Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Реакция сочетания арильных или алкильных групп
Coupling reaction of aryl or alkyl groups
Реакция Ульмана, или Ульманское сочетание, названная в честь Фрица Ульмана, позволяет соединять две арильные или алкильные группы с использованием меди. Впервые об этой реакции сообщили Ульман и его ученик Билецкий в 1901 году. Позже было показано, что палладий и никель также могут эффективно использоваться. Образование связи между арильными группами является фундаментальным инструментом в современном органическом синтезе и находит применение в синтезе природных соединений, фармацевтике, агрохимикатах, а также в разработке промышленных красителей и полиароматических соединений. Имея более чем вековую историю, реакция Ульмана стала одной из первых, в которой использовался переходный металл, прежде всего медь, в высших степенях окисления. Несмотря на значительную важность образования биарильных связей в промышленности, реакция Ульмана на ранних этапах своего развития была связана с рядом проблем. Однако в последнее время интерес к реакции Ульмана возродился благодаря нескольким преимуществам меди по сравнению с другими каталитическими металлами.
The Ullmann reaction or Ullmann coupling, named after Fritz Ullmann, couples two aryl or alkyl groups with the help of copper. The reaction was first reported by Ullmann and his student Bielecki in 1901. It has been later shown that palladium and nickel can also be effectively used. Aryl Aryl bond formation is a fundamental tool in modern organic synthesis, with applications spanning natural product synthesis, pharmaceuticals, agrochemicals, and the development of commercial dyes and polyaromatics. With over a century of history, the Ullmann reaction has been one of the first to use a transition metal, primarily copper, in its higher oxidation states. Despite the significant implications of biaryl coupling in industries, the Ullmann reaction was plagued by a number of problems in its early development. However, in modern times the Ullmann reaction has revived interest due to several advantages of copper over other catalytic metals.
Механизм
Механизм реакции Ульмана был тщательно изучен. Электронный парамагнитный резонанс исключает радикальный интермедиат. Это было подтверждено в серии экспериментов, проведенных в 2008 году Хартвигом и его коллегами. Последовательность окислительного присоединения / восстановительного элиминирования, наблюдаемая с палладиевыми катализаторами, маловероятна для меди, поскольку соединения меди(III) наблюдаются редко. Реакция, вероятно, включает образование органомедного соединения (RCuX), которое реагирует с другим арильным реагентом посредством нуклеофильного ароматического замещения. Были предложены альтернативные механизмы, такие как метатезис σ-связей. Упрощенный механизм, представленный ниже, общепринят.
The reaction mechanism of the Ullmann reaction has been extensively studied. Electron spin resonance rules out a radical intermediate. This was confirmed in a set of experiments performed in 2008 by Hartwig and co workers. The oxidative addition / reductive elimination sequence observed with palladium catalysts is unlikely for copper because copper(III) is rarely observed. The reaction likely involves the formation of an organocopper compound (RCuX) which reacts with the other aryl reactant in a nucleophilic aromatic substitution. Alternative mechanisms have been proposed such as σ bond metathesis. The simplified mechanism shown below is generally accepted.
Бидентатные лиганды для Ульманновской сцепления
Около 2000 года было обнаружено, что различные бидентатные лиганды повышают эффективность реакции Ульмана. Бидентатные лиганды обеспечивают более мягкие условия реакции и более высокую устойчивость к функциональным группам. К ним относятся аминокислоты, оксины, основания Шиффа и многие другие бидентаты с донорными атомами O-O или N-N. Эти первые бидентатные системы расширили возможности применения реакций Ульмана, но все еще имели недостатки. Требовались высокие концентрации меди и лиганда, а активация труднодоступных арилхлоридов оставалась невозможной. Эти проблемы были решены в 2015 году благодаря разработке специальных оксальных диаминовых лигандов, что сделало реакцию Ульмана пригодной для промышленного применения.
Around the year 2000, various bidentate ligands were found to improve the efficieny of the Ullmann reaction. Bidentate ligands allow for milder reaction conditions and higher functional group tolerance. They included amino acids, oxines, Schiff bases, and many other O O or N N bidentates. These initial bidentate systems elevated the practicality of Ullmann reactions but it still had drawbacks. High loadings of copper and ligand were required and activation of the notoriously difficult aryl chloride was still not possible. These problems were solved in 2015 with the design of special oxalic diamine ligands, making the Ullmann reaction viable for industrial application.
Несимметричные и асимметричные сцепления
Синтез биарильных соединений по Ульману может быть использован для получения хиральных продуктов из хиральных реагентов. Диастереомерное соотношение продуктов повышается при использовании более объемных R-групп во вспомогательной оксазолиновой группе. Несимметричные реакции Ульмана проводятся редко, но были реализованы при избытке одного из двух компонентов, вступающих в реакцию сочетания. Для проведения реакции требуется L-пролин в дополнение к йодиду меди, используемому в качестве катализатора.
Ullmann synthesis of biaryl compounds can be used to generate chiral products from chiral reactants. The diastereomeric ratio of the products is enhanced with bulkier R groups in the auxiliary oxazoline group. Unsymmetrical Ullmann reactions are rarely pursued but have been achieved when one of the two coupling components is in excess. The reaction requires Lproline in addition to copper iodide as catalyst.
Промышленные применения
Водные реакции Ульмана применялись в пилотном масштабе.
Aqueous Ullmann reactions have been used on the pilot plant scale.