Ullmann反应的绿色化研究进展

响 催 化 剂 氯 化 亚 铜 、硫 酸 铜 、硫酸铜+ 葡萄糖 相比较，硫酸铜的效果最差，氯 化 亚 铜 和 硫 酸 铜 +
I
rma GoUlberg缩合反应也是合成有机中间体的葡萄糖的效果差不多，由于氯化亚铜的价格相对较
重要反应。可以形成C- 0 键如制备烷基芳基醚等醚 高，故此一般选择硫酸铜+ 葡萄糖作催化剂。而催化
Irma Gd(lberg把 胺 的 芳 基 化 反 应 扩 展 到 酰 胺 上 面 , 见图6 26 , 由于这一重要性的扩展，有人将这一反 应 称 为 Goldberg缩 合 反 应 或 Ullmann-Goldberg缩合 反应，丨mia Goldberg还 发 现 r 胺的芳基化是可以催 化 的 ，酰 胺 的 芳 基 化 也 是 可 以 催 化 的 ，催 化 以 后 减 少了反应时间，也 使 产 物 的 产 率 得 到 了 明 显 的 提 升 这 些 理 论 的 发 现 丰 富 了 Ullmann缩 合 反 应 ，也 为以后染料的制备奠定了基础。
Ullmann反 应 生 成 的 C - N 键 的 偶 联 反 应 使 得
此 后 ，Moloney等对氨基酸进行了扩展，由 cx氨基酸扩展到(3-氨基酸和3-氨基丁酸等[2S1 , P - 氨 基 酸 （天冬氨酿胺）在 催 化剂 Cul、UMA/ I C O , 的 条件下经过水解、缩 合 环 化 、重氮甲烷酯化进行的 缩合反应。
用 及 近 年 来 Ullmann反 应 绿 色 化 的 应 用 . 并 提 出 了 该 反 应 未 来 研 究 的 重 点
关键 词 ：l:llnuu川 反 应 ； 染 料 ；绿 色 化 ；应用
中图分类号：TQ610. I
文 献 标 识 码 ：A
文章编号：1 6 7 2 -丨179 (2021) 0 3 -2 5 -1 1
机 理 见 图 7,
85 t 对反 应 的影 响 ，得 出 65 t 时反应速度较慢,
• 26 •
染 料与染色Vol. 58 No. 3
李光辉，等 Ullmann反应的绿色化研究进展__________
2021年 6 月
而 85 1 时 产 生 的 副 产 物 较 多 ，75 t 时反应完全, 碱 （ChOH) 的催化下，温 度 为 80 t 反 应 2. 15 h ,
第 58卷第3 期
R' x 二卤素
RO
图 7 Irma Goldberg缩合反应机理
Moloney等 在 1996年利用丨rma Goldberg缩合反 应 nj•以在温和的反应条件下进行氨基酸的N- 芳基
化反应并且取得了较好的成果27，产品没有发生消 旋 化 ，氨 基 酸的 手 性 状 况 也 保 持 很 好 。Moloney等
键 的 偶 联 反 应 ，邻硝基溴苯在催化剂
上 ，Ullmann在 1901年 8 报 道 了 一 个 形 成 C (sp2) Cu、高温 的条件下得到Ullmann偶联反 应式，见同
…C (sp2) 键的偶联反应，在当时这是一种新的偶 联反应 ，之 前 的 偶 联 反 应 多 是 交 叉 偶 联 反 应 如 C (叩2) 与 活 化 的 c (sp3) 之间的偶联9 ，见 图 1
图 9 溴氨酸与苯胺类中间体缩合反应
溴 氨 酸 （1-氨 基 _ 4 _溴 蒽 酿 - 2 - 磺 酸 ）与间氨 基乙酰笨胺在碱式铜盐的催化下发生乌尔曼缩合反 应 生 成 C.I. 酸 性蓝 324。溴氨酸与苯胺在碱式铜盐 的作用下生成C-N 键的乌尔曼反应，它的机理是在 铜盐的催化作用下，溴氨酸的溴与碱式铜盐生成有 机 铜 络 合 物 ，降 低 了 溴 氨 酸 的 电 子 云 密 度 ，让苯胺 中 N 的 孤 对 电 子 更 容 易 进 攻 溴 氨 酸 ” ，其反应机 理 见 图 10
由此 可见，催化
应即苯酚的〇-芳基化的缩合反应11 , 得到了 Ullma„M
反 应 的 难 形 - 经 过 Imia G)kll)erg L 、 Weingarteii 卜、
Gauthier 14 , Capflevielle l:>、 Goo(ll>mn(l K>、 Belelskaya 17，万一千 18等科学家进一步的发展，使 Ullmmm反应得到进一步的完善。Ullmann反应在吖啶染
f 同种芳基卤的卩1偶联，不常用于两种向代芳烃的偶 1.1 Ullmann缩合反应
联 来 合 成 不 同 官 能 闭 的 联 芳 基 化 合 物 在 Hed< > 、
Ullmann在 1901年时发表了一■个形成C (sp')
Suzuki 4 、 Negeshi ’ 、 haimada 6 、 Slille 7 等的基础 - C
Beibei Shao等[33:设计了一种新型的铜络合物催 化 体 系 ，利 用 溴 酸 铵 与 苯 胺 在 水 溶 液 中 的 乌 尔 曼 交
类化合物，可以制 备 C-N 键如烷基芳基胺等胺类化 剂投量对反应也有影响，得 出 3 % 的投量使反应难以
合物，制 备 C-S 键如烷基芳基硫醚等硫醚类化合物 达到终点，4 % 与 5 % 的催化剂投t t 催化效果较好，出
以及形成C-P 键等化合物。 Inna Goldlmrg缩合反应 于 经 济 效 益 选 择 4 % 的 投 量 。温 度 6 5 丈 、75
糖 ，催化剂的 投量为 4 % ，温 度 控 制 在 75 t ；左 右 ，
p H 为 8 . 5 ~ 9 . 0 时 ，溴氨酸较好。
图 1 1 合 成 染 料 C .I. 酸 性 蓝 2 5 的反应
该反应是由SNAr机理驱动的，机理见丨？I 丨2
Qt
NH，
Cl
Cu
COOH 图 3 C - N 偶联反应
COOH
基金项目：辽 宁 竹 普 通 髙 等 教 舒 本 科 教 学 改 革 研 究 项 目 （辽教闲
[2 0 1 8 ] 471 〇 作 者 简 介 ：卞 圯 辉 （丨996— ），％，山 东 临 沂 人 ，硕丨.•研究牛 要研究方向为“机介成 通讯作者：孔 样 文 （1962— ），男，江 西 九 江 人 ，博 士 ，教 授 ，硕 丨:研究生导师，现 主 要 从 事 科 机 化 学 教 学 和 苻 机 合 成 研 究 电 话 : 024-89383302, e-mail：kxu 12168(« 163. com
对氨基酸进行了深人的研究，如缬氨酸不需要催化 剂钯只川Cu丨催化就可以进行N-芳基化，见 图 8。
图 5 Ullmann反应机理
Ullmami在染 料方面 也做 出突出 的贡 献。在茜 素方面、吖啶染料方面都有所研究，利 用吖 啶 、蒽 醌 等 原 料 合 成 了 在 当 时 蓝 色 和 紫 色 染 料 ，推动了 当
(87%-90%) 图 4 C -〇 偶联反应
•25 •
Vol. 58 No.
染料与染色 DYESTUFFS AND COLORATION
而 Ullmann反 应 的 反 应 机 理 目 前 还 不 太 清 楚 ，
通常可认为通过单电子转移机理，或 者经 过 Cu (1)
-C u (1丨丨） 的机理来解释，见 图 5 。
顾高炜 等 29研究了溴氨酸与间氨基乙酰苯胺在不同
条件下合成C.I. 酸 性 蓝 3 2 4 的乌尔曼反应，考察了
不同条件下对该反应的影响。得 出 不 同 的 催 化 剂 、
温 度 、p l l 对 乌 尔曼 反应 合成 C.丨.酸性蓝3 2 4 的影
图 6 Ullmann-Goldberg 缩合反应
2 Ullmann反 应 在 染 料 合 成 中 的 应 用 2 . 1 蒽醌类染料 2. 1 . 1 酸性染料
溴 氨 酸 （I- 氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸 ）与苯胺发 生 乌 尔 曼 （Ullmann) 缩 合 反应 是 制 备 酸性 蓝 染料 的 重 要 反 应 ，也 是 合 成 蒽 醌 类 酸 性 染 料 的 重 要 中 间 体溴氨酸可以和带有不同官能闭的苯胺在催化剂 铜 及 它的 化 合 物 中 发 生 乌 尔 曼 缩 合 反 应 ，见 图 9 。
图 1 0 溴氨酸与苯胺类中间体缩合反应机理
Prwti L 等 32通过使取代的溴/ 氯蒽醌在氢氧化 胆 碱 （ChOH) 的 存 在下 与 各种 胺反 应 ，实现了用 于 Ullmami反应的一种简单无金属替代方法。该反 应可以合成C.I. 酸 性 蓝 25。以 原 料 1-氨基-2, 4二溴蒽醌与苯胺在乙醇的溶剂中，3 0 % 的氢氧化胆
产生的副产物也较少，综合考虑温度控制在这个阶 得 到 9 2 % 的产率，见 图 11。
段较好 。p H 较 低 时 ，苯 胺会 转化 成 铵盐 正离 子 ;
p H 升高虽有利于芳胺的亲核反应，但 过 高 的 PH 乂
会加速溴氨酸的分解和水解，因 此 pH 控 制 在 8. 5 ~
9. 0较 为 合 适 综 上 可 知 ，当催化剂为硫酸铜+ 葡萄
第58卷第3 期
染料与染色
V»l.58 V . 3
202丨年 6 月________________________________ D Y E S T U F F S A N D C O L O R A T I O N ________________________________June 2021
U llm ann反 应 的 绿 色 化 研 究 进 展
李光辉孔祥文王玲艳 (沈阳化工大学理学院，沈阳丨10丨42)
摘 要 ：U lm a n n 反 应 在 染 料 合 成 方 面 具 有 非 常 重 要 的 地 位 本 文 综 述 了 liUnm m i反 应 机 理 、其 在 染 料 合 成 中 的 应
no2 图 2 C - C 偶联反应
料 W、颜 料 20、高效发光材料M 、防止中风血栓形 成 的 药 物 1' = 、Linezoliil和 Toloxatone药 物 的 中 间 体 3:、M3-拮 抗 剂 24、利用 T.农业废弃物的绿色化 学 25等方面冇重要的研究价值。本义主要从Ullmann
( T + J C H ， N COOH
图 8 氨 基 酸 的 N-芳基化反应
时染料化学工业的进步。但是由于当时科学技术的 落后等问题，Ullmann反 应 还 有 很 多 的 不 足 ，比如 在高温 200 ^ 的条件下反应，反应的时间较长48 h 或 许 更 多 的 时 间 、需 要 计 量 的 铜 试 剂 等 问 题 。 1 .2 Irma Goldberg 缩合反应
Ullnuum反应是芳基卤代烃由金属铜催化的还原 反应、Ulmaiin反应在染料上的应用及Lllmann反应绿
偶联反应，是制备联芳基化合物的重要//法 ，也是布 色化进展这5 个方面进行综述。
机化学人名反应中重要反应1 ，在铜促进的交叉偶联
反应等也是极为重要的反应之一 2 : 该偶联反应多用 1 Ullmann 反应
2 。1903年 Ullmann发 现 了 一 个 形 成 C- N 键的偶联 反应 ，即 苯 胺 与 邻 氯笨 屮 酸 在 催化 剂 C u 的作用下 得到偶联产物，见 图 3 1905年 Ullmann等利用溴
苯与苯酚在催化剂铜、碱 性 、高温的条件下得到偶
联产物二苯醚，形成了一个C- 0 键的偶联反应，见
图 1 2 合 成 染 料 C . I. 酸 性 蓝 2 5 的 S N A r机理 与传统 的方 法相比 ，第 一 不 需 要 金 属 催 化 剂 ，
减 少 了贵 重金 属的使 用，降 低 了 成 本 ；第 二 ChOH 是一种对环境没有危害的有机化合物，也是一种便宜 的催化剂，节省了生产成本；第 三 ChOH作为催化剂 可循环使用多达五次，其活性没有显著的降低。
1_冬丨4 ，并与之报道。在 这 篇 报 道 中 Ullmann等也考
图 1 C (sp2) 与 活 化 的 C (sp3> 之间的偶联
虑了有无催化剂是否对C- 0 键 的 形 成 产 生 影 响 有 催化剂存在时生成物的产率可以达到9 0 % ，而没有
19(B 年 Ullmmin报道了苯胺的N-芳袪化反应1m , 催 化 剂 时 生 成 物 的 产 率 不 足 1 IW5 年乂报道了溴苯和笨酚钾盐生成二本醚的缩合反 剂可以促进生成C- 0 键的