偶联反应

Kochi-Fürstner偶联反应(Kochi-Fürstner Cross Coupling)

  • 概要

卤化芳烃・芳基三氟甲磺酸・芳基磺酸盐与Grignard试剂在铁催化剂的作用下进行的偶联反应。氯化芳烃是该反应最好的底物。而溴化芳烃与碘化芳烃在该条件下优先发生脱卤素化反应。

最初J. K. Kochi等人只报道了以卤代烯烃作为底物的反应实例,近年来A.Fürstner实验室发现在该类反应中添加NMP(N-methylpyrrolidone)可以实现底物的一般性扩展,使得该反应变得更加实用。

该反应中使用的都是廉价的氯代芳烃,廉价低毒性且称取方便的铁(III),而反应条件也是十分温和的0度~室温的Practical条件,反应时间也十分短暂(通常5~10分),并且具有很高的官能团选择性,是一个极其具有开发潜力的反应。期待反应未来的发展。

 

  • 基本文献

・ Tamura, M.; Kochi, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 1487. DOI: 10.1021/ja00735a030
・ Fürstner, A.; Leitner, A. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 609. [abstract]
・ Fürstner, A.; Leitner, A.; Mendez, M.; Krause, H. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13856. DOI:10.1021/ja027190t
・ Review: Fürstner, A.; Martin, R. Chem. Lett. 2005, 34, 624. doi:10.1246/cl.2005.624

 

  • 反应机理

在反应中,高价铁催化剂与Grignard试剂反应,生成低价态的复杂的配体Fe(-II)中间体,也是该中间体决定了反应的高官能团选择性。(参考:Angew. Chem. Int. Ed.2000, 39, 4610.)。由于卤代α位碳原子上的立体结构的消失,所以这也说明氧化加成是按照自由基机理进行的。

kochi_furstner_2

 

 

  • 反应实例

近年来,铁催化的研究不断取得进展,通常对于不容易发生偶联反应的2级sp3-烷基卤代物的偶联反应也同样被开发应用。特别是Fürstner等人开发的[Li2(tmeda)][Fe(ethylene)4]螯合物作为催化剂使用的话[1],即使底物中有异氰酸酯这类高反应性的基团存在也不受影响,卤代位置直接与Grignard实际迅速的偶联反应。

近年来,中村等人使用铃木偶联反应的条件顺利进行了该反应[2]。

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  • 实验步骤

实验实例[3]

kochi_furstner_4

在装备有搅拌子的2L的二颈圆底烧瓶中,在Ar保护下,加入4-chlorobenzoic acid methyl ester (13.0 g, 76.2 mmol)、 Fe(acac)3 (1.35 g, 3.82 mmol, 0.05 eq)、THF(450mL)、N-methylpyrrolidinone (25mL)。在冰浴下,用聚乙烯套管1分钟内迅速加入调配好的nonylmagnesium bromide (97.0 mmol in THF, 1.25eq)。溶液的颜色迅速从红色向浓暗紫色变化。然后移除冰浴,溶液在室温下搅拌7~10分钟。用乙醚(200mL)稀释后,缓慢加入1M盐酸(300mL)猝灭反应。萃取,水相用乙醚(200mL)再次萃取。合并有几层后用饱和碳酸氢钠水溶液(300mL)萃取洗净,用无水硫酸钠干燥。滤过后,旋转蒸发浓缩。得到的橙红色的粗产物用减压蒸馏(1×10-4 torr, bp 103-105℃)提纯,得到无色油状目标产物(15.81-16.85 g, 収率79-84%)。

 

  • 实验技巧
  • 参考文献
[1] [2] Hatakeyama,T.; Hashimoto, T.; Kondo, Y.; Fujiwara, Y.; Seike,H.; Takaya, H.; Tamada, Y.; Ono, T.; Nakamura, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, ASAP. doi:10.1021/ja103973a
[3] Furstner, A.; Leitner, A.; Seidel, G. Org. Synth. 2005, 81, 33. [PDF]

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LuWenjie

LuWenjie

京都大学药学博士,现某化学企业小职员,化学空间员工副代表,网页小编&翻译。

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