헥 반응

헥 반응() 또는 미조로키-헥 반응()은 염기 및 팔라듐 촉매 존재 하에 불포화 할로젠화물 (또는 트라이플레이트)과 알켄의 화학 반응으로 치환된 알켄을 형성한다. 이 반응은 미조로키 쓰토무와 리처드 F. 헥의 이름을 따서 명명되었다. 헥은 이 반응의 발견과 개발로 네기시 에이이치 및 스즈키 아키라와 함께 2010년 노벨 화학상을 공동 수상했다. 이 반응은 다른 Pd(0) 촉매 교차 결합 반응에서 볼 수 있는 것과 동일한 Pd(0)/Pd(II) 촉매 주기를 따르는 탄소-탄소 결합 형성 반응의 첫 번째 예이다. 헥 반응은 알켄을 치환하는 방법이다.


 역사 
미조로키 쓰토무(1971)의 원본 반응은 120 °C (고압멸균)에서 아세트산 칼륨 염기와 염화 팔라듐 촉매를 사용하여 메탄올에서 아이오도벤젠과 스타이렌 사이의 짝지음을 통해 스틸벤을 형성하는 것을 설명한다. 이 연구는 아렌(Ar–H)과 알켄의 Pd(II) 매개 짝지음에 대한 후지와라(1967)의 초기 연구와 화학량론적인 양의 팔라듐(II) 종을 사용하여 아릴수은 할로젠화물(ArHgCl)과 알켄의 짝지음에 대한 헥(1969)의 초기 연구의 확장이다.


1972년 헥은 미조로키의 발표를 인정하고 독립적으로 발견한 연구를 자세히 설명했다. 헥의 반응 조건은 촉매(아세트산 팔라듐), 촉매 로딩(0.01 eq.), 염기(입체적으로 방해받는 아민), 용매 부재 측면에서 다르다.


1974년 헥은 포스핀 리간드가 반응을 촉진한다는 것을 보여주었다.

 촉매 및 기질 
이 반응은 팔라듐 착물에 의해 촉매된다. 일반적인 촉매 및 전구체 촉매에는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 염화 팔라듐, 아세트산 팔라듐(II)이 있다. 일반적인 지지 리간드는 트리페닐포스핀, PHOX, BINAP이다. 일반적인 염기는 트라이에틸아민, 탄산 칼륨, 아세트산 나트륨이다.

아릴 친전자체는 할로젠화물(Br, Cl) 또는 트라이플레이트뿐만 아니라 벤질기 또는 바이닐기 할로젠화물일 수 있다. 알켄은 적어도 하나의 sp2-C-H 결합을 포함해야 한다. 전자를 끄는 치환체는 반응을 강화하므로 아크릴레이트가 이상적이다.

 반응 메커니즘 
이 바이닐화 메커니즘은 유기팔라듐 중간체를 포함한다. 필요한 팔라듐(0) 화합물은 종종 팔라듐(II) 전구체로부터 그 자리에서 생성된다.

예를 들어, 아세트산 팔라듐(II)는 트리페닐포스핀에 의해 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(1)으로 환원되고, 동시에 트리페닐포스핀은 트리페닐포스핀 산화물로 산화된다. 단계 A는 팔라듐이 아릴-브로민 결합에 삽입되는 산화성 첨가이다. 생성된 팔라듐(II) 착물은 알켄(3)과 결합한다. 단계 B에서는 알켄이 동시 첨가 단계를 통해 Pd-C 결합에 삽입된다. 단계 C는 새로운 팔라듐-알켄 π 착물(5)의 형성으로 베타 수소 제거 (여기서 화살표는 반대 방향을 가리킨다)를 포함한다. 이 착물은 다음 단계에서 파괴된다. Pd(0) 착물은 최종 단계 D에서 탄산 칼륨에 의한 팔라듐(II) 화합물의 환원성 제거에 의해 재생된다. 반응 과정에서 탄산염은 화학량론적으로 소모되고 팔라듐은 진정한 촉매로 촉매량으로 사용된다. 유사한 팔라듐 주기는 바커 공정에서도 관찰되지만 다른 장면과 배우가 있다.


이 주기는 바이닐 화합물에만 국한되지 않는다. 소노가시라 짝지음에서는 반응물 중 하나가 알카인이며, 스즈키-미야우라 반응에서는 알켄이 아릴 붕소산으로 대체되고, 스틸레 반응에서는 아릴 스탄난으로 대체된다. 이 주기는 다른 10족 원소인 니켈에도 확장된다. 예를 들어, 아릴 할로젠화물과 유기아연 화합물 사이의 네기시 반응이 있다. 백금은 탄소와 강한 결합을 형성하며 이러한 유형의 반응에서는 촉매 활성이 없다.

 입체선택성 
이 짝지음 반응은 반응 순서에서 팔라듐 할로젠화물 그룹과 부피가 큰 유기 잔기가 회전 단계를 통해 서로 멀어지는 경향이 있어 트랜스 이성질체 짝지음을 선호하는 입체선택성을 가진다. 헥 반응은 나프록센 및 자외선 차단제 성분인 옥틸 메톡시신나메이트 생산에 산업적으로 적용된다. 나프록센 합성에는 브로민화된 나프탈렌 화합물과 에틸렌 사이의 짝지음이 포함된다.


 변형 
 이온성 액체 헥 반응 
이온성 액체 존재 하에서 헥 반응은 인 리간드 없이 진행된다. 한 변형에서는 아세트산 팔라듐과 이온성 액체 (bmim)PF6가 역상 실리카 젤의 공동 내에 고정된다. 이렇게 하면 반응이 물에서 진행되고 촉매를 재사용할 수 있다.

 헥 옥시아릴화 
헥 옥시아릴화 변형에서는 동시 첨가 중간체의 팔라듐 치환체가 하이드록실 그룹으로 치환되고 반응 생성물에 다이하이드로퓨란 고리가 포함된다.

 아미노-헥 반응 
아미노-헥 반응에서는 질소-탄소 결합이 형성된다. 한 예에서, 강한 전자를 끄는 그룹을 가진 옥심이 분자 내 반응을 통해 다이엔의 끝과 반응하여 피리딘 화합물을 형성한다. 촉매는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)이며 염기는 트라이에틸아민이다.

 같이 보기 
 히야마 짝지음
 스틸 반응
 스즈키-미야우라 반응
 소노가시라 짝지음
 분자 내 헥 반응
 네기시 반응

 각주 

 외부 링크 

 The Heck reaction at organic-chemistry.org Article

분류:팔라듐
분류:치환 반응
분류:탄소-탄소 결합 형성 반응
분류:인명 반응