Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Муфта Хияма
Названный в честьТамэдзиро Хияма
Тип реакцииРеакция сцепления
Идентификаторы
Портал органической химиихияма-сцепление
Идентификатор онтологии RSCRXNO: 0000193

Муфта Хияма представляет собой палладий -catalyzed кросс-сочетания реакции из органосиланов с органическими галогенидами , используемых в органической химии с образованием углерод-углеродных связей (CC облигации). Эта реакция была открыта в 1988 году Тамеджиро Хияма и Ясуо Хатанака как метод синтетического образования углерод-углеродных связей с химио- и региоселективностью . [1] Сочетание Hiyama применялось для синтеза различных натуральных продуктов . [2]

  • : арил, алкенил или алкинил
  • : арил, алкенил, алкинил или алкил
  • : Cl, F или алкил
  • : Cl, Br, I или OTf

История реакций [ править ]

Муфта Hiyama была разработана для решения проблем, связанных с другими металлоорганическими реагентами. Первоначальная реакционная способность кремнийорганического соединения фактически не была впервые описана Хиямой, поскольку Кумада сообщил о реакции сочетания с использованием фторсиликатов [3], показанной ниже. Затем Хияма обнаружил, что органосиланы обладают реакционной способностью при активации источником фтора. [4] [5] Эта реакционная способность в сочетании с солью палладия создает углерод-углеродную связь с электрофильным углеродом, таким как органический галогенид. По сравнению с проблемами, присущими хорошо используемым металлоорганическим реагентам, таким как магнийорганический ( реактивы Гриньяра ) и медьорганическое соединение.реагенты, которые очень реакционноспособны и, как известно, обладают низкой хемоселективностью, достаточной для разрушения функциональных групп на обоих партнерах сочетания, кремнийорганические соединения неактивны. Другие металлоорганические реагенты, в которых используются такие металлы, как цинк , олово и бор , уменьшают проблему реакционной способности, но имеют другие проблемы, связанные с каждым реагентом. Цинкоорганические реагенты чувствительны к влаге, оловоорганические соединения токсичны, а борорганические соединенияреагенты недоступны, дороги и часто нестабильны. Органосиланы представляют собой легкодоступные соединения, которые при активации (во многом подобно оловоорганическому или борорганическому соединению) из фторида или основания могут реагировать с галогенорганическими соединениями с образованием связей CC хемо- и региоселективным образом. Первую описанную реакцию использовали для соединения легко получаемых ( и активируемых) кремнийорганических нуклеофилов и органо-галогенидов ( электрофилов ) в присутствии палладиевого катализатора. [1] С момента этого открытия различными группами была проделана работа по расширению объема этой реакции и «исправлению» проблем с этим первым сочетанием, таких как необходимость активации фторидом органосилана.

Прецедент силикатной муфты для разработки муфты Hiyama [3]

Механизм [ править ]

Органосилан активируется фторидом (в виде какой-либо соли, такой как TBAF или TASF ) или основанием с образованием пятивалентного кремниевого центра, который является достаточно лабильным , чтобы позволить разрыв связи C-Si во время стадии трансметаллирования. [6] Общая схема формирования этого ключевого промежуточного продукта показана ниже. Эта стадия происходит на месте или одновременно с каталитическим циклом реакции.

Механизм сочетания Хиямы следует каталитическому циклу, включая стадию А) окислительного присоединения , на которой органический галогенид присоединяется к палладию, окисляя металл от палладия (0) до палладия (II); a B) стадия трансметаллирования , на которой связь C-Si разрывается и второй углеродный фрагмент связывается с центром палладия; и, наконец, C) стадия восстановительного отщепления , на которой образуется связь CC, и палладий возвращается в свое нуль-валентное состояние, чтобы начать цикл заново. [7] каталитический цикл показан ниже.

Сфера действия и ограничения [ править ]

Сфера [ править ]

Сочетание Хиямы можно применять для образования связей C sp 2 -C sp 2 (например, арил-арил ), а также связей C sp 2 -C sp 3 (например, арил- алкил ). Хорошие синтетические выходы получаются при связывании арилгалогенидов , винилгалогенидов и аллильных галогенидов, и органоиодиды дают наилучшие выходы. Объем этой реакции был расширен Скоттом Э. Дании за счет замыкания колец среднего размера . [8]

Сочетание Хиямы как реакция замыкания кольца [8]

Также было выполнено сочетание алкилгалогенидов с органо-галогенсиланами в качестве альтернативных органосиланов. Хлорсиланы позволяют связываться с арилхлоридами, которые широко распространены и обычно более экономичны, чем арилиодиды. [9] Никелевый катализатор открывает доступ к новой реакционной способности трифторсилановорганического происхождения, как сообщает GC Fu et al. [10] Вторичные алкилгалогениды сочетаются с арилсиланами [11] с хорошими выходами с использованием этой реакции.

Ограничения [ править ]

Сочетание Hiyama ограничено необходимостью фторида для активации кремнийорганического реагента. Добавление фторида отщепляет любые защитные группы кремния (например, простые силиловые эфиры [12] ), которые часто используются в органическом синтезе. Ион фтора также является основным, поэтому добавление этого активатора может повлиять на чувствительные к основанию защитные группы, кислотные протоны и функциональные группы. Большинство активных исследований, посвященных этой реакции, направлено на решение этой проблемы. Чтобы преодолеть эту проблему, многие группы обратились к использованию других основных добавок для активации или к использованию различных органосилановых реагентов вместе, что привело к множеству вариантов первоначального сочетания Hiyama.

Варианты [ править ]

В одной модификации сочетания Hiyama используется силациклобутановое кольцо и источник фторида, который гидратирован, как показано ниже. [13] Это имитирует использование алкоксисилана / органосиланола, а не использование алкилсилана. Механизм этой реакции с использованием источника фтора позволил разработать будущие реакции, в которых можно избежать использования источника фторида.

Предлагаемое переходное состояние соединения силциклобутанов в Дании по Хияме [13]

Муфты Hiyama без фтора [ править ]

Было разработано множество модификаций сочетания Hiyama, исключающих использование фторидного активатора / основы. Используя хлорсиланы, Хияма нашел схему сочетания, в которой в качестве основного активатора используется NaOH . [14] Сообщалось о модификации с использованием алкоксисиланов с использованием более мягких оснований, таких как NaOH [15] и даже воды. [16] Изучение этих механизмов привело к развитию сочетания Хияма-Дания, в котором органосиланолы используются в качестве партнеров для сочетания.

Сочетание Hiyama, промотируемое NaOH [14]


Другой класс не содержащих фторидов сочетаний Hiyama включает использование кислотной добавки Льюиса , которая позволяет использовать основания, такие как K 3 PO 4 [17] , или протекание реакции без основной добавки. [18] [19] Также сообщалось, что добавление сокатализатора меди позволяет использовать более мягкий активирующий агент [17], и даже было показано, что он приводит к обмену, в котором и палладий (II), и медь ( I) оборот в каталитическом цикле, а не добавление стехиометрической кислоты Льюиса (например, серебра (I), [18] меди (I) [19] ).

Сочетание Хиямы с медным сокатализатором [17]

Соединение Хиямы и Дании [ править ]

Соединение Хияма и Дании
Названный в честьТамеджиро Хияма
Скотт Э. Дания
Тип реакцииРеакция сцепления
Идентификаторы
Портал органической химииhiyama-denamrk-сцепление

Муфта Хияма-Дания является модификация муфты Хияма , который не требует фторид добавки использовать organosilanols и органические галогениды в качестве связующих партнеров. Общая схема реакции показана ниже, демонстрируя использование основания Бренстеда в качестве активирующего агента в отличие от фторида, фосфиновые лиганды также используются на металлическом центре. [2]

Конкретный пример этой реакции показан с реагентами. Если бы использовался фторид, как в исходном протоколе Хиямы, трет- бутилдиметилсилиловый эфир (TBS) , вероятно, был бы разрушен. [20]

Пример силанольного связывания без фторидных добавок [20]

Механизм сцепления Хияма-Дания [ править ]

Изучение механизма этой реакции позволяет предположить, что образование силоната - это все, что необходимо для активации добавления органосилана к центру палладия. Присутствие пятивалентного кремния не требуется, и кинетический анализ показал, что эта реакция имеет зависимость первого порядка от концентрации силоната. [2] Это происходит из-за образования ключевой связи, связи Pd-O во время стадии трансметаллирования, которая затем позволяет переносить углеродный фрагмент на центр палладия. На основании этого наблюдения кажется, что стадией ограничения скорости в этом каталитическом цикле является образование связи Pd-O, при котором повышенные концентрации силоната увеличивают скорость этой реакции (что свидетельствует о более быстрых реакциях).

См. Также [ править ]

  • Чертовски реакция
  • Муфта Кумада
  • Муфта Негиши
  • Муфта Соногашира
  • Стилле реакция
  • Сузуки реакция
  • Катализируемые палладием реакции сочетания

Внешние ссылки [ править ]

  • Информация о муфтах Hiyama
  • Информация о муфтах Хияма – Дания

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Hatanaka, Y .; Хияма, Т. (1988). «Перекрестное сочетание органосиланов с органическими галогенидами, опосредованное палладиевым катализатором и дифтортриметилсиликатом трис (диэтиламино) сульфония». Журнал органической химии . 53 (4): 918–920. DOI : 10.1021 / jo00239a056 .
  2. ^ a b c Дания, SE; Регенс, CS (2008). «Катализируемые палладием реакции перекрестного связывания органосиланолов и их солей: практические альтернативы методам на основе бора и олова» . Счета химических исследований . 41 (11): 1486–1499. DOI : 10.1021 / ar800037p . PMC 2648401 . PMID 18681465 .  
  3. ^ а б Йошида, Дж .; Tamao, K .; Yamamoto, H .; Какуй, Т .; Uchida, T .; Kumada, M. (1982), "Organofluorosilicates в органическом синтезе образование 14. Углерод-углеродную связь способствует палладиевых солей.", Organometallics , 1 (3): 542-549, DOI : 10.1021 / om00063a025
  4. ^ Хияма, Т .; Obayashi, M .; Мори, I .; Нозаки, Х. (1983), «Получение безметалловых силильных анионов из дисиланов и фторидного катализатора. Синтетические реакции с альдегидами и 1,3-диенами», The Journal of Organic Chemistry , 48 (6): 912–914, doi : 10.1021 / jo00154a043
  5. ^ Fujita, M .; Хияма, Т. (1988), «эритро-директивы сокращение-замещенных & alpha ; алканонами с помощью гидридсиланов в кислых средах», Журнал органической химии , 53 (23): 5415-5421, DOI : 10.1021 / jo00258a004
  6. ^ Хияма, Т. (2002), "Как я наткнулся на кремниевой основе кросс-сочетания реакции", Журнал металлоорганической химии , 653 (1-2): 58-61, DOI : 10.1016 / s0022-328x (02) 01157-9
  7. ^ Miyaura, N .; Suzuki, A. (1995), "Палладий-катализируемое кросс-сочетания реакций борорганических соединений", Chemical Reviews , 95 (7): 2457-2483, CiteSeerX 10.1.1.735.7660 , DOI : 10.1021 / cr00039a007 
  8. ^ a b Дания, SE; Ян, С.-М. (2002), «Внутримолекулярные реакции перекрестного связывания с участием кремния: общий синтез колец среднего размера, содержащих 1,3-цис-цис- диеновое звено », Журнал Американского химического общества , 124 (10): 2102–2103, DOI : 10.1021 / ja0178158 , PMID 11878949 
  9. ^ Гауда, К.-я .; Hagiwara, E .; Hatanaka, Y .; Хияма, Т. (1996), «кросс-сочетание реакций арили хлориды с органохлорсиланами: Высоко эффективные методами АРИЛИРОВАНИЯ или Alkenylation арили хлориды», Журнал органической химии , 61 (21): 7232-7233, DOI : 10.1021 / jo9611172 , PMID 11667637 
  10. ^ Пауэлл, DA; Фу, GC (2004), "Никель-Катализированного Перекрестные Муфты кремнийорганических реагентов с неактивированной вторичной алкилбромидами", журнал Американского химического общества , 126 (25): 7788-7789, DOI : 10.1021 / ja047433c , PMID 15212521 
  11. ^ Strotman, NA; Sommer, S .; Фу, GC (2007), "Хияма Реакции Активированный и неактивированной Вторичный алкилгалогениды катализируется Никель / Норэфедрин комплекс", Angewandte Chemie Международное издание , 46 (19): 3556-3558, DOI : 10.1002 / anie.200700440 , PMID 17444579 
  12. ^ Грин, TW; Wuts, Защитные группы PGM в органическом синтезе, 3-е изд .; John Wiley & Sons: Нью-Йорк, 1991. ISBN 0471160199 
  13. ^ a b Дания, SE; Wehrli, D .; Choi, JY (2000), " О сходимости механистической Пути в Palladium (0) -Catalyzed кросс-сочетания Alkenylsilacyclobutanes и Alkenylsilanols", Organic Letters , 2 (16): 2491-2494, DOI : 10.1021 / ol006170y , PMID 10956529 
  14. ^ a b Hagiwara, E .; Gouda, K.-i .; Hatanaka, Y .; Хияма, Т. (1997), «Реакции кросс-сочетания кремнийорганических соединений с органическими галогенидами, стимулированные NaOH: практические пути к биарилам, алкениларенам и сопряженным диенам», Tetrahedron Letters , 38 (3): 439–442, doi : 10.1016 / s0040-4039 (96) 02320-9
  15. ^ Ши, S .; Zhang, Y. (2007), "Pd (OAc) 2-Катализированный Фтор-Free кросс-сочетание Реакции Arylsiloxanes с арилбромидами в водной среде", Журнал органической химии , 72 (15): 5927-5930, DOI : 10.1021 / jo070855v , PMID 17585827 
  16. ^ Wolf, C .; Lerebours, R. (2004), «Катализированные палладием-фосфиновой кислотой NaOH-промотированные реакции перекрестного связывания арилсилоксанов с арилхлоридами и бромидами в воде», Organic Letters , 6 (7): 1147–1150, doi : 10.1021 / ol049851s , PMID 15040744 
  17. ^ a b c Nakao, Y .; Takeda, M .; Matsumoto, T .; Хияма, Т. (2010), "кросс-сочетания реакций через внутримолекулярной активации алкил (triorgano) силанов", Angewandte Chemie , 122 (26): 4549-4552, DOI : 10.1002 / ange.201000816
  18. ^ a b Hirabayashi, K .; Мори, А .; Kawashima, J .; Сугуро, М .; Nishihara, Y .; Хияма, Т. (2000), "Палладий-катализируемое кросс-сочетание силанолов Silanediols и Silanetriols продвигаемых серебра (I) Оксид", Журнал органической химии , 65 (17): 5342-5349, DOI : 10.1021 / jo000679p , PMID 10993364 
  19. ^ a b Nishihara, Y .; Икегашира, К .; Hirabayashi, K .; Ando, ​​J.-i .; Мори, А .; Хияма, Т. (2000), «Реакции связывания алкинилсиланов, опосредованные солью Cu (I): новые синтезы конъюгированных дийнов и дизамещенных этинов», Журнал органической химии , 65 (6): 1780–1787, DOI : 10.1021 / jo991686k , PMID 10814151 
  20. ^ a b Дания, SE; Смит, Р. К.; Чанг, W.-TT; Muhuhi, JM (2009), "кросс-сочетания реакций ароматических и гетероароматических силанолатов с ароматическими и гетероароматических галогенидов", журнал Американского химического общества , 131 (8): 3104-3118, DOI : 10.1021 / ja8091449 , PMC 2765516 , PMID 19199785