有机人名反应--Suzuki-Miyaura反应
简介
铃木反应,也称作Suzuki偶联反应、Suzuki-Miyaura反应(铃木-宫浦反应),是一个较新的有机偶联反应,零价钯配合物催化下,芳基或烯基硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联。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。
Suzuki反应是芳香卤代烃和有机硼酸通过Pd催化偶联的一类反应。芳香卤代烃一般也可以被三氟甲磺酸酯、重氮盐、碘鎓盐或芳基锍盐所替代,活性顺序如下:R-I>R-OTf>R-Br>>R-Cl,有机硼酸也可以为硼酸脂,三氟硼酸盐所代替反应。
Suzuki反应中的碱也有很多选择,最常用的是碳酸钠。碱金属碳酸盐中,活性顺序为:Cs2CO3>K2CO3>Na2CO3>Li2CO3,而且,加入氟离子(F-)会与芳基硼酸形成氟硼酸盐负离子,可以促进硼酸盐中间体与钯中心的反应。因此,四丁基氟化铵、氟化铯、氟化钾等化合物都会使反应加快,甚至可以代替反应中使用的碱。

机理
首先卤代烃与零价钯进行氧化加成,与碱作用生成强亲电性的有机钯中间体。同时芳基硼酸与碱作用生成酸根型配合物四价硼酸盐中间体,然后发生转金属化得到双烃基配位的Pd(II)中间体,最后经还原消除得到目标产物并再生Pd(0)催化剂。
氧化加成一步,用乙烯基卤反应时生成构型保持的产物,但用烯丙基和苄基卤反应则生成构型翻转的产物。 这一步首先生成的是顺式的钯配合物,而后立即转变为反式的异构体。还原消除得到的是构型保持的产物。

溶剂选择
常用的溶剂分为质子,非质子,极性和非极性,当然他们是互相交叉的。这里再一次强调一下,溶剂和碱要综合考虑选择,这里只简单的给出一些常用的二者间的配合:Ba(OH)2/95%EtOH, Na2CO3, K2CO3, Cs2CO3/dioxane, DMF, CsF, K3PO4/toluene......当然,具体到实际的应用上还要考虑底物在这些溶剂中的溶解性。用的最多的是二氧六环或者甲苯和水组合。
催化剂
Suzuki偶联反应可用于含水体系,耐受很多的官能团,在反应中必需是无氧的,一定要氮气置换三次除去反应中的氧气。切记除去氧气。
Suzuki偶联反应的催化剂的发展经历过三个过程:
(1) 简单的零价Pd(0)和Ni(0)的盐和磷的配合物,反应活性较低如PdCl2,Pd/C等
(2) 高活性的钯催化剂
(3) 高活性,可反复利用的催化剂
日常用的多的为Pd(dppf)Cl2,Pd(PPh3)4为最常见,最广谱,用于底物是溴化物和碘化物最好,如果用于不活泼的氯化物反应的条件要苛刻一点。
诺贝尔化学奖
美国科学家理查德-海克和日本科学家根岸英一、铃木彰因在研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得2010年度诺贝尔化学奖。这一成果广泛应用于制药、电子工业和先进材料等领域,可以使人类造出复杂的有机分子。
瑞典皇家科学院诺贝尔颁奖委员会在颁奖状中称,钯催化的交叉偶联是今天的化学家所拥有的最为先进的工具。这种化学工具极大地提高了化学家们创造先进化学物质的可能性,例如,创造和自然本身一样复杂程度的碳基分子。碳基(有机)化学是生命的基础,它是无数令人惊叹的自然现象的原因:花朵的颜色、蛇的毒性、诸如青霉素这样的能杀死细菌的物质。有机化学使人们能够模仿大自然的化学,利用碳能力来为能发挥作用的分子提供一个稳定的框架,这使人类获得了新的药物和诸如塑料这样的革命性材料。
具体的投反应操作,以及相关的反应欢迎探讨,有机化学相关的知识会持续更新。