0002_088 (1109031)
Текст из файла
ХИМИЯМЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯЧасть 4. Образование связи углерод–углероди углерод–гетероатом в реакции кросс-сочетания,катализируемой комплексами переходных металловИ. П. БЕЛЕЦКАЯМосковский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваORGANOMETALLIC CHEMISTRYPart 4. Carbon–carbonand carbon–heteroatom bond formationin cross-coupling reaction catalysedby transition metal complexesI. P.
BELETSKAYAOne of the most popular reactions in modernorganic synthesis – the reaction of cross-coupling, which is catalyzed by Pd- and Ni-complexes is examined.© Белецкая И.П., 2000Статья посвящена одной из наиболее популярных реакций в современном органическом синтезе – реакции кросс-сочетания, катализируемой комплексами палладия и никеля.88www.issep.rssi.ruКоличество и разнообразие реакций, которые могут быть осуществлены с использованием металлокомплексного катализа, огромны. Некоторые из этихреакций могут быть осуществлены без катализатора, ноих скорость возрастает на многие порядки в его присутствии. Но большинство из этих реакций без катализаневозможны. Именно поэтому металлокомплексныйкатализ так обогатил синтетическую органическую химию, необычайно расширил арсенал химических методов получения новых связей углерод–углерод и углерод–гетероатом.
Одной из таких реакций являетсяреакция кросс-сочетания.Ранее при описании реакций металлоорганическихсоединений непереходных металлов мы рассмотрелиреакцию Вюрца – реакцию между алкилгалогенидами иметаллоорганическими соединениями, приводящую,хотя и не всегда селективно, к образованию новой связи углерод–углерод. Однако эта реакция неприменимак арил- и винилгалогенидам, в которых связь C sp2 -Halмалореакционноспособна. Между тем именно эти реакции, ведущие к получению диарилов, стиролов, толанов, диенов, енинов, представляют наибольший интерес. Поэтому не будет преувеличением сказать, чтооткрытие каталитической реакции между арил- (иливинил-) галогенидами и литий(или магний)органическими соединениями, сделанное в 1972 году двумя группами исследователей (профессором Корью во Франции и профессором Кумада в Японии), явилось новойэпохой в органическом синтезе.
Эти авторы показали,что комплексы никеля способны катализировать указанную реакцию с хорошим выходом. Впоследствиибыло найдено, что фосфиновые комплексы палладияявляются прекрасными катализаторами этой реакции сучастием различных металлоорганических соединений. В случае алкенилгалогенидов, обладающих цис- иС О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 6 , № 2 , 2 0 0 0ХИМИЯтранс-конфигурацией, реакция проходила с сохранением геометрической конфигурации, полностью селективно.Реакция получила название реакции кросс-сочетания и стала мощным методом синтеза структур с новойсвязью углерод–углерод, а позже и углерод–гетероатом:ArX (или R'CH=CHX) + RMcatArR (или R'CH=CHR)В реакцию кросс-сочетания помимо литий- и магнийорганических соединений были вовлечены органические производные цинка, ртути, алюминия, бора, олова,циркония.Например, из α-фуриллития или α-тиениллития иалкенилгалогенидов, таких, как бромстирол, в присутствии MgBr2 можно получить винильное производноефурана или тиофена, причем реакция происходит с сохранением конфигурации у винильного атома углерода:Наиболее важным в этой реакции является возможность введения разнообразных органических радикалов, содержащих различные функциональные группы,чувствительные к действию литий- или магнийорганических соединений.
Поэтому эту реакцию часто используют в качестве ключевой стадии в многостадийныхпроцессах получения сложных органических молекул.Примером может служить алкенилирование циклопентенона в синтезе производных простагландина:OCO2Et +IP d ( P h3 P )4+ Bu3Sn73%OHOCO2EtPhOLi + BrPhP d ( P h3 P )4OМагнийорганические соединения легко вступают вреакции кросс-сочетания иногда даже в присутствииактивных групп, как в приведенном примере синтезанесимметричных биарилов:MgBr + IFOHFP d ( P h3 P )480%OHНовую жизнь в результате использования в реакциях кросс-сочетания обрели цинкорганические соединения. Особенно успешно их применение при получениисвязи арил–арил в синтезе гетероциклических соединений.
Так, из имидазолилцинка и α-бромпиридина продукт образуется почти с количественным выходом:NNMeZnClP d ( P h3 P )4+93%NBrNNNMeОднако наиболее широкое распространение в реакции кросс-сочетания получило использование оловоорганических соединений (так называемая реакцияСтилле). Арил-, алкенил-, алкинил- и алкилстаннанымогут быть введены в реакцию с арил- или алкенилгалогенидами, трифлатами (трифторметилсульфонатами), арилдиазониевыми или иодониевыми солями вприсутствии различных комплексов палладия с получением самых разнообразных органических соединений.OHИз различных оловоорганических соединенийобычно используют трибутилпроизводное RSnBu3 какнаименее токсичное. У этой реакции много недостатков,к числу которых относятся токсичность оловоорганических соединений, их малая реакционная способность всравнении с магнийорганическими соединениями, аследовательно, необходимость использовать более жесткие условия реакции и более дорогие полярные растворители.
Кроме того, в реакции оловоорганическихсоединений используется только одна органическаягруппа и остается достаточно токсичный продуктBu3SnX. Некоторые недостатки удалось преодолеть врезультате работ сотрудников лаборатории элементоорганических соединений химического факультетаМГУ. Было показано, что использование в реакцияхкросс-сочетания оловоорганических соединений комплексов палладия, не несущих сильнодонорные фосфиновые лиганды (так называемые безлигандные комплексы, или фосфинсвободные комплексы), позволяетпроводить эту реакцию в необычайно мягких условиях(например, при комнатной температуре вместо 120°С)без использования таких дорогих растворителей какгексаметапол или диметилсульфоксид.
Что касаетсяпотери трех органических групп в реакции, то удалосьввести в реакцию соединения олова, содержащие только одну органическую группу RSnCl3 ; продуктом такойреакции является неорганическая соль. Правда, такаяреакция ограничена доступностью RSnCl3 и условиямиее проведения.Б Е Л Е Ц К А Я И . П . М Е ТА Л Л О О Р ГА Н И Ч Е С К А Я Х И М И Я .
Ч а с т ь 489ХИМИЯНедостатки оловоорганических соединений заставляли химиков искать им замену, и, хотя эти реакции попрежнему широко используются, все более широкоеприменение приобретают реакции борорганическихсоединений, особенно арилборных кислот. Реакции заслуженно называют реакцией Сузуки, посколькуименно этому японскому автору удалось сделать относительно малоактивные арилборные кислоты способными вступать в реакции кросс-сочетания благодарявведению в реакционную смесь оснований. Комплексообразование этих оснований с борорганическимисоединениями приводит к получению боратов, реакционная способность которых значительно выше, чем уисходных соединений.
Применение арил-, алкенил-,алкилборных соединений в реакциях с арил-, алкенили алкинилгалогенидами создало мощный синтетический метод образования связи углерод–углерод. Благодаря тому что арилборные кислоты в присутствии оснований растворимы в воде, саму реакцию кросссочетания, катализируемую комплексами палладия,можно проводить, как было показано в лабораторииэлементоорганических соединений МГУ, в чистой воде,если используется водорастворимые арилгалогениды,или в водно-органических смесях с небольшим содержанием органического растворителя, если используются водонерастворимые органические галогениды.Примером может служить синтез производного салициловой кислоты:CO2HFB(OH)2 + BrOHPdCl2, Na2CO3H 2O, 25°C96%CO2HFOHОчень важно, что предшественником катализаторав этих реакциях, проводимых в воде, могут служитьпростые палладиевые соли Pd(OAc)2 , PdCl2 при отсутствии каких-либо фосфиновых лигандов.
Можно спорить о природе катализатора в такой реакции (ибо какудержать нульвалентный палладий при отсутствиифосфиновых лигандов в гомогенном состоянии?), нонесомненно, что процесс при этом становится болееэффективным и дешевым, а выделение продукта невызывает затруднений.Кросс-сочетание металлоорганических соединений с ацилгалогенидами является прекрасным методом получения несимметричных кетонов. Эта реакцияв случае широко используемых оловоорганических со-90единений также может быть проведена с безлиганднымпалладием в мягких условиях и получением самых разнообразных кетонов с высоким выходом:[Pd]RSnBu3 + R'COClRCOR' + Bu3SnClКатализируемое комплексами палладия кросс-сочетание может быть использовано не только для создания связи углерод–углерод, но и для создания новойсвязи углерод–металл или углерод–элемент.
Примером таких реакций может служить получение самихоловоорганических соединений при сочетании органического галогенида (арил- или винилгалогенида) сгексаалкилдистаннанами, напримерArHal + Bu3Sn–SnBu3[Pd]ArSnBu3 + Bu3SnHalПо реакции кросс-сочетания со вторичными фосфинами могут быть получены третичные фосфины, тоесть осуществлен синтез фосфиновых лигандов различной природы:R2PH + ArHal[Pd]ОснованиеR2PAr + основание ⋅ HHalДругим вариантом образования связи углерод–фосфор является реакция арил- или винилгалогенидов(или псевдогалогенидов) с диалкилфосфитами, приводящая к получению соответствующих арил(или винил)фосфонатов:(EtO)2P(O)H + ArHal[Pd]Основание(EtO)2PArOОсобых усилий потребовал поиск катализаторов иусловий для получения связи арил–азот в синтезе различных типов аминов.
В решении этой проблемы наметился значительный прогресс, хотя многие вопросыеще ждут своего решения.Особую группу реакций кросс-сочетаний составляют реакции арил(или винил)галогенидов с терминальными алкинами, приводящие к получению дизамещенных алкинов с внутренней тройной связью:R–C≡CH + ArX[Pd]ОснованиеR–C≡C–ArЭтими методами получены три-, тетра- и гексазамещенные бензольные системы, представляющие интерес для нелинейной оптики:С О Р О С О В С К И Й О Б РА З О В АТ Е Л Ь Н Ы Й Ж У Р Н А Л , Т О М 6 , № 2 , 2 0 0 0ХИМИЯPhPhPhPhPhPhPhPhPhPhPhPhPhРеакция кросс-сочетания может быть осуществлена для арил-, гетероарил-, алкенилгалогенидов, а такжеалкилгалогенидов, не содержащих β-атома водорода,таких, как метил- или бензилгалогениды. Алкилгалогениды с β-атомом водорода подвергаются β-гидридномуэлиминированию с образованием гидрида металла иолефина:R CH CH2HCH2 CH R + M HMЭта стадия является обратной стадией внедрения олефина по связи М–Н – ключевой стадии в реакции гидрирования олефинов или их изомеризации.Наряду с органическими галогенидами в реакциюкросс-сочетания могут быть вовлечены арил- и винилтрифлаты.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
