Suzuki偶联反应中常见的副反应与杂质类型以及相关案例

Suzuki–Miyaura偶联,简称Suzuki偶联,是众多偶联反应中最常用的偶联反应之一。所以,了解Suzuki反应的杂质谱,对其中常见的杂质和副反应的产生原因进行总结,尤其是了解抑制这些杂质和副反应的方法,对于实际工作是非常有帮助的。

 

本文仅对Suzuki偶联反应中常见杂质与副反应进行一个简单的总结,并附上相关案例。至于这些杂质产生的根源以及相应的解决方案,将会在后续推文中进行详述。

 

从下图Suzuki偶联的通式即可看出,该反应常见的杂质来源有3个,分别来自于:卤代烃Ar-X,硼酸(酯)R-B(OH)2,以及产物Ar-R。

 

第三种杂质,即来源于产物的杂质,一般涉及产物的降解或者再反应,主要与其特殊结构或者某些敏感官能团有关,不具有普遍的代表性。所以,此处主要讨论前两种来源的杂质,即来源于卤代烃和硼酸(酯)的杂质。

1. 源于Ar-X的杂质:卤代烃脱卤质子化

 

  • 案例:Org. Process Res. Dev. 2019, 23, 9, 1908–1917

 

Dactolisib(化合物9),是由诺华公司开发的磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和雷帕霉素靶蛋白(mTOR)双激酶抑制剂。其合成过程中的最后一步即是Suzuki偶联。

 

该步反应中的一个主要杂质就是掉溴的化合物11。在该案例中,掉溴杂质的形成与催化剂,溶剂,碱,加料温度和加料方式等因素有关。

2. 源于Ar-X的杂质:卤代烃脱卤羟基化

 

芳基卤代烃在钯催化下水解成酚的文献有很多,但作为Suzuki偶联的杂质进行报道的文献,检索到的很少,仅作为背景知识储存。

 

  • 案例:Chemical Communications, 2005, # 15, p. 1990 - 1992

 

在钯和碳酸钾体系下进行的Suzuki偶联反应,检测到脱溴羟基化的杂质。

3. 源于RB(OH)2的杂质:脱硼质子化

 

这类杂质也是Suzuki偶联反应中的常见杂质,尤其是对于一些稳定性相对较差的杂环硼酸酯。

 

  • 案例:Org. Process Res. Dev. 2018, 22, 7, 888–897

 

BMS-978587(1)是在百时美施贵宝开发的一种有效的小分子IDO抑制剂。在其最后的Suzuki偶联一步中,脱硼杂质19就是主要杂质之一。该杂质的含量与反应溶剂有很大关系。在 Pd(OAc)2, P(o-tol)3, 和 NaOH反应体系中, 以DMAc为溶剂时,杂质含量高达49%,而以THF作为溶剂时,该杂质含量仅为8%。

  • 案例:Org. Process Res. Dev. 2020, 24, 2, 228–234

 

在另一个案例中,由于硼酸7的热稳定性较差,在55度开始脱硼质子化反应。经优化后,该反应在室温下进行,很好地抑制了脱硼杂质。

4. 源于RB(OH)2的杂质:脱硼自偶联

 

同样是Suzuki偶联中常见的杂质,其形成因素主要与氧气或者氧化剂的存在有关。

 

  • 案例:Organic Letters, 2003, vol. 5, # 26, p. 5003 - 5005

 

以Pd(OAc)2 为催化剂氟化铯作为碱,水作为反应溶剂,于80度下反应,除了目标产品3外,还检测到明显的硼酸自偶联杂质4。

  • 案例:Org. Process Res. Dev. 2007, 11, 3, 359–364

 

LY451395礼来公司开发的治疗阿尔茨海默病相关认知缺陷的化合物。在其中的Suzuki偶联一步中,硼酸自偶联杂质6是主要杂质。经研究发现,该杂质主要源于化合物3的自偶联。

5. 源于RB(OH)2的杂质:脱硼羟基化

 

  • 案例:European Journal of Organic Chemistry, 2002, # 15, p. 2524 - 2528

 

在钯催化下,碳酸氢钠和乙二醇二甲醚体系中,除了产品外,还检测到11%的脱硼羟基化杂质。

《来自网络》

 

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