膦配體在Suzuki偶聯反應中的應用

孫靜 楊燕

1.西安建筑科技大學理學院 710055

2.西安瑞聯近代電子材料有限責任公司 710077

膦配體在Suzuki偶聯反應中的應用

孫靜1楊燕2

1.西安建筑科技大學理學院 710055

2.西安瑞聯近代電子材料有限責任公司 710077

Suzuki反應具有反應條件溫和、環境友好等諸多優勢，使用膦配體的鈀催化劑使Suzuki反應結果優異。文章介紹了不同類型的膦配體在Suzuki偶聯反應中的應用。

Suzuki；催化；催化劑；膦配體；應用

Suzuki偶聯反應是用以形成碳-碳鍵的重要工具。和其它過渡金屬催化下的芳烴偶聯反應相比，Suzuki反應具有明顯的優勢：溫和的反應條件；對多種官能團的可容忍性；化學選擇性及立體選擇性很高；在水中即可進行該反應，環境友好；有機硼試劑較有機鋅試劑、格氏試劑、錫試劑相對溫和，對空氣穩定，且已商業化，此外含硼副產物無毒（對環境危害較?。?，易于除去[1]。因此,Suzuki偶聯反應被廣泛用于化學和制藥業，而且其應用逐年增加。

鈀催化的Suzuki反應取得了令人矚目的成果，如經典鈀催化劑Pd(PPh3)4，通常使用膦配體來穩定活性的鈀中間體，尤其是當空間體積龐大的單膦、二膦、二茂鐵衍生物膦用作配體時鈀催化劑的Suzuki反應結果更加優異。本文主要針對近年來膦配體在鈀催化Suzuki偶聯反應中的應用進展做一綜述。

1 、芳基膦配體

早期多數催化劑應用三苯基膦作為配體，直到90年代中期，雖然三(甲基苯)膦配體作為配體能得到較好的結果，但Suzuki偶聯反應較多的應用Pd(PPh3)4催化劑。

90年代后期，Buchwald報道了一類很重要的以聯苯為骨架的單膦配體結構，此類配體具有耐氧化性，在空氣中可穩定存在，有廣泛的商業化應用。如下圖1所示[2,3,4,5]。這類配體結合一個鈀，形成有效的催化劑催化Suzuki偶聯反應。

芳基膦配體已被證明可廣泛的應用于鈀催化的偶聯反應。以此配體為催化劑的Suzuki偶聯反應的底物為：溴代芳烴，三氟甲磺酸芳香酯，鈍化氯代芳烴，芳烴甲苯磺酸鹽，各種各樣的雜環體系和具有位阻的化合物。

圖1 二芳基膦配體

2010年Gholinejad[6]報道了2-氨基苯二苯基膦(L-11)作為Suzuki-Miyaura反應多相鈀催化劑配體，水為溶劑，沒有加入任何有機溶劑的反應。通過2-氨基苯二苯基膦作為配體，Pd(OAc)2為主催化劑，結構不同的鹵代芳烴(I, Br, Cl)與苯硼酸在水中反應可取得較高收率。優點：其配體簡單易得，可回收再利用七次，無明顯喪失其催化活性。

2011年Bourissou[7]報道了鄰-(二均三甲苯硼基)二苯基膦衍生物（L-13、L-14）具有較強的催化性能，Pd/L-13 ＞ Pd/ L-14≈Pd/L-10。但是Pd/L-13體系較難催化具有立體位阻效應的底物，它在催化4-溴苯甲醚和2-甲基苯硼酸偶聯反應時收率為75%，但是催化具有立體位阻效應的2,4,6-三(異丙基)溴苯和2-甲基苯硼酸時收率不足20%。

2 、龐大的膦配體

2.1 單齒膦配體

2000年，Beller等[8]報道了大位阻的單齒膦配體二金剛烷基-正丁基膦配體L-15催化氯代芳烴的Suzuki偶聯反應。后來，Beller應用二金剛烷基膦鹽做配體參與偶聯反應。

2.2 二齒膦配體

二苯基膦丙酸鈉是一個含有P、O雙齒配位原子的陰離子型水溶性膦配體，它可以和鎳、鈀等過渡金屬元素形成配合物[9]。

1999年，Guram等報道了以苯基為骨架的P,O雙齒配體1和2，配體2的催化活性較小。Pd(dba)3/L-16對帶有吸電子基或給電子基，以及空間位阻較大的氯苯衍生物均有較好的催化活性（收率：83%～97%）。

2001年，Andersoon也報道了二齒膦配體L-18可以作為穩定的鈀催化劑應用于Suzuki偶聯反應[10]，同時在溴苯和碘苯的Suzuki反應中無Pd黑生成。二齒配體L-19也能應用于溴苯和苯硼酸的Suzuki偶聯反應。

2005年Liang報道了二齒配體NP-Pd(Ⅱ)配合物：{[NP]PdCl}2、[NP]PdCl(PCy3)，它們能夠高效的催化Suzuki偶聯反應（其中[NP]-為N-(2-(二苯基膦)苯)-2,6-二異丙基苯胺）。NP-Pd(II)配合物在高溫下對空氣和水穩定，能廣泛的催化鹵代芳烴，包括帶有立體位阻效應、富電子的非活性底物及雜環底物。其中，[NP]PdCl(PCy3)的活性高于{[NP] PdCl}2，而且在反應過程中無Pd黑形成。應用[NP]PdCl(PCy3)催化活性氯代物的收率大于95%。

2.3 四齒膦配體

Santelli報道了四齒膦配體L-20，對于催化空間位阻大的溴代雜環芳烴、溴代芳烴和帶有吸電子基團的氯代芳烴的Suzuki偶聯反應效果很好。這類配體不能提供高的σ-堿度（能活化氯代芳烴），說明σ-堿度不是催化劑活性的先決條件。由于配體L-20的四個二苯基膦基處于戊環的同一面，因此增大了與鈀的配位能力，同時增強了配合的穩定性。

2.4 二茂鐵衍生物膦配體

近年來，二茂鐵類配體的合成和應用受到極大的關注，其配體與鈀催化劑催化鹵代芳烴，主要配體如下所示。

對配體L-21進行衍生，在其底部引入5個甲基，增大其空間位阻，經優化后的配體L-22催化活性顯著提高，催化活性低的或空間位阻大的氯代芳烴的Suzuki偶聯反應時產量很高（82%～95%），通過去掉三甲基硅基形成配體L-23，催化活性降低，說明TMS對配體的催化活性貢獻很大。

新型配體C3-對稱性二茂鐵膦配體L-24和Pd2（dba）3作為Suzuki催化劑催化帶有吸電子基的氯代芳烴，表現出較高的催化活性。但反應5小時后，產生Pd黑，即催化劑分解。

大分子的二茂鐵膦配體1在空氣中穩定，可溶于常用溶劑如二氯甲烷、THF、甲苯。其在室溫下催化帶有吸電子基的氯代芳烴的Suzuki偶聯反應取得較好的效果。

二茂鐵基比苯基大，而且具有較多的電子，但同三烷基膦相比為缺電子，即限制其應用。

3 、結語

配體以膦配體最為常用，包括各種簡單的膦配體如R3P（R=Ph，i-Pr，t-Bu）、dppm、dppe 、dppp、dppf、1,2-(Ph2P)2C6H4、Buchwald配體等。

雖然Suzuki偶聯反應取得了長足的進步，大量新型的配體不斷涌現，但目前應用較廣、較成熟的仍然是膦配體，例如富電子的三烷基膦配體和鈀催化劑可催化鈍化的氯代芳烴的Suzuki反應。

[1] FranciscoAIr, ina P B,MiguelY.Non-conventionalmethodolog for transitionmectaatl alyzedc arbon-carbocon uplinAg: critic la overviewP. art 2: The Suzuki reaction[. J].Tetrahedr on, 2008, 64: 3047-3101.

[2] A. Aranyos, D. W. Old, A. KiyomorJi,. P. Wolfe, J. P. Sadighi, S. L. BuchwaldJ., Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4369.

[3] D. W. Old, J. P. Wolfe, S. L. BuchwaldJ., Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9722.

[4] J. P. Wolfe, R. A. Singer, B.H. Yang, S. L. Buchwald, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9550.

[5] J. P. Wolfe, S. L. BuchwaldA, ngew. Chem.I nt. Ed. 1999, 38, 2413.

[6]Journaol f OrganometCahlliec mistr2y 010, 695(18):2093-2097.

[7]Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom) (2 47(28),8163-8165.

[8] A. Zapf, A. Ehrentraut, M. Beller, Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 4153.

[9]Gloker P W，Keim W，MasoRn F，et.Ger Often 2 053 758[P]，1971.

[10]S.Sjovall, M. H. JohanssonC,. AnderssoEn, ur. J. Inorg. Chem. 2001, 2907.

[11]Chem. Commun.2001,2408.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.023