膦配体在Suzuki偶联反应中的应用

孙静 杨燕

1.西安建筑科技大学理学院 710055

2.西安瑞联近代电子材料有限责任公司 710077

膦配体在Suzuki偶联反应中的应用

孙静1杨燕2

1.西安建筑科技大学理学院 710055

2.西安瑞联近代电子材料有限责任公司 710077

Suzuki反应具有反应条件温和、环境友好等诸多优势，使用膦配体的钯催化剂使Suzuki反应结果优异。文章介绍了不同类型的膦配体在Suzuki偶联反应中的应用。

Suzuki；催化；催化剂；膦配体；应用

Suzuki偶联反应是用以形成碳-碳键的重要工具。和其它过渡金属催化下的芳烃偶联反应相比，Suzuki反应具有明显的优势：温和的反应条件；对多种官能团的可容忍性；化学选择性及立体选择性很高；在水中即可进行该反应，环境友好；有机硼试剂较有机锌试剂、格氏试剂、锡试剂相对温和，对空气稳定，且已商业化，此外含硼副产物无毒（对环境危害较小），易于除去[1]。因此,Suzuki偶联反应被广泛用于化学和制药业，而且其应用逐年增加。

钯催化的Suzuki反应取得了令人瞩目的成果，如经典钯催化剂Pd(PPh3)4，通常使用膦配体来稳定活性的钯中间体，尤其是当空间体积庞大的单膦、二膦、二茂铁衍生物膦用作配体时钯催化剂的Suzuki反应结果更加优异。本文主要针对近年来膦配体在钯催化Suzuki偶联反应中的应用进展做一综述。

1 、芳基膦配体

早期多数催化剂应用三苯基膦作为配体，直到90年代中期，虽然三(甲基苯)膦配体作为配体能得到较好的结果，但Suzuki偶联反应较多的应用Pd(PPh3)4催化剂。

90年代后期，Buchwald报道了一类很重要的以联苯为骨架的单膦配体结构，此类配体具有耐氧化性，在空气中可稳定存在，有广泛的商业化应用。如下图1所示[2,3,4,5]。这类配体结合一个钯，形成有效的催化剂催化Suzuki偶联反应。

芳基膦配体已被证明可广泛的应用于钯催化的偶联反应。以此配体为催化剂的Suzuki偶联反应的底物为：溴代芳烃，三氟甲磺酸芳香酯，钝化氯代芳烃，芳烃甲苯磺酸盐，各种各样的杂环体系和具有位阻的化合物。

图1 二芳基膦配体

2010年Gholinejad[6]报道了2-氨基苯二苯基膦(L-11)作为Suzuki-Miyaura反应多相钯催化剂配体，水为溶剂，没有加入任何有机溶剂的反应。通过2-氨基苯二苯基膦作为配体，Pd(OAc)2为主催化剂，结构不同的卤代芳烃(I, Br, Cl)与苯硼酸在水中反应可取得较高收率。优点：其配体简单易得，可回收再利用七次，无明显丧失其催化活性。

2011年Bourissou[7]报道了邻-(二均三甲苯硼基)二苯基膦衍生物（L-13、L-14）具有较强的催化性能，Pd/L-13 ＞ Pd/ L-14≈Pd/L-10。但是Pd/L-13体系较难催化具有立体位阻效应的底物，它在催化4-溴苯甲醚和2-甲基苯硼酸偶联反应时收率为75%，但是催化具有立体位阻效应的2,4,6-三(异丙基)溴苯和2-甲基苯硼酸时收率不足20%。

2 、庞大的膦配体

2.1 单齿膦配体

2000年，Beller等[8]报道了大位阻的单齿膦配体二金刚烷基-正丁基膦配体L-15催化氯代芳烃的Suzuki偶联反应。后来，Beller应用二金刚烷基膦盐做配体参与偶联反应。

2.2 二齿膦配体

二苯基膦丙酸钠是一个含有P、O双齿配位原子的阴离子型水溶性膦配体，它可以和镍、钯等过渡金属元素形成配合物[9]。

1999年，Guram等报道了以苯基为骨架的P,O双齿配体1和2，配体2的催化活性较小。Pd(dba)3/L-16对带有吸电子基或给电子基，以及空间位阻较大的氯苯衍生物均有较好的催化活性（收率：83%～97%）。

2001年，Andersoon也报道了二齿膦配体L-18可以作为稳定的钯催化剂应用于Suzuki偶联反应[10]，同时在溴苯和碘苯的Suzuki反应中无Pd黑生成。二齿配体L-19也能应用于溴苯和苯硼酸的Suzuki偶联反应。

2005年Liang报道了二齿配体NP-Pd(Ⅱ)配合物：{[NP]PdCl}2、[NP]PdCl(PCy3)，它们能够高效的催化Suzuki偶联反应（其中[NP]-为N-(2-(二苯基膦)苯)-2,6-二异丙基苯胺）。NP-Pd(II)配合物在高温下对空气和水稳定，能广泛的催化卤代芳烃，包括带有立体位阻效应、富电子的非活性底物及杂环底物。其中，[NP]PdCl(PCy3)的活性高于{[NP] PdCl}2，而且在反应过程中无Pd黑形成。应用[NP]PdCl(PCy3)催化活性氯代物的收率大于95%。

2.3 四齿膦配体

Santelli报道了四齿膦配体L-20，对于催化空间位阻大的溴代杂环芳烃、溴代芳烃和带有吸电子基团的氯代芳烃的Suzuki偶联反应效果很好。这类配体不能提供高的σ-碱度（能活化氯代芳烃），说明σ-碱度不是催化剂活性的先决条件。由于配体L-20的四个二苯基膦基处于戊环的同一面，因此增大了与钯的配位能力，同时增强了配合的稳定性。

2.4 二茂铁衍生物膦配体

近年来，二茂铁类配体的合成和应用受到极大的关注，其配体与钯催化剂催化卤代芳烃，主要配体如下所示。

对配体L-21进行衍生，在其底部引入5个甲基，增大其空间位阻，经优化后的配体L-22催化活性显著提高，催化活性低的或空间位阻大的氯代芳烃的Suzuki偶联反应时产量很高（82%～95%），通过去掉三甲基硅基形成配体L-23，催化活性降低，说明TMS对配体的催化活性贡献很大。

新型配体C3-对称性二茂铁膦配体L-24和Pd2（dba）3作为Suzuki催化剂催化带有吸电子基的氯代芳烃，表现出较高的催化活性。但反应5小时后，产生Pd黑，即催化剂分解。

大分子的二茂铁膦配体1在空气中稳定，可溶于常用溶剂如二氯甲烷、THF、甲苯。其在室温下催化带有吸电子基的氯代芳烃的Suzuki偶联反应取得较好的效果。

二茂铁基比苯基大，而且具有较多的电子，但同三烷基膦相比为缺电子，即限制其应用。

3 、结语

配体以膦配体最为常用，包括各种简单的膦配体如R3P（R=Ph，i-Pr，t-Bu）、dppm、dppe 、dppp、dppf、1,2-(Ph2P)2C6H4、Buchwald配体等。

虽然Suzuki偶联反应取得了长足的进步，大量新型的配体不断涌现，但目前应用较广、较成熟的仍然是膦配体，例如富电子的三烷基膦配体和钯催化剂可催化钝化的氯代芳烃的Suzuki反应。

[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