有了这个Buchwald催化剂,感觉Buchwald反应是世界上最好做的反应!

文摘   科学   2024-12-10 09:00   上海  

Hi,各位爱好有机合成的朋友。


今天和大家一起学习一下Buchwald催化剂并且认识一个万能Buchwald催化剂(没有的卖,别问CAS号了,但是合成确实不是难事,只有公司或者老板有钱,1万块钱买原料,1步反应就可以搞定1-2 g~)。


首先让我们回顾一下Buchwald机理,毫无疑问这是一个0价钯启动,氧化加成生产二价钯,亲核试剂配位后对卤素交换,最后还原消除生产目标产物。


Buchwald小组对于反应的催化剂和机理做过很多研究,影响反应快慢的因素很多,比如配体的设计会影响氧化加成和还原消除的速率,配体的稳定性也是影响反应成功与否的关键:比如下图中圈出来的2个钯物种,就是胺亲核试剂进攻了催化剂Pd(L),取代了单磷配体,导致反应失活。所以配体对于钯催化的影响是十分巨大的。


我们在做钯催化反应的时候用的最多的条件应该是这个:Pd2(dba)3, Xantphos, Cs2CO3(t-BuONa),dioxane, 100度。这个条件在普通实验室经常使用,能解决很多普通的Buchwald反应。但是为啥很多公司都有催化剂筛选平台,就因为很多Buchwald反应就是做不出来。虽然现在以及发展了一些金属(比如Ni)和光催化剂协同催化的反应,以解决部分难题,但是还是不够的。

Xantphos是双磷配体,其实Buchwald不少文章都涉及了二烷基二芳基的单磷大位阻配体。小编认为下图的总结挺好的,对于一级胺,我们可以选择Brettphos, 对于大位阻的叔胺,可以选择PhCPhos,对于杂环如恶唑,噻唑等,可以选择E-Phos作为单磷配体,这些反应都在一些知名杂志有所报道(DOI:10.1021/jacs.0c06139这篇文章的ref. )。



Buchwald作为大牛人,必然有牛的理由。在对配体的不断探索中发现,下图中的一些磷配体邻位富电子取代基位阻越大,形成的催化剂在反应中越稳定。下图曲线图大家好好消化一下(纵坐标越高肯定收率越高啦,纵坐标数值啥时候变化不大的时候就是催化剂失活的时候)。可以看得出来,叔丁基的时候,反应收率变得特别好,催化剂很长时间都不会失活(催化剂在反应体系十分稳定)。

小编特地看了一下OA6(GPhos的前体催化剂)的合成。一步就可以了哈。(钯催化剂(COD)Pd(CH2TMS)2和GPhos其实可以直接买得到,只是比较贵)

有了这个催化剂,反应就变得很简单了:不管你用的是烷基胺,芳基胺,杂环胺,也不管你用的是芳基碘、溴、氯、三氟磺酸酯,加入催化剂先室温,OK的话就室温,不OK那就加热。催化剂不管室温还是加热都是稳定存在的,不怕。

下图的反应可以看得出,大位阻的烷基胺,一些平常不反应的杂环胺,在这个神奇催化剂下,问题都不大。

OK,今晚的分享就到这里了,小编准备后续尽快开展实验,把这个催化剂给整出来,看看是否真的有万能的Buchwald。

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