Реакція кроскопуляції Бухвальда — Гартвіга: Каталізований металами шлях до ариламінів
Заглиблюємось у Реакцію Кроскопуляції Бухвальда — Гартвіга: Отримання Ариламінів За допомогою Каталізаторів на Основі Металів
У світі органічної хімії реакції відіграють вирішальну роль у створенні нового, від молекул лікарських препаратів до матеріалів високої продуктивності. Серед цих трансформацій реакція кроскопуляції Бухвальда — Гартвіга (B-H) виділяється як надзвичайно потужний метод отримання ариламінів, класу сполук, які є важливими будівельними блоками в багатьох лікарських засобах, барвниках та інших корисних матеріалах.
Зміст
- Огляд Реакції B-H: шлях до ариламінів
- Механізм Реакції: розкладання покроково
- Поглиблення в Світ Каталізаторів: ключові гравці
- Сфера Застосування: навіщо ми хочемо ариламіни?
- Розширення Меж: Варіації та Похідні
- Висновок: Потужність Реакції B-H
Огляд Реакції B-H: Шлях до Ариламінів
Реакція B-H — це витончена стратегія для створення зв'язків вуглець-азот (C-N) і отримання різноманітних ариламінів. Вона передбачає комбінацію арилгалогеніду або трифлату з первинним або вторинним аміном за допомогою каталізатора на основі металу. Цей каталізатор відіграє вирішальну роль, сприяючи утворенню зв’язку C-N, що призводить до виникнення бажаних ариламінів.Механізм Реакції: Розкладання Покроково
Реакція B-H протікає через багатоступінчастий механізм, який включає кілька ключових етапів:
Активація Каталізатора: Каталізатор, такий як палладій або мідь, активується лігандом, що призводить до утворення активного комплексу.
Окислювальне Додавання: Арилгалогенід або трифлат піддається окисному додаванню до активного металевого комплексу, утворюючи новий органометалевий комплекс.
Трансамінування: Первинний або вторинний амін реагує з органометалевим комплексом у процесі трансмінації, в результаті якого утворюється аміновий комплекс металу та арилгалогенід або трифлат.
Відновне Виключення: Аміновий комплекс металу зазнає відновлювального виключення, що призводить до утворення ариламіну та відновленого металевого комплексу, який може бути повторно активований і вступити в новий цикл реакції.
- Поглиблення в Світ Каталізаторів: Ключові Гравці
У реакції B-H використовуються різні каталізатори, кожен з яких має свої унікальні властивості та сфери застосування. Найпопулярнішими каталізаторами є:
Палладій: Палладій широко використовується в реакції B-H завдяки його високій активності та селективності, а також відносно легкій доступності.
Мідь: Мідь набирає популярності як каталізатор для реакції B-H, особливо для отримання ариламінів з низькою реакційною здатністю.
Нікель: Нікель також є корисним каталізатором для реакції B-H, особливо для амінації арилйодидів.
Інші Метали: Інші метали, такі як родій, іридій і рутеній, також можуть використовуватися в реакції B-H, хоча вони менш поширені.
Вибір каталізатора для реакції B-H залежить від ряду факторів, включаючи тип арилгалогеніду або трифлату, первинний або вторинний амін, а також бажаний ариламін.
- Сфера Застосування: Навіщо Ми Хочемо Ариламінів?
Ариламіни є важливим класом сполук з широким спектром застосувань, включаючи:
Лікарські засоби: Багато ліків містять ариламінові суб’єкти, включаючи антибіотики, протизапальні препарати та протипухлинні засоби.
Барвники та Пігменти: Ариламіни широко використовуються в барвниках та пігментах завдяки своїм яскравим кольорам та стійкості до вицвітання.
Матеріали Високої Продуктивності: Ариламіни також використовуються в матеріалах високої продуктивності, таких як полімери та композити, де вони покращують механічні та термічні властивості.
Ароматизатори та Фрагранци: Деякі ариламіни мають приємні запахи і використовуються у виробництві парфумів, косметики та продуктів харчування.
- Розширення Меж: Варіації та Похідні
Реакцію B-H можна модифікувати різними способами для отримання різних ариламінів та розширення її сфери застосування. Деякі з цих варіацій включають:
Реакція Бухвальда — Гартвіга-Аміна (B-H-A): B-H-A є розширеною версією реакції B-H, яка використовує амід замість аміну, що призводить до утворення ариламідів.
Реакція Бухвальда — Гартвіга-Карбоксиламіду (B-H-C): B-H-C є ще одним варіантом реакції B-H, який використовує карбонову кислоту замість аміну, що призводить до утворення арилкетонів.
Реакція Бухвальда — Гартвіга-Іміну (B-H-I): B-H-I є модифікацією реакції B-H, яка використовує імін замість аміну, що призводить до утворення арилімінів.
- Висновок: Потужність Реакції B-H
Реакція кроскопуляції Бухвальда — Гартвіга є надзвичайно потужним методом отримання ариламінів. Вона використовує каталізатори на основі металів для утворення зв’язків вуглець-азот (C-N), що веде до утворення різноманітних ариламінів, які є важливими будівельними блоками в фармацевтичній, барвниковій та інших галузях промисловості. Різноманітні варіації та похідні реакції B-H дозволяють налаштувати її для отримання конкретних ариламінів, розширюючи її область застосування.
Запитання, що Часто Задаються
- Які переваги використання реакції B-H для отримання ариламінів?
Реакція B-H пропонує ряд переваг, включаючи високу функціональну групу та переносимість субстрату, м'які умови реакції та сумісність з різними типами арилгалогенідів та амінів.
- Які типові умови для проведення реакції B-H?
Реакція B-H зазвичай проводиться в органічних розчинниках, таких як діоксан або толуен, при температурах від кімнатної до 100 °C. Тривалість реакції може варіюватися в залежності від використовуваних каталізаторів та субстратів.
- Чи є якісь обмеження для використання реакції B-H?
Реакція B-H може бути чутливою до вологи та кисню, тому важливо підтримувати інертну атмосферу під час реакції. Крім того, реакція може бути менш ефективною для арилгалогенідів та амінів з високими стеричними перешкодами.
- Які альтернативні методи отримання ариламінів існують?
Існують різні альтернативні методи отримання ариламінів, включаючи реакцію азосполуки, реакцію Ульмана та реакцію Гофмана-Мартіуса. Вибір відповідного методу залежить від конкретних реагентів та реакційних умов.
- Які останні досягнення в реакції B-H?
Останні дослідження в галузі реакції B-H зосереджені на розробці нових каталізаторів, які дозволяють використовувати більш м'які умови реакції та отримувати ариламіни з вищою селективністю. Крім того, проводяться дослідження щодо розширення сфери застосування реакції B-H для синтезу різних азотовмісних сполук.
