Реакция Сузуки и борилирование по Мияуре
Сочетание Сузуки
linkОпора
- Урок 331. Реакция Хека — предсказывать продукт арилирования алкенов
В реакции Хека (урок 331) новый фрагмент поступал на палладий через внедрение алкена. В сочетании Сузуки второй партнёр — бороновая кислота, и он переходит на палладий трансметаллированием (урок 329). Борорганические соединения малотоксичны и устойчивы на воздухе и в воде, а реакция терпит почти любые функциональные группы. Поэтому сочетание Сузуки — самое распространённое кросс-сочетание и в лабораториях, и в промышленности.
Как провести сочетание Сузуки
- Арилгалогенид, арилбороновую кислоту \(\ce{ArB(OH)2}\) и основание нагревают с \(\ce{Pd(PPh3)4}\) в смеси воды с толуолом или диоксаном; образуется биарил.
- Палладий(0) окислительно присоединяет ArX. Основание превращает бороновую кислоту в борат \(\ce{ArB(OH)3-}\), который передаёт арил на палладий, а затем восстановительное элиминирование соединяет два арила.
- Арилиодиды реагируют быстрее всего, арилтрифлаты и арилбромиды — медленнее, а арилхлориды вступают в реакцию только с объёмными донорными фосфинами.
- Винилбороновые кислоты и винилгалогениды сохраняют геометрию двойной связи.
- Реакция терпит воду, спирты, карбонильные группы, нитрогруппы и нитрилы.
Примеры
1. Группа CN не мешает. 3-Бромбензонитрил с фенилбороновой кислотой даёт бифенил-3-карбонитрил.
2. Геометрия сохраняется. (E)-Гекс-1-ен-1-илбороновая кислота с бромбензолом даёт (E)-гекс-1-ен-1-илбензол.
errorБороновая кислота может потерять бор
При долгом нагревании в воде часть бороновой кислоты отщепляет бор и превращается в арен (протодеборирование). Поэтому бороновую кислоту берут в небольшом избытке.
edit_noteПопробуйте сами
Что даст 2-бромпиридин с фенилбороновой кислотой в условиях сочетания Сузуки?
expand_moreПоказать решение
2-Фенилпиридин.
Мияура, Ульман и задача Сальникова
Бороновые кислоты и их эфиры для сочетания Сузуки часто приходится готовить самим. Их получают либо из литий- и магнийорганических соединений (урок 325), либо прямо из арилгалогенидов на палладии по Мияуре. В этой части урока мы также сравним палладиевое сочетание с более старой реакцией Ульмана на меди.
Как получить борорганическое соединение
- При борилировании по Мияуре арилгалогенид реагирует с бис(пинаколато)дибором \(\ce{B2pin2}\) в присутствии ацетата калия и \(\ce{PdCl2(dppf)}\), и образуется пинаколовый эфир арилбороновой кислоты ArBpin. Слабое основание KOAc не запускает сочетание Сузуки, поэтому реакция останавливается на борорганическом соединении.
- Без палладия арил-литий или реактив Гриньяра реагирует с триметилборатом \(\ce{B(OMe)3}\), и после подкисления образуется арилбороновая кислота.
- Алкилбораны, полученные гидроборированием (урок 118) с 9-BBN, тоже вступают в сочетание Сузуки.
- В реакции Ульмана два арилгалогенида при нагревании до 200 °C с медью соединяются в симметричный биарил.
Примеры
1. Борилирование, затем сочетание. 4-Бромбензонитрил с \(\ce{B2pin2}\) даёт пинаколовый эфир 4-цианофенилбороновой кислоты. Этот эфир с 4-бромтолуолом и карбонатом калия на палладии даёт 4′-метилбифенил-4-карбонитрил.
2. Реакция Ульмана. 1-Иод-2-нитробензол при нагревании с медью даёт 2,2′-динитробифенил: два одинаковых арила соединяются друг с другом.
errorРеакция Ульмана требует жёстких условий
Классическая реакция Ульмана идёт только около 200 °C и годится лишь для симметричных биарилов. Палладиевые сочетания проходят при 25–100 °C и соединяют два разных арила.
edit_noteПопробуйте сами
Как получить 4-метоксифенилбороновую кислоту из 4-броманизола без палладия?
expand_moreПоказать решение
Обменять бром на литий бутиллитием при −78 °C (или получить реактив Гриньяра), затем добавить \(\ce{B(OMe)3}\) и подкислить.
push_pinГлавное
ArX + арилбороновая кислота + основание (\(\ce{Na2CO3}\), \(\ce{K3PO4}\)) + Pd(0) → биарил. Основание превращает бороновую кислоту в борат, который переносит арил на палладий; затем восстановительное элиминирование. Реакция терпит воду, спирты, C=O, \(\ce{NO2}\), CN; бор малотоксичен; геометрия винильных партнёров сохраняется; ArI > ArOTf ≈ ArBr >> ArCl. Мияура: ArX + \(\ce{B2pin2}\) + KOAc, \(\ce{PdCl2(dppf)}\) → ArBpin (слабое основание не запускает Сузуки). Бороновые кислоты получают и из ArLi (ArMgX) и \(\ce{B(OMe)3}\). Ульман: 2 ArX + Cu, нагревание → симметричный биарил.
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.