布赫瓦爾德-哈特維希偶聯反應

布赫瓦爾德-哈特維希胺化反應
命名根據	史蒂芬布赫瓦爾德（英語：Stephen L. Buchwald） ; 哈特維希（英語：John F. Hartwig）
反應類型	偶聯反應
標識
有機化學網站對應網頁	布赫瓦爾德-哈特維希偶聯反應
RSC序號	RXNO:0000192

布赫瓦爾德-哈特維希偶聯反應（英文：Buchwald–Hartwig coupling），又稱布赫瓦爾德-哈特維希反應、布赫瓦爾德-哈特維希交叉偶聯反應、布赫瓦爾德-哈特維希胺化反應，指鈀催化和鹼存在下胺與芳鹵的交叉偶聯反應，產生C－N鍵，生成胺的N-芳基化產物。

此反應是合成芳胺的重要方法。

反應中的芳鹵也可為擬芳鹵三氟甲磺酸的酚酯所代替。胺可為伯胺或仲胺，胺上的取代基可以為任何有機基團。鈀催化劑常為鈀磷配合物，如四(三苯基膦)鈀(0)，也可為三(雙亞苄基丙酮)二鈀(0)^[1] 等其他鈀配合物。

反應用鹼一般為雙(三甲矽基)氨基鈉或叔丁醇鹽。

類似的反應為施蒂勒反應和赫克反應。反應也可擴展到碳親核試劑，如丙二酸酯；以及擴展到氧親核試劑如酚，用於合成二芳醚，由此提供了銅介導的烏爾曼二芳醚合成和戈爾德貝格反應以外的選擇。

歷史

布赫瓦爾德-哈特維希這一類型的反應最早是由烏克蘭的列夫·M·亞古波爾斯基等在1986年發現的。他們用多取代的活化氯代芳烴與苯胺衍生物在1mol%的[PdPh(PPh₃)₂I]催化之下進行反應，得到了偶聯產物，產率中等。^[2]

此後美國的布赫瓦爾德和哈特維希兩個團隊又分別在 1994 年重新發現這個反應。耶魯大學的哈特維希等用的是對溴甲苯與三丁基錫基胺之間的偶聯。^[3]

麻省理工學院的布赫瓦爾德等用的則是間溴苯甲醚與另一三丁基錫胺之間的偶聯，見下。^[4]

後來又發展了第二代的布赫瓦爾德-哈特維希反應，即用游離胺和強鹼，代替最早使用的氨基錫烷。^[5]

反應機理

反應的催化循環如下。

首先Pd^II催化劑(1)被還原為活性的Pd⁰物種(2)，(2)脫去一個配體形成(3)，進入催化循環。芳鹵(4)與(3)發生氧化加成形成中間體(5)，(5)與自身二聚物(5b)形成平衡。接下來，(5b)中的一個鹵原子被胺取代，形成中間體(7)，(7)被強鹼(8)去質子化，生成(9)。然後(9)有兩種可能的轉化方式，一是發生還原消除生成需要的產物芳胺(10)，二是發生β-氫消除生成副產物芳烴(11)和亞胺(12)。兩種情況下Pd-L物種都獲得再生，進入下一個催化循環。

展望

對反應所用溶劑的研究發現，對於某些底物來說，甲基吡咯烷酮和二甲基乙醯胺等非質子溶劑可以促進β-氫消除一步發生。以及非質子非極性溶劑（如間二甲苯）雖不能很好地溶解反應用鹼叔丁醇鹽，此類溶劑仍是此反應最好的溶劑。^[6]

參見

化學反應列表

參考資料

^ John P. Wolfe and Stephen L. Buchwald (2004). "Palladium-Catalyzed Amination Of Aryl Halides And Aryl Triflates". Org. Synth.; Coll. Vol. 10: 423.
^ N. B. Kondratenko, A. A. Kolomejcev, B. O. Mogilevskaya, N. M. Varlamova, L. M. Yagupolskii. Poly(nitro- and trifluoromethylsulphonyl)substituted diphenylamines. Zh. Org. Khim. (Rus.). 1986, 22 (8): 1721–1729.
^ Frederic Paul, Joe Patt, John F. Hartwig. Palladium-catalyzed formation of carbon-nitrogen bonds. Reaction intermediates and catalyst improvements in the hetero cross-coupling of aryl halides and tin amides. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116 (13): 5969–5970. doi:10.1021/ja00092a058.
^ Anil S. Guram and Stephen L. Buchwald. Palladium-Catalyzed Aromatic Aminations with in situ Generated Aminostannanes. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116 (17): 7901–7902. doi:10.1021/ja00096a059.
^ Janis Louie and John F. Hartwig. Palladium-catalyzed synthesis of arylamines from aryl halides. Mechanistic studies lead to coupling in the absence of tin reagents. Tetrahedron Letters. 1995, 36 (21): 3609–3612. doi:10.1016/0040-4039(95)00605-C.
^ Henrik Christensen, Sren Kiil, Kim Dam-Johansen, Ole Nielsen, and Michael B. Sommer. Effect of Solvents on the Product Distribution and Reaction Rate of a Buchwald-Hartwig Amination Reaction. Org. Process Res. Dev. 2006, 10 (4): 762–769. doi:10.1021/op050226s.

外部連結

布赫瓦爾德-哈特維希反應（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）

[1] John P. Wolfe and Stephen L. Buchwald (2004). "Palladium-Catalyzed Amination Of Aryl Halides And Aryl Triflates". Org. Synth.; Coll. Vol. 10: 423.

[2] N. B. Kondratenko, A. A. Kolomejcev, B. O. Mogilevskaya, N. M. Varlamova, L. M. Yagupolskii. Poly(nitro- and trifluoromethylsulphonyl)substituted diphenylamines. Zh. Org. Khim. (Rus.). 1986, 22 (8): 1721–1729.

[3] Frederic Paul, Joe Patt, John F. Hartwig. Palladium-catalyzed formation of carbon-nitrogen bonds. Reaction intermediates and catalyst improvements in the hetero cross-coupling of aryl halides and tin amides. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116 (13): 5969–5970. doi:10.1021/ja00092a058.

[4] Anil S. Guram and Stephen L. Buchwald. Palladium-Catalyzed Aromatic Aminations with in situ Generated Aminostannanes. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116 (17): 7901–7902. doi:10.1021/ja00096a059.

[5] Janis Louie and John F. Hartwig. Palladium-catalyzed synthesis of arylamines from aryl halides. Mechanistic studies lead to coupling in the absence of tin reagents. Tetrahedron Letters. 1995, 36 (21): 3609–3612. doi:10.1016/0040-4039(95)00605-C.

[6] Henrik Christensen, Sren Kiil, Kim Dam-Johansen, Ole Nielsen, and Michael B. Sommer. Effect of Solvents on the Product Distribution and Reaction Rate of a Buchwald-Hartwig Amination Reaction. Org. Process Res. Dev. 2006, 10 (4): 762–769. doi:10.1021/op050226s.

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