Suzuki Coupling AKA Suzuki-Miyaura Coupling

鈴木偶聯(lián)，又稱鈴木-宮浦偶聯(lián),該反應(yīng)由鈴木章在1979年首先報道，在有機合成中的用途很廣，具有較強的底物適應(yīng)性及官能團(tuán)容忍性，常用于合成多烯烴、苯乙烯和聯(lián)苯的衍生物，從而應(yīng)用于眾多天然產(chǎn)物、有機材料的合成中。其發(fā)現(xiàn)人鈴木章也因此“有機合成中鈀催化的交叉偶聯(lián)”獲得了2007年的諾貝爾化學(xué)獎。

在鈀催化下，有機硼化合物與有機鹵素化合物進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)式可寫作如下形式：

Suzuki 反應(yīng)機理如圖：

機理解讀：

Step 1 oxidative addition Pd(0)與鹵代芳烴發(fā)生氧化-加成反應(yīng)生成Pd(II) 的絡(luò)合物

Step 2 transmetalation 烷基硼酸與Pd（II）配合物發(fā)生金屬轉(zhuǎn)移化反應(yīng)，烷基將鹵配體取代

Step 3 reductive elimination 兩個烷基被還原消除，生成產(chǎn)物和Pd（0）

Adv ：反應(yīng)條件溫和，對水不敏感；后期處理簡單，無機副產(chǎn)物低毒且易除去；能容忍多種活性官能團(tuán)；有機硼酸穩(wěn)定易保存；選擇性好可進(jìn)行通常的區(qū)域和立體選擇性反應(yīng)。

Disadv：氯化物（特別是空間位阻較大的）以及雜環(huán)硼酸反應(yīng)難以進(jìn)行

目前，Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)的研究主要在以下幾個方面：（1）合成并篩選能夠在溫和的條件下高效催化鹵代芳烴（特別是氯代芳烴）的配體；（2）多相催化體系的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)研究；（3）應(yīng)用于Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)的新合成方法研究。

有機硼試劑的制備方法舉例

通過金屬有機試劑制備單取代芳基硼酸

通過二硼烷頻哪酯制備芳基硼酸酯

對于分子中帶有酯基、氰基、硝基、羰基等官能團(tuán)的芳香鹵代物來說, 無法通過有機金屬試劑來制備相應(yīng)的芳基硼酸。 1995年由Ishiyama率先取得了突破:  通過二硼烷頻哪酯和芳基鹵發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)制備相應(yīng)的芳基硼酸酯 (yield: 60-98%)。這個方法還有一個突出的優(yōu)點就是還可以原位制備硼酸酯, 然后一鍋法和芳基鹵反應(yīng)用于芳基-芳基偶聯(lián)反應(yīng)。

在極性溶劑里此偶聯(lián)反應(yīng)的產(chǎn)率可以得到很大的提高：DMSO≥ DMF > dioxane > toluene。經(jīng)過驗證，KOAc是應(yīng)用于這個反應(yīng)最合適的堿，其他的如K3PO4或K2CO3這些堿性略強的堿會進(jìn)一步使原料芳基鹵發(fā)生自偶聯(lián)反應(yīng)的結(jié)果。

 在整個suzuki-coupling反應(yīng)循環(huán)中，Pd(0)與鹵代芳烴發(fā)生氧化-加成反應(yīng)生成Pd(II) 的絡(luò)合物這一步被認(rèn)為是起決定作用的步驟。

底物鹵代芳烴中離去集團(tuán)的相對活性有如下特征：I - > Otf - > Br - >> Cl -。

芳基和烯基上若帶有集團(tuán)，則吸電子集團(tuán)對氧化-加成的促進(jìn)作用要比給電子集團(tuán)強。在Pd(II)）的絡(luò)合物的還原-消除得到偶聯(lián)產(chǎn)品的步驟中，相對的速率為：

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

應(yīng)用于suzuki反應(yīng)的催化劑最經(jīng)典的是Pd(PPh3)4，其它的有PdCl2、PdCl2(dppf)、Pd(OAc)2、Pd(PPh3)2Cl2和NiCl2(dppf) 等等，它們分別具有一些如后處理容易、空氣敏感度低等的特點，在具體的反應(yīng)上有成熟的應(yīng)用。有些反應(yīng)還需要另外一些高催化活性的配體的參與，它們具有的共性就是電負(fù)性較強和空間位阻大。這是因為電負(fù)性較強的配體是有利于氧化加成反應(yīng)；空間位阻大的配體有利于還原消除。開發(fā)高效價廉的新催化劑和配體是一個研究的方向。

 應(yīng)用：