Chan–Lam C–X偶联反应

含有NH/OH/SH基团的底物在弱碱条件下,在空气中通过醋酸铜催化,与有机硼酸化合物氧化交叉偶联进行芳基,烯基和烷基化的反应。

常见的反应底物:酰胺,胺,脒,苯胺类,叠氮化物,唑类,乙内酰脲类,肼类,酰亚胺,亚胺,亚硝基化合物,吡嗪酮,嘌呤,嘧啶,磺酰胺类,亚磺酸胺,亚磺酰亚胺,脲,醇,酚,硫醇等等。硼酸也可以被其他活性化合物代替:硅氧烷,锡烷,和其他有机金属化合物。此反应比 Buchwald–Hartwig钯催化反应的优点就是条件比较温和,但是原料硼酸比Buchwald–Hartwig的原料芳卤要贵。反应常用溶剂为1,2-二氯乙烷,乙腈,醇类,二氧六环,二氯甲烷和甲苯等。反应可以当量的二价铜催化下进行,使用催化量二价铜在空气中反应或其他氧化剂存在下也可以进行。最常用的方法就是在空气中加入催化量的醋酸铜反应。

NH和OH结构同时存在时,NH的反应活性要高于OH,反应主要产物为N-烷基化产物。

Chan–Lam C–X偶联反应在有机合成中与非常类似的Suzuki–Miyaura’s C–C 交叉偶联反应一样应用非常广泛。

实验技巧

一、由于催化循环需要氧气参与,因此该反应在惰性气体的保护下反应很难进行。
二、溶液中氧气的浓度决定反应的进程,所以往往收率随着搅拌效率而有所差异。

反应机理

硼酸和催化剂进行络合,金属转移(不可逆过程),二价铜络合物被氧化为三价铜络合物,与胺反应还原消除得到产物,生成的一价铜被氧气氧化完成催化剂循环。

反应实例

J. Org. Chem.2015, 80, 7305-7310.】 

J. Org. Chem.2014, 79, 9000-9008】

Org. Lett., 2013, 15, 1544-1547】

Synthesis2017, 49, 1834-1838】

 J. Org. Chem.2015, 80, 1856-1865】

Org. Lett., 2014, 16, 338-339】

Synthesis2010, 1441-1448】

J. Org. Chem.2012, 77, 2649-2658】

Synlett2011, 3041-3045】

 Synlett, 2013, 24, 1443-1447】

Org. Lett.2011, 13, 2110-2113】

Synlett2006, 2290-2292】

Tetrahedron Lett. 1998, 39, 2933-2936,Synlett 2000, 674-676】

Tetrahedron Lett. 2003, 44, 4927-4931】

Org. Lett. 2001, 3, 1029-1032】

Bio. Med. Chem. Lett. 2008, 18, 1939-1944】

Org. Lett. 2008, 10, 1653-1655】

Dominic Chan,美国威尔明顿杜邦作物保护公司的化学家。 他在麦迪逊威斯康辛大学(University of wisconsin, Madison)与巴里·特罗斯特(Barry Trost)教授一起进行博士研究。

Patrick Lam,美国新泽西州普林斯顿百时美施贵宝公司研究总监。 他曾任职于杜邦制药公司。 他在罗彻斯特大学与路易斯·弗里德里希教授共同进行博士研究,在加州大学洛杉矶分校与Michael Jung教授和已故的唐纳德·克拉姆教授共同进行博士后研究。

Evans教授的团队在美国国家有机研讨会的海报上发现了这个反应,由于他长期致力于万古霉素的全合成,因此对O-芳基化反应产生了兴趣。

相关文献

1. (a) Chan, D. M. T.; Monaco, K. L.; Wang, R.-P.; Winters, M. P. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 2933-2936. (b) Lam, P. Y. S.; Clark, C. G.; Saubern, S.; Adams, J.; Winters, M. P.; Chan, D. M. T.; Combs, A. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 2941-2949. (c) Evans, D. A.; Katz, J. L.; West, T. R. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 2937-2940. (d) Lam, P. Y. S.; Clark, C. G.; Saubern, S.; Adams, J.; Averill, K. M.; Chan, D. M. T.; Combs, A. Synlett 2000, 674-676. (e) Lam, P. Y. S.; Bonne, D.; Vincent, G.; Clark, C. G.; Combs, A. P. Tetrahedron Lett. 2003, 44, 1691-1694.

2. Reviews: (a) Qiao, J. X.; Lam, P. Y. S. Syn. 2011, 829-856; (b) Chan, D. M. T.; Lam, P. Y. S., Book chapter in Boronic Acids Hall, ed. 2005, Wiley–VCH, 205– 240. (c) Ley, S. V.; Thomas, A. W. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2003, 42, 5400–5449.

3. Catalytic copper: (a) Lam, P. Y. S.; Vincent, G.; Clark, C. G.; Deudon, S.;Jadhav, P. K. Tetrahedron Lett. 2001, 42, 3415-3418. (b) Antilla, J. C.; Buchwald, S. L. Org. Lett. 2001, 3, 2077-2079. (c) Quach, T. D.; Batey, R. A. Org.Lett. 2003, 5, 4397-4400. (d) Collman, J. P.; Zhong, M. Org. Lett. 2000, 2,1233-1236. (e) Lan, J.-B.; Zhang, G.-L.; Yu, X.-Q.; You, J.-S.; Chen, L.; Yan,M.; Xie, R.-G. Synlett 2004, 1095-1097.

4. Mechanism (Part of the mechanistic work from Shannon’s lab was funded and in collaboration with BMS: (a) Huffman, L. M.; Stahl, S. S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9196-9197. (b) King, A. E.; Brunold, T. C.; Stahl, S. S. J. Am. Chem. Soc.2009, 131, 5044. (c) King, A. E.; Huffman, L. M.; Casitas, A.; Costas, M.; Ribas,

X.; Stahl, S. S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 12068-12073. (d) Casita, A.; King, A. E.; Prella, T.; Costas, M.; Stahl, S. S.; Ribas, X. J. Chem. Sci. 2010, 1, 326-330.

5. Vinyl boronic acids: Lam, P. Y. S.; Vincent, G.; Bonne, D.; Clark, C. G. Tetrahedron Lett. 2003, 44, 4927-4931.

6. Intramolecular: Decicco, C. P.; Song, Y.; Evans, D.A. Org. Lett. 2001, 3, 1029-1032.

7. Solid phase: (a) Combs, A. P.; Saubern, S.; Rafalski, M.; Lam, P. Y. S. Tetrahedron Lett. 1999, 40, 1623-1626. (b) Combs, A. P.; Tadesse, S.; Rafalski, M.; Haque, T. S.; Lam, P. Y. S. J. Comb. Chem. 2002, 4, 179-182.

8. Boronates/borates: (a) Chan, D. M. T.; Monaco, K. L.; Li, R.; Bonne, D.; Clark, C. G.; Lam, P. Y. S. Tetrahedron Lett. 2003, 44, 3863-3865. (b) Yu, X. Q.; Yamamoto, Y.; Miyuara, N. Chem. Asian J. 2008, 3, 1517-1522.

9. Siloxanes: (a) Lam, P. Y. S.; Deudon, S.; Averill, K. M.; Li, R.; He, M. Y.; DeShong, P.; Clark, C. G. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7600-7601. (b) Lam, P. Y. S.; Deudon, S.; Hauptman, E.; Clark, C. G. Tetrahedron Lett. 2001, 42, 2427-2429.

10. Stannanes: Lam, P. Y. S.; Vincent, G.; Bonne, D.; Clark, C. G. Tetrahedron Lett. 2002, 43, 3091-3094.

11. Thiols: (a) Herradura, P. S.; Pendora, K. A.; Guy, R. K. Org. Lett. 2000, 2, 2019-2022. (b) Savarin, C.; Srogl, J.; Liebeskind, L. S. . Org. Lett. 2002, 4, 4309-4312. (c) Xu, H.-J.; Zhao, Y.-Q.; Feng, T.; Feng, Y.-S. J. Org.Chem. 2012, 77, 2878-2884.

12. Sulfinates: (a) Beaulieu, C.; Guay. D.; Wang, C.; Evans, D. A. Tetrahedron Lett. 2004, 45, 3233-3236. (b) Huang, H.; Batey, R. A. Tetrahedron. 2007, 63, 7667-7672. (c) Kar, A.; Sayyed, L.A.; Lo, W.F.; Kaiser, H.M.; Beller, M.; Tse,M. K. Org. Lett. 2007, 9, 3405-3408.

13. Sulfoximines: Moessner, C.; Bolm, C. Org. Lett. 2005, 7, 2667-2669.

14. β-Lactam: Wang, W.; et al. Bio. Med. Chem. Lett. 2008, 18, 1939-1944.

15. Cyclopropyl boronic acid: Tsuritani, T.; Strotman, N. A.; Yamamoto, Y.; Kawasaki, M.; Yasuda, N.; Mase, T. Org. Lett. 2008, 10, 1653-1655.

16. Alcohols: Quach, T. D.; Batey, R. A. Org. Lett. 2003, 5, 1381-1384.

17. Fluorides: (a) Ye, Y.; Sanford, M. S. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4648-4651.(b) Fier, P. S.; Luo, J.; Hartwig, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2552-2559.

参考文献

一、J.J. Li, Name Reactions: A Collection of Detailed Mechanisms and Synthetic Applications, Chan–Lam C–X coupling reaction,page 125-127.

二、https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/chan-lam-coupling.shtm

(0)

相关推荐