聯芳(化學物質)

聯芳類化合物是許多天然有機物的重要組成部分,它在化工、醫藥、食品等領域的用途日益廣泛。近年來合成聯芳類化合物的一些新方法有還原偶合、氧化偶合以及其它合成方法等。

基本介紹

• 中文名：聯芳
• 外文名：biaryl

定義及用途

聯芳結構是構建許多重要天然有機物的主要骨架之一，如果其芳環上連有較大的取代基則呈現阻轉異構現象而具有手性性質。由於聯芳化合物在化工、醫藥、食品領域等有廣泛用途，例如：在不對稱合成中可作為引發劑、手性誘導劑、活化劑和拆分試劑；在化學分析中可作為位移試劑、手性固定相；有的可作為某種頑疾的特效藥或在食品工業中作食品添加劑等，它的合成和套用近年來引起越來越多研究者的興趣。

合成方法

已報導的合成方法可分為3類：芳烴及其衍生物的還原偶合過程；芳烴及其衍生物的氧化偶合反應；其它的成環反應。

還原偶合法

經典的Ullmann還原偶合反應問世以來，在過渡金屬配合物的作用下通過芳烴的金屬有機試劑和芳鹵合成聯芳類化合物是合成此類物質的重要方法，主要包括Kharasch反應、Negishi反應、Stille反應和Suzuki反應等。

Stanforth曾對此類合成方法做過綜述。

三氟甲磺酸芳酯和苯基硼酸發生交叉偶合反應生成不對稱的聯芳類化合物。Virgil等用吸電性小的甲基磺酸芳酯和芳基硼酸在相同條件下也得到了交叉偶合產物，產率中等。並指出Ni的親核性優於Pd，Zn在反應中不可缺少，否則反應不能發生，水的存在將會使催化劑失去活性。

硫原子上有取代基的磺酸酯類化合物，在Zn的作用下可發生同底物偶合反應而生成對稱的聯苯類化合物，產率大於97%。

Hirabayashi用苯基矽烷醇和碘苯在鈀鹽和氧化銀作用下偶聯獲得了聯苯化合物。氧化銀在反應中的作用不可替代，最後變成碘化銀；溶劑為四氧呋喃等親質子性溶劑，矽醇的芳基上連有吸電子基時則有利於反應的進行；當矽原子上同時連有兩個或三個羥基時反應更易進行，且產率高於一元醇，產物更易純化。

Kim和Rieke利用活性Mn分別與3-溴噻吩和3，4-二溴噻吩於室溫下製備了有機錳試劑，利用它和碘苯及其衍生物偶聯，得到了芳環上具有雜原子的聯芳類化合物。此反應條件溫和，室溫下即可發生，產率在60%～ 90%。產物還可以再製成活性錳試劑與另一碘苯及其衍生物進一步反應，得到3，4位苯基取代的噻吩化合物。

近來，芳滷的偶聯也有了新的進展，使用的催化劑不再限於Pd（Ⅱ）或Ni（Ⅱ）的鹽，而是用Ni（0）如Ni（cod2）[cod=環辛二烯]等。其中Ni（0）-2，2-聯二吡啶絡合物效果最為顯著，在電化學還原條件下可使芳鹵發生對稱或不對稱偶聯。Fabien等用亞納米的鎳-鋁-2，2-聯二吡啶絡合物使不太活潑的芳鹵化合物發生偶聯反應，產率較高，而聯二吡啶及鎳的配比為2：1時，催化效果最好。

碘苯及其衍生物在CuCN— TMEDA[四甲基乙二胺]（摩爾比1∶3）和n-BuLi的作用下，也可以獲得多甲氧基取代的聯苯類化合物，產率大於75%。Ken等用平面手性的（2，6位被取代的）溴苯絡合物與鄰位有取代基的苯基硼酸製得到了手性的直立單

聯芳絡合物。指出苯基硼酸的苯基鄰位取代基的大小和反應條件對反應影響較大。並用此反應合成出了具生物活性的立體手性天然物質。

過渡金屬還原偶合機理如下所示：

氧化偶合法

氧化偶合法報導不多，但此法能直接使簡單底物發生反應，與還原偶合相比反應步驟較少，可最大限度利用原材料，減少成本。所以氧化偶合法越來越受到研究者的重視。

手性1，1-聯-2，2-二萘酚及其衍生物在化學、醫藥、食品等領域的廣泛套用促進其合成手段得到了很大發展。Noji用CuCl（OH）-TMEDA（四甲基乙二胺）作催化劑，在二氯中用空氣氧化2-萘酚得到了1，1-聯-2，2-二萘酚，收率90%～ 96%；DeuBen將2-萘酚和FeCl3在四氫呋喃中回流，收率54%；Chu等用乙醛、（S）-纈胺酸或（S）-丙胺酸硫氧釩合成了一系列釩的催化劑，關用於氧化偶合2-萘酚得到了（R）構型的1，1-聯-2，2-二萘酚，收率達80%（ee%> 40）。另外還有人用氯化銅，硝酸銅等催化劑氧化偶合2-萘酚的。宋來東在醋酸銅和吡啶體系中氧化偶合2-萘胺得到了外消旋的1，1-聯-2，2-二萘胺，收率在50%～ 60%。溫度過高或催化劑的量過大導致產物的過度氧化。他們使用PS-DIB[polymer-supported（diacetoxyiodo）-benzene]或PSBTI[polymer supported bis（trifluoroacet-ox-yiodo）benzene]催化分子內的苯類偶合反應也取得了很好的效果。

室溫下，Periasamy等用四氯化鈦在二氯中氧化苯基叔胺或萘基叔胺製得了相應的聯芳化合物。偶聯部位均在苯環上N原子的對位，產率大於70%。但是，當N原子上連有甲基時，則生成了少量脫甲基副產物。Perasamy對其反應機理作了嘗試性的推斷，其解釋為：四氯化鈦作為親電試劑進攻叔胺的N原子，然後轉移到叔胺基的對位，形成芳基鈦化合物正離子，再脫掉一個三氯化鈦，在胺基的對位形成游離基，兩個游離基結合起來，最後脫掉兩個質子得到產物。

其它方法

Elmors等四氯化矽與乙醇作用下，利用交叉羥醛縮合反應得到了聯苯化合物的混合物，反應條件溫和。結果表明，5倍化學計量的四氯化矽和2倍化學計量的混酮化學收率最高。這可能是酮上的取代基的供電子性影響四氯化矽的催化活性，吸電子的取代基有抑制縮合的作用。

最近幾年，聯芳類化合物的合成又取得了很大進展，但相對其套用要求而言，合成方法仍顯不足，特別是不對稱合成手性聯芳類化合物的有效方法更少。因此繼續尋找更方便、高效、低毒、對環境友好和反應條件溫和的合成方法對研究工作者來說仍具有很大的挑戰性。