芳香C-N成键的重要方法之乌尔曼反应

  • 1919
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乌尔曼反应(Ullmann是指卤代芳香族化合物与Cu共热生成联芳类化合物的反应。这个反应是德国化学家 Fritz Ullmann 在1901年发现的,因此叫乌尔曼反应(Ullmann)。该反应是形成芳-芳键的最重要的方法之一。

经过历代前贤研究发展,现在合成中最常用的是碘化亚铜催化下的芳香C-N偶联反应。



反应机理:[1]

Scheme 1 Reactionmechenism of Ullmann

该反应分四个阶段:

第一阶段,配体二胺和亚铜配合生产偶合铜;

第二阶段,芳基氮原子被吸引参与偶合,形成四元耦合态;

第三阶段,脱除一个卤化氢,回到三元偶合态;

第四阶段,卤代芳烃参与偶合,并最终形成稳定的偶合产物,二胺和铜配体回归原始状态,继续参与下一分子催化偶联。

反应影响因素:

芳香胺基底物、卤代芳烃、Base的选择、溶剂、温度。


反应示例:

YJFX-1216-A (15.0 mmol) and SM1 (16.5 mmol) were dissolved in Toluene/THF (v/v=8/2). N,N'-Dimethyl-ethane-1,2-diamine (3.0mmol), CuI (3.0 mmol) and K3PO4 (45 mmol) were added tothe solution, the mixture was stirred at 80-90°C under nitrogen for 2 hours. H2O(5V) was added into the mixture, the mixture was extracted with EtOAc (5V*2).The organic layer was dried with anhydrous Na2SO4 andconcentrated, and the residue was purified by column chromatography  to give product as a colorless solid.


经验总结:

  1.  反应中铜和配体不局限与催化量,可根据需要,多加点,实验证明,多加点确实反应很快,其中配体不加,确实不反应,因此,反应确实需要这个配体和铜偶联,之后才继续促进反应。

  2. 在溶剂选择上,应该根据底物不同,选择合适自己底物的溶剂。上述反应中,就是根据底物,加入了一定比例的四氢呋喃来改善反应。

  3. 碱和温度是一个重要的影响因素,因此需要根据自己的底物进行筛选。作者亲测,上述反应底物稍有不同,上述温度基本不反应,而当温度上升到100-110度,反应才能继续进行。

  4.  该反应外观上,会随着加热开始慢慢变蓝,说明催化阶段开始,铜在该偶合态显示二价。之后会慢慢变黑,应该是有偶联色素生成。反应完毕,加水萃取,水相会是深蓝色,铜离子以二价离子存在。

  5.  上述系列反应,收率大约在80-90度之间,作者感觉Ullmann反应确实是个很不错的反应,值得推广和研究。


参考文献:

[1] Stephen L.Buchwald JOC Vol.72, No.16, 2007 6190-6199.

[2] Stephen L.Buchwald JACS 2002, 124, 11684-11688.

 





 

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