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宫浦硼酸化反应

时间:2020-07-03 来源:K佳生活 作者: 点击量:806次

宫浦硼酸化反应

图一 宫浦宪夫$$^1$$

宫浦宪夫 (Norio Miyaura)1,1946 年出生于日本北海道,并在 1976 年于北海道大学完成他的工学博士学位,之后他在 Akira Suzuki 团队担任研究助理和助理教授,直到 1994 年 Suzuki 教授退休后,他晋升为教授,最后于 2010 年退休并荣获荣誉退休教授。

1979 年铃木章 (Akira Suzuki) 发表的铃木—宫浦耦合反应(Suzuki-Miyaura coupling,式一)获得 2010 年诺贝尔化学奖,是一个较新的有机偶联反应,是在钯配合物催化下,芳香基或烯基的硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳香烃或烯烃发生交叉偶联。

1981 年,他加入印第安纳大学 J. K. Kochi 教授的团队担任博士后研究员,研究方向为利用 salen-oxometal complexes 催化进行烯类的环氧化反应,而他目前感兴趣的领域是利用金属催化合成有机硼化合物2。

宫浦硼酸化反应

式一 铃木-宫浦耦合反应,作者绘製

许多有机金属和非金属试剂现在可用于类似的金属催化的反应,但近来在实验室和工业上大部分的焦点集中于使用的有机硼酸,它是一个很方便的试剂,通常具有热稳定性,且很容易去除反应中的无机副产物,所以适用于工业製成的反应。

宫浦于 1993 年发现可以利用炔类和双联【酉品】醇硼酸酯 (Bis (pinacolato) diboron, $$\mathrm{B_2pin_2}$$) 在四(三苯基磷)铂 (Tetrakis (triphenylphosphine) platinum (0), $$\mathrm{Pt(PPh_3)_4}$$) 催化下可以合成顺式的双硼化合物3,如图二所示。

并于 1995 年发现四烷基硼化合物可以利用催化量(1,1′-双(二苯基膦)二茂铁)二氯化钯 ([1,1’-Bis (diphenylphosphino) ferrocene] dichloropalladium (II), PdCl2 (dppf)) 结合的芳香族卤化物,得到芳香基硼酸酯,如图三所示;其产物在铃木偶联反应 (Suzuki cross-coupling) 和 Ullmann biaryl ether 合成中是重要起始物4。在钯催化下,四烷基硼化合物和芳香族或杂环芳香族卤化物的交叉偶联反应后,得到的芳香基硼酸酯或杂环硼酸酯,而此反应就被称为宫浦硼酸化反应,其反应条件如图四所示。

宫浦硼酸化反应

图二 宫浦于1993年所发表之硼酸化反应,作者绘製

宫浦硼酸化反应

图三 宫浦于1995年所发表之硼酸化反应,作者绘製

宫浦硼酸化反应

图四 宫浦硼酸化反应式,作者绘製

这个反应有几个特点,(1) 是属于一锅化反应且反应很温和改善了传统合成芳香基硼酸酯的方法,很多官能基也可以在温和的硷下进行反应;(2) 最好的反应物是芳香溴化物或碘化物,而芳香族上的取代基常是推电子基团或拉电子基团;(3) 多电子的芳香溴化物的反应较芳香碘化物慢;(4) 乙酸钾 (KOAc) 在这个反应之中是很重要的,是使芳香卤化物能成功被偶联的关键,且除此之外他不但可以使反应加速进行,也可以避免进行铃木偶联反应使副产物的生成。5

宫浦硼酸化反应

图五 宫浦硼酸化反应推测的反应机构,作者绘製

图五为宫浦硼酸化反应机制:第一步Pd(0)和芳香卤化物先进行氧化加成,接着当金属转移发生时,机制取决于反应物,最后再进行还原消除反应,得到最终产物。

S.J. Danishefsky 和他的同事利用全合成方法蛋白酶抑制环肽 TMC-95A,反应式见图六。联芳香基在天然物由铃木偶联反应得到,透过芳香基碘化物和L-酪氨酸衍生的芳香基硼酸酯的反应所构成,而所需的芳香基硼酸【酉品】醇反应物是应用宫浦硼酸化反应来製备的,利用此方法偶合的过程之中可以得到较高的产率且没有镜像的联芳香基副产物产生。6

宫浦硼酸化反应

图六 蛋白酶抑制环肽TMC-95A的合成,作者绘製

J. Zhu 实验室发展出一种新颖的方法环化反应合出具有联芳香基且较大的环,利用连锁反应–宫浦硼酸化/铃木分子内交叉偶合,而成功的合出较大的环,并已经确定该浓度和硷的性质是两个重要的因素,如图七所示。7

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图七 宫浦硼酸化反应的应用,作者绘製

T. Imanishi 团队等人利用全合成出强效抗菌的海洋天然物(±)-spiroxin C(图八),是利用四正丁基氟化铵活化铃木交叉偶合反应的关键步骤,以形成联芳香基,他的合作伙伴使用萘硼酸酯当作宫浦硼酸化的準备。8

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图八 海洋天然物(±)-spiroxin C的合成,作者绘製


参考文献

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