本没有减少。