不从零开始的有机化学学习——Suzuki Coupling

Suzuki Coupling AKA Suzuki-Miyaura Coupling

铃木偶联，又称铃木-宫浦偶联,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，具有较强的底物适应性及官能团容忍性，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。其发现人铃木章也因此“有机合成中钯催化的交叉偶联”获得了2007年的诺贝尔化学奖。

在钯催化下，有机硼化合物与有机卤素化合物进行偶联反应，反应式可写作如下形式：

Suzuki 反应机理如图：

机理解读：

Step 1 oxidative addition Pd(0)与卤代芳烃发生氧化-加成反应生成Pd(II) 的络合物

Step 2 transmetalation 烷基硼酸与Pd（II）配合物发生金属转移化反应，烷基将卤配体取代

Step 3 reductive elimination 两个烷基被还原消除，生成产物和Pd（0）

Adv ：反应条件温和，对水不敏感；后期处理简单，无机副产物低毒且易除去；能容忍多种活性官能团；有机硼酸稳定易保存；选择性好可进行通常的区域和立体选择性反应。

Disadv：氯化物（特别是空间位阻较大的）以及杂环硼酸反应难以进行

目前，Suzuki 偶联反应的研究主要在以下几个方面：（1）合成并筛选能够在温和的条件下高效催化卤代芳烃（特别是氯代芳烃）的配体；（2）多相催化体系的Suzuki偶联反应研究；（3）应用于Suzuki 偶联反应的新合成方法研究。

有机硼试剂的制备方法举例

通过金属有机试剂制备单取代芳基硼酸

通过二硼烷频哪酯制备芳基硼酸酯

对于分子中带有酯基、氰基、硝基、羰基等官能团的芳香卤代物来说, 无法通过有机金属试剂来制备相应的芳基硼酸。 1995年由Ishiyama率先取得了突破:  通过二硼烷频哪酯和芳基卤发生偶联反应制备相应的芳基硼酸酯 (yield: 60-98%)。这个方法还有一个突出的优点就是还可以原位制备硼酸酯, 然后一锅法和芳基卤反应用于芳基-芳基偶联反应。

在极性溶剂里此偶联反应的产率可以得到很大的提高：DMSO≥ DMF > dioxane > toluene。经过验证，KOAc是应用于这个反应最合适的碱，其他的如K3PO4或K2CO3这些碱性略强的碱会进一步使原料芳基卤发生自偶联反应的结果。

 在整个suzuki-coupling反应循环中，Pd(0)与卤代芳烃发生氧化-加成反应生成Pd(II) 的络合物这一步被认为是起决定作用的步骤。

底物卤代芳烃中离去集团的相对活性有如下特征：I - > Otf - > Br - >> Cl -。

芳基和烯基上若带有集团，则吸电子集团对氧化-加成的促进作用要比给电子集团强。在Pd(II)）的络合物的还原-消除得到偶联产品的步骤中，相对的速率为：

aryl–aryl > alkyl–aryl > n-propyl–n-propyl > ethyl–ethyl > methyl–methyl

应用于suzuki反应的催化剂最经典的是Pd(PPh3)4，其它的有PdCl2、PdCl2(dppf)、Pd(OAc)2、Pd(PPh3)2Cl2和NiCl2(dppf) 等等，它们分别具有一些如后处理容易、空气敏感度低等的特点，在具体的反应上有成熟的应用。有些反应还需要另外一些高催化活性的配体的参与，它们具有的共性就是电负性较强和空间位阻大。这是因为电负性较强的配体是有利于氧化加成反应；空间位阻大的配体有利于还原消除。开发高效价廉的新催化剂和配体是一个研究的方向。

 应用：