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多用途催化剂在温和条件下催化芳基硼酸与芳基和乙烯基的卤化物及三氟甲磺酸酯的Suzuki交叉偶联

   Suzuki偶联反应的应用非常广泛,而其所用到的催化剂和配体也是不胜枚举,不同的催化剂和配体对于反应来说就是成败的关键,今天我们就举其中一例加以说明

 

芳基卤化物和芳基的三氟甲磺酸酯与芳基硼酸在Suzuki交叉偶联形成二芳基,已经成为有机合成中一个非常强大的工具,而含有二芳基键的化合物从材料科学到药物科学都具有广泛应用。虽然Suzuki交叉偶联最常用于合成二芳基,但乙烯基卤化物/三氟甲磺酸酯与芳基硼酸反应生成苯乙烯衍生物亦是该工艺广泛应用的重要组成部分。


对于Suzuki 偶联反应中有很多反应参数,例如催化剂、配体、碱、溶剂、温度等,相应地,对于不同的反应底物,需要筛选不同的反应条件,而这往往是一件很复杂的事。基于此,我们针对于某一类的底物能不能找到一种多用途的催化剂,可以在温和的条件下,用于Suzuki 偶联反应。显然,找到一个独立于反应物结构的、能够可靠地用于Suzuki 偶联的多用途催化体系是值得的。


在筛选催化剂的过程中作者发现:Pd2(dba)3/P(t-Bu)3作为催化剂,多种芳基和乙烯基卤化物,包括氯化物,均可以与芳基硼酸进行Suzuki交叉偶联,产率非常高,而且反应条件温和;使用Pd(OAc)2/PCy3作为催化剂,可使多种芳基和乙烯基三氟甲磺酸酯与芳基硼酸进行Suzuki交叉偶联,反应条件也很温和。这两种催化体系共同覆盖了Suzuki 偶联反应中常见的多种底物。


Pd2(dba)3/P(t-Bu)3作为催化剂,在室温的条件下,对于芳基卤代物(氯代物也可以)和芳基硼酸的偶联反应都有很好的收率。


该催化体系对反应活性较低的氯代芳基化合物也有很好的偶联作用,只是反应温度由室温升至70 oC以上。


对于空间位阻较大的芳基卤代物无论是Pd2(dba)3/P(t-Bu)3还是Pd(OAc)2/PCy3催化体系,均有较好的催化效果。


Pd2(dba)3/P(t-Bu)3催化体系,对于底物中的卤代位与芳基硼酸的偶联有较好的催化作用,而Pd(OAc)2/PCy3催化体系,对于底物中的三氟甲磺酸酯与芳基硼酸的偶联有较好的催化作用。不同的催化体系,对于同一底物得到不同产品,具有较高的化学选择性。


催化剂毕竟还是比较贵的,那能不能降低催化剂的当量数,借此来降低反应的成本呢?答案是肯定的,从实验结果来看,虽然降低了催化体系的当量数,但是对于反应的结果基本无影响 (反应时间和反应温度会做出相应的改变)


对于乙烯基的卤代物或者三氟甲磺酸酯,经过作者的实验发现Pd2(dba)3/P(t-Bu)3Pd(OAc)2/PCy3催化体系对于不同的底物会出现不同的情况,有的底物反应很慢甚至不反应,所以要选对催化体系才能得到理想的催化偶联效果。

综上,


Pd2(dba)3/P(t-Bu)3Pd(OAc)2/PCy3催化体系,对于某些Suzuki交叉偶联来说是很高效的催化体系,在实际应用的时候,对于某些特定的官能团应选择与之相对应的催化体系才能得到相对应的产品和较高的收率。

 

参考文献:DIO: 10.1021/ja0002058


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