Buchwald–Hartwig

Buchwald–Hartwig偶聯反應（布赫瓦爾德-哈特維希反應），又稱Buchwald–Hartwig反應；Buchwald–Hartwig交叉偶聯反應；Buchwald–Hartwig胺化反應。

基本介紹

• 中文名：偶聯反應
• 外文名：Buchwald–Hartwig
• 意義：合成芳胺的重要方法
• 類似的反應： Stille反應和 Heck反應

反應概念

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)等其他鈀配合物。

反套用鹼一般為雙(三甲矽基)氨基鈉或叔丁醇鹽。

類似的反應為 Stille反應和 Heck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 Ullmann二芳醚合成和 Goldberg反應以外的選擇。

歷史

Buchwald–Hartwig 這一類型的反應最早是由日本Gunma 大學的Migita等人在1983年發現，該反應首次實現了在Pd(II)催化劑存在下的溴苯胺化。1994年， Buchwald等人發現，在Migita催化條件下，可以利用“一鍋法”同時完成錫化物的製備和C-N交叉偶聯反應。此後美國的 Buchwald 和 Hartwig 兩個團隊又分別在 1995 年幾乎同時發現了沒有有機錫化合物參與的溴苯的胺化反應。這就是早期的Buchwald-Hartwig交叉偶聯反應。　耶魯大學的 Hartwig 發表的文獻：

Louie,J.;Hartwig,J.F Tetrahedron Lett.1995,3609

麻省理工學院的 Buchwald 發表的文獻：

Guram,A.S.;Rennels,R.A.;Buchwald,S.L.Angew.Chem.Int.Ed.1995,34,1348

後來又發展了第二代的 Buchwald–Hartwig 反應，即用游離胺和強鹼，代替最早使用的氨基錫烷。

人物簡介

Stephen L. Buchwald 於1955年生於美國印第安納州，就讀於布朗大學獲學士學位。1977年進入哈佛大學學習，並於1982年獲博士學位。1984年，他作為助理教授進入麻省理工學院工作，1993年升為教授。多年來，他一直致力於碳-碳成鍵、碳-雜原子成鍵和新型配體設計與套用等方面的研究，並在有機化學領域獲得諸多榮譽。

John F.Hartwig 於1964年生於美國芝加哥，從普林斯頓大學獲得學士學位，1990年獲得加州大學伯克利分校的博士學位。同年，他作為助理教授進入耶魯大學工作，並在那裡晉升為教授。2006年，他轉入伊利諾伊大學Urbana-Champaign分校工作。他一直致力於過渡金屬化合物催化的新型反應及其機理的研究，並因此獲得多項榮譽。

反應機理

反應的催化循環如下。

首先 PdII 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。

反應溶劑

常用的溶劑為：甲苯，二甲苯，THF，DME，二氧六環，DMF，NMP，DMSO等。反應溫度一般在70~110度之間。二氧六環/間二甲苯，甲苯/叔丁醇等混合溶劑因為能增加鹼的溶解度，有時也會使用。

鹼的使用

催化劑的使用

配體的發展

綠色化學