Stille偶聯(lián)反應(yīng)是指有機(jī)錫試劑芳(雜)基/乙烯基鹵代物(或偽鹵代物,如OTs)在Pd(0)催化下,構(gòu)建C-C鍵的交叉偶聯(lián)反應(yīng),包括芳基-芳基,芳基-烯基,芳基-炔基,烯基-烯基,烯基-炔基等碳碳鍵的構(gòu)建。 Stille偶聯(lián)經(jīng)過氧化加成、轉(zhuǎn)金屬化和還原消除三步歷程。錫試劑轉(zhuǎn)金屬化能力強(qiáng),一般不需要堿的參與,對三氟甲磺酸酯鹽類型的偽鹵代物可額外加入LiCl促進(jìn)反應(yīng)(PS:Suzuki反應(yīng)中,堿會和硼試劑中的硼原子結(jié)合以增加硼試劑的親核性,繼而增加轉(zhuǎn)金屬化能力)。在有些反應(yīng)中,添加CuI作為過量配體的絡(luò)合劑能緩解其對遷移金屬化的抑制作用。也可能是由于有機(jī)銅有作為中間體促進(jìn)反應(yīng)。與錫相鄰基團(tuán)遷移能力比較:炔基 > 烯基 > 芳基 > 芐基 = 烯丙基 > 烷基。強(qiáng)極性溶劑(如六甲基磷酰胺、二甲基甲酰胺或二惡烷)可以提高有機(jī)錫原料的活性。 Stille偶聯(lián)對錫試劑相連基團(tuán)幾乎沒有限制,可以是芳基,烯基,炔基,烷基,芐基,烯丙基等。唯一的限制是β-C上最好不含能夠發(fā)生與錫試劑發(fā)生消除反應(yīng)的氫原子,所以諸如烯丙基錫試劑和芐基錫試劑這樣的烷基錫試劑也能參與反應(yīng)。可以看出,在某些情況下Stille偶聯(lián)可以覆蓋前面總結(jié)的Suzuki偶聯(lián)(芳基-芳基)、Heck反應(yīng)(芳基-烯基)和Sonagashira反應(yīng)(芳基-炔基)的部分應(yīng)用,只不過需要多一步將芳、烯、炔轉(zhuǎn)化為錫試劑的合成。下面聊聊Stille偶聯(lián)反應(yīng)和他們之間的區(qū)別與聯(lián)系。 在構(gòu)建芳基-芳基上,和Negishi反應(yīng)(與有機(jī)鋅試劑)、Kumada反應(yīng)(與格氏試劑)、Hiyama反應(yīng)(與有機(jī)硅試劑)相比,Stille偶聯(lián)和Suzuki偶聯(lián)(與有機(jī)硼試劑)反應(yīng)表現(xiàn)出了更廣泛的應(yīng)用范圍、更高的選擇性以及對大多數(shù)官能團(tuán)更高的容忍度。這使得兩者成為最通用的鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)。而且Stille偶聯(lián)在某些底物甚至比Suzuki反應(yīng)活性還要高。但其缺點也很明顯,有機(jī)錫試劑毒性大,副產(chǎn)物易揮發(fā),且難以純化完全,在一定程度上限制了其應(yīng)用。因此Stille偶聯(lián)在構(gòu)建芳環(huán)-芳環(huán)上開始作為Suzuki反應(yīng)的備用選項而存在。比如,有些芳雜環(huán)硼酸或硼酸酯(如噻吩類,2-吡啶硼酸酯等)作為底物應(yīng)用于Suzuki反應(yīng)時,容易發(fā)生脫硼質(zhì)子化的副反應(yīng),嚴(yán)重降低收率甚至沒有產(chǎn)物生成,雖然可以篩選出抑制此副反應(yīng)的鈀催化劑,但費時費力。筆者曾經(jīng)在使用噻吩硼酸酯(下圖)做Suzuki反應(yīng)時,篩了十幾種鈀催化劑最后只有一種符合收率要求,但價格不菲,100 mg在3000元左右。所以如果將易脫硼質(zhì)子化的底物做成有機(jī)錫試劑,再應(yīng)用Stille偶聯(lián)應(yīng)該會有不錯的效果,后面會詳細(xì)展開講講。 Stille反應(yīng)和早期Heck反應(yīng)都能實現(xiàn)芳基-乙烯基的構(gòu)建(和Heck相比,需要先合成乙烯基錫試劑),盡管兩個過程的第一步是相同的(通過氧化加成到鈀來活化有機(jī)親電體),但Heck反應(yīng)中沒有轉(zhuǎn)金屬步驟,在該反應(yīng)中,碳-碳鍵是通過插入步驟形成的,隨后通過β-氫消除來形成取代的烯烴產(chǎn)物。Stille偶聯(lián)反應(yīng)無需加堿的特性,避免了由堿誘導(dǎo)的副產(chǎn)物發(fā)生,條件要更加溫和且對官能團(tuán)的耐受性更強(qiáng)。更重要的是,對于烯丙位有氫原子的Heck反應(yīng),雙鍵會發(fā)生遷移現(xiàn)象從而導(dǎo)致多種異構(gòu)體產(chǎn)生—即反應(yīng)的選擇性較差(見前幾文的Heck反應(yīng)總結(jié),這在合成上有利有弊),Stille偶聯(lián)擁有高度的選擇性,可避免這種異構(gòu)體生成,如下圖天然產(chǎn)品合成中,如果使用Heck反應(yīng)策略,不可避免的會發(fā)生雙鍵遷移現(xiàn)象。因此,Stille偶聯(lián)在合成共軛雙烯或者芳基-烯基上(尤其是天然產(chǎn)物),要比Heck反應(yīng)選擇性更高。但如前面所述,錫試劑的高毒、難以純化以及要多一步烯基錫試劑的合成也限制了其應(yīng)用。 在構(gòu)建芳基-炔基的C-C偶聯(lián)上,Stille反應(yīng)與Sonagashira反應(yīng)也有重疊的應(yīng)用。比如下兩圖所示反應(yīng)分別將乙炔基引入到芳環(huán),一個使用商業(yè)可購的乙烯基錫試劑通過Stille偶聯(lián)一步實現(xiàn),一個使用商業(yè)可購的TMS取代乙炔通過Sonagashira反應(yīng)再脫TMS二步實現(xiàn)。從反應(yīng)條件看,Stille反應(yīng)更加溫和,在控氧上也無需Sonagashira那么嚴(yán)格(尤其是有Cu鹽共催化反應(yīng)),對一些能夠買到的錫試劑來說,Stille偶聯(lián)確實是Sonagashira反應(yīng)的備用選項。 |
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