铜催化的偶联反应

水相中铜催化的偶联反应

摘要

在胺的、醇、硫醇等的芳基偶联反应中，铜是一种强有力催化剂，但是，这些是在有毒的有机溶剂中进行的。因此，使用温和的和良性的水作为溶剂已经引起了关注。这里回顾了最近的铜催化的水相中的偶联反应。并且对于水相反应中水的作用和铜催化的C-N键的形成进行了简述。

引言

在过去的几年当中，对于碳杂键的建立，铜催化剂被认为是一种有效的物质，并且在工业生产中得到了使用。在这一类型的反应中，许多的温和的不同于以往在反应中使用的有害的有机溶剂水被开发。这一工作实现了绿色化学的目标，避免了少量的有机溶剂带来的环境污染问题。在许多的绿色溶剂中水是比较理想的[1]。

水被认为是一种比较好的良性溶剂。在化工的生产中，水是一种消费较低、安全、使用和绿色的物质。而在偶联反应中水不仅是一种好的溶剂而且还影响着反应的速度。

水的作用

在反应中，催化剂和化学计量的水在提高反应速率和化学反应选择和立体选择性上都有很大的影响[2]。

据报道一些研究的工作者认为水能够加速反应，这主要归咎于有机物质的疏水作用。在反应中，由于有机物质不溶于水中这样它们能够和好的聚集在一起，紧密的接触而更好的反应。这是因为反应物的

非极性部分不能与水有很好的相容性而致，同时这对于在许多的有机溶剂中的反应有较好的立体和电子效应的影响[3]。然而,在么有加溶剂的情况下，让有机反应物很好的接触却没有得到好的产率，这可能是由于水的加入形成氢键的作用吧！

另一方面，有报道说，某些在水中发生的反应的加速和得到很高的产率的现象是因为有机反应物只能在水相的表面，以致这一反应发生在水相和有机相的界面一点接着一点地发生[4]。报道还说在这样的反应体系中，不均匀性是加速反应的必要条件同时报道不均匀不是提高产率的原因。报道还说氢键是发生加速反应的重要因素而不是前面说的由于紧密接触引起的。最近有报道支持这一说法[5]，有人通过研究水分子在水和油界面的行为，得出水分子在界面容易和产物形成氢键。

另外，在过渡金属催化的特殊情况下，通过水分子中的氧原子水分子可能会改变这过渡金属盒配合物螯合的立体结构。比起在缺水的情况下，这一种螯合能够加速反应的进行。总之，在反应中水的使用在绿色化学中表现处较好的优势。

铜催化的C-N键的形成

据报道[6]说在水中发生的对苯基邻氨基苯甲酸的芳基化在铜的作用下发生的例子。由于水的本质特征在最初的水相反应中它的规模受到了较大的限制，因此，常常被有机溶剂所替代。例如[7]，有研究者在做溴吡啶的胺化时，用水做溶剂时没有用乙二醇做溶剂得到的产率高。但是，也有报道说在酰胺的N芳基化中少量水的加入有助于反

应的进行，但是，只限于少量的底物。在水和DMSO的混合溶液中有研究者研究了一些铜催化的氨基醇的N芳基化，发现异丙醇在做溶剂时得到比较好的结果，所以，他们选择了异丙醇作为溶剂。更好的是有研究者在使用DMF和水做溶剂，K2CO3作为碱，碘化铜作为催化剂，成功地做成了一系列的有关氨基酸和碘化物的合成。同时他们准备把这新奇的方案应用于生物活性分子。

最近一些研究者报道[8]了二苯基吡咯-2-磷酸酯，其中碘化亚铜作为催化剂和磷酸钾作为碱，发现它是有效的配体对于氨的芳基化。更好的是他们发现在DMF作为溶剂时，少量水的加入使氨的芳基化过程变得容易，即：

无独有偶，有研究者成功地发现[9]在DMF中碘化亚铜作为催化剂TEAC 作为碱的情况下，对于咪唑的芳基化很好的实现了。并且发现少量水的加入对于这是有利的。这一条件成功的应用到了碘和溴的芳基氯上即：

还有研究者观察到[10]，在水合磷酸钾作为减，N,N二甲基甲酰胺作为溶剂，碘化亚铜作为催化剂的条件下，吡啶和一系列的碘的芳基化合物成功反应了。确实干碱可以导致聚合反应。利用这一发现，他们决定把水作为溶剂，二甲乙醇胺作为配体来实现氨基酸的芳基化。这一方案被发现不仅仅对于亲水的氨基酸实用而且二元胺也实用。

最近，微波辐射现在已经用到了一系列铜催化的氨的N芳基化。有研究者[11]观察到BCO可以很好的和氧化铜螯合，在水作为溶剂时其对于一系列的氨和芳基溴的化合物有很好的偶联作用。进一步的改变的情况下，即在使用氢氧化钾作为碱，TBAB作为想转移催化剂的条件下，对于芳基和芳基取代物也有同样的偶联范围。

研究者报道[12]在没有碱的条件下，使用活泼的铜在水中使用微波辐射进行芳基卤化物的偶联。许多反应能够很好的在水中和自由的溶剂中得到和油浴同样的效果。有意思的是，在同样标准加热的情况下，许多反应在水中比起在有机溶剂中有了很好的产率。还有报道说在水中由于微波的辐射可以提高氨基酸和氨基羧酸酯的外消旋化。这些研究者在使用碘化亚铜作为催化剂时，对于氨基酸的芳基化表现出适中的产率。可是只有在比较高的温度下才能得到氯代物的芳基化。

在水中，有研究者使用碘化亚铜作为催化剂，TMEDA作为配体时对于芳基氟化物的偶联得到了很好的产率。而且这水相中的反应，催化剂可以很好的利用和循环能完成两种不同的苯氟的偶联。

参考文献：

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[8]H. Rao, H. Fu, Y. Jiang and Y. Zhao, J. Org. Chem., 2005, 70,8107.

[9] L. Liu, M. Frohn, N. Xi, C. Dominguez, R. Hungate and P. J.Reider, J. Org. Chem., 2005, 70, 10135.

[10] Z. Lu, R. J. Twieg and S. D. Huang,Tetrahedron Lett., 2003, 44,6289.

[11] Z. Lu and R. J. Twieg, Tetrahedron Lett., 2005, 46, 2997.

[12]X. Zhu, Y. Ma, L. Su, H. Song, G. Chen, D. Liang and Y. Wan,Synthesi s, 2006, 3955.