过渡金属催化下的格氏试剂与卤代烃的偶联反应研究进展.pdf

314?
化学世界
2011年
过渡金属催化下的格氏试剤与鹵代烃的偶联反应研究进展
张炜炜,戴志群“,张智勇,赵宗煌
武汉工业学院化学与环境工程学院,溯北武汉430023)
摘要:格氏试剂与卤代烃的偶联反应是有机合成中形成CC键的重要方法。详细介绍了各种过
渡金属催化下的偶联反应,从机理、过程和方法上进行了探讨,并展望该领域未来的发展方向。
关键词:过渡金属催化;格氏试剂;偶联反应
中图分类号:O621.3
文献标志码:A
文章编号:0367-6358(2011)05-0314-03
Progress in Transition-metal-catalyzed Cross-coupling
Reaction of Grignard Reagent with Halides
ZHANG Wei-wei, DAI Zhi-qun, ZHANG Zhi-yong, ZHAO Zong-huang
School of Chemical and Enwirommental Engineering, Wuhan Polytechnic versity, Habai Wuhan430023, China)
Abstract: Transition-metal-catalyzed cross-coupling reaction of Grignard reagent with halides is an
important method for C-C bond formation in organic synthesis. It describes various instances of transition
metal catalyzed reactions, including the mechanism, process and methods, and looks to the future of this
field
Key words: transition metal catalysis; Grignard reagent; cross-coupling
C-C键的形成是有机合成中构成碳骨架的重要成以及还原消除反应机理。1972年 Kumada]和
途径,而过渡金属催化下的格氏试剂与卤代烃的偶 Corrie首次独立报道了NiCl2(dpp)催化下的格
联是形成C-C键的重要方法。早在20世纪70年氏试剂与sか2杂化的鹵代烃的偶联。Ni催化剂对
代, Kochi和 Tamura!就研究了-系列的卤代烃与于溴、碘取代的芳烃和烯烃与格氏试剂的偶联有很
格氏试剂在Ni、Pd、Fe等过渡金属催化下的偶联,好的效果,但当使用2”以上卤代烃时,PH容易发生
虽然当时反应产物复杂而且产率较低,也没有工业消除反应,降低偶联产率。通式是
化的应用前景,但是过渡金属催化的格氏试剂与卤
Nic
RX+R Mgy
R-RI
代烃的偶联从此得到了深入的研究。近几十年来,
Kambet对该偶联反应进行了延伸和发展
人们对该偶联反应做了多方面的探索与研究,并取
2年,他们用溴代煷、氯代烷以及对甲苯磺酸盐
得了一些重要进展,这些进展对于许多实验室乃至与格氏试剂在NCl2的催化下进行了类似的偶联反
工业合成有着重要的科学和经济价值。本文对这些应,其中氯代烃的偶联产率最高,达到了96%,当使
研究成果进行了综述。
用1,3-丁二烯代替磷化氢做配体时,能够稳定催化
Ni催化的偶联
剂活性并且减少副产物的生成(图1)
970年, Yamamoto等2提出了Ni的氧化加
收稿日期:2010-12-28;修回日期:2011-01-12
甚金项目:国家自然基金(60736042),湖北省教育厅基金(Z20091801),湖北省自然基金(2007ABA279)项
作者简介:张炜炜(1984~),男,山西平遥人,硕士生,主要从事有机合成的研究。E-mail:zww8623@163.com,*E-mailzhuqundai
@126.com
第5期
化学世界
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1%~3%NiCl2
在下,反应在5℃无水无氧条件下,15min后的偶联
10%100%1,3-butadiene
RIMY-X+Xmg Ralk"
THF0~25℃,0.5~20h
Rw-Raw产率就可达到75%。当只用Mn或Cu时,则不能
图1Ni/1,3-丁二烯催化下的偶联反应
催化@支链的溴代烷和格氏试剂的偶联,只有Mn/
Cu共同作用反应才能进行(图6)
可能的反应机理如图2所示「?
Mnci> Li
R
れーCgH1y-Br+CMg-iPr
く
75%
R2
THF,5℃,15min
R
图6Mn/Cu催化下的偶联反应
图2Ni催化下的 Kumada偶联反应机理
2000年 Cahier又报道了室温条件下在
2Pd催化的偶联
Li, CUCI(3mol%)催化下溴代烷与格氏试剂的偶
钯催化的格氏试剂与卤代烃的偶联反应的主要联,产率达到90%以上,关键是使用了NMP溶剂
问题是二、三级西代烃会发生消除生成相应的烯它极大的加速了偶联反应,并能有效的阻止副产物
烃,使其不能发生偶联反应(图3)
的生成(图7)
3% Li2cucla
R
RLMM-X+XMG-R pequiv NM, RLK-R,
oxidative
R21
THF20℃
addition
图7 Li CUCI4/NMP催化下的偶联反应
图3Pd儷化下的B消除反应
2003年, Kambe-2研究了以1,3-丁二烯为配
近来研究表明在Pd中加人适当的亲核添加物体、CuCI2催化下的不活浚氟代烃同格氏试剂的偶
可以克服这个问题。2002年 Frisch和 Beller报联反应,产率最高可达99%(图8)
道了室温条件下Pd(OAc)2催化下的芳基格氏试剂
1%~3%CuCl2
10%0-100%1.3-butadiene
与卤代烃的偶联反应,选择NMP做溶剂和PCy3Raw~X+XMg-R
THF0-25C, 0.5-20 hralm-ralkyl
(或PiPr3)做配体可以高产率的得到偶联产物。这
图8CuCl2/1,3-丁二烯催化下的偶联反应
是因为拥有弱配位能力的NMP以及PCy3的空间
位阻作用在反应体系中可以使Pd原子饱和,从而
2007年, Tread1等报道了以苯丙炔为配体
抑制β-H的消除反应,提高偶联产率(图4)。
CuCl2做催化剂的氯代烷与格氏试剂的偶联反应,
产率达到98%。当改用CuC做催化剂时,产率也
4%0 Pd(OAC)2
4% PCY3
有93%。该反应在较温和的室温情况下也有很好
Ralkyl Brmg
NMP RI. <20h
的收率,室温搅拌48h后的偶联产率为91%(图9)
图4Pd(OAc)2/PCy3催化下的偶联反应
Cat. Ph-
Allkyl-r
2003年, Kambel报道了溴代烷与烷基格氏试
THF reflux 6h
剂在Pd(acac)2催化和1,3-丁二烯存在下的偶联。
图9CuCl2/萃丙炔催化下的偶联反应

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