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Verwandte Reaktionen: Chan-Lam-Kupplung, Ullmann-Reaktion
Organic Chemistry Portal: Buchwald-Hartwig Cross Coupling Reaction
Buchwald-Hartwig-Kreuzkupplungs-Reaktion
Die Übergangsmetall-katalysierte Buchwald-Hartwig-Reaktion ermöglicht die Synthese von Arylaminen aus Arylhalogeniden oder Triflaten und primären oder sekundären Aminen. Die Spannbreite der Reaktion erstreckt sich von Mono- und Dialkylanilinen bis hin zu Diaryl- und Triarylaminen.
Mechanismus
Entscheidend für die direkte Aminierung ist die Bildung einer hochreaktiven Palladium-Spezies des Amins.
Erste Versuche wurden mit Zinnamiden durchgeführt. Hierbei findet eine Transmetallierung statt:
Die Reaktion kann als Analog der Stille-Kupplung aufgefasst werden und liefert mit sekundären Aminen Ausbeuten von ca. 80%.
Auch der Einsatz stöchiometrischer Mengen Palladiums wurde getestet :
Mit 1 mol-% des Übergangmetalles fand keine Katalyse statt. Hier scheint der Einsatz einer Base zum Abfangen des entstehenden HBr (HX) von Bedeutung zu sein. Erst 10 Jahre später entwickelten Buchwald und parallel Hartwig moderne, katalysierte Varianten.
In optimierten Reaktionen fanden schliesslich Pd(PPh3)4 als Katalysator und eine Kombination von NaOt-Bu sowie K2CO3 als Basen Verwendung. Dioxan oder Toluol sind Lösungsmittel der Wahl.
Als weitere Liganden eignen sich für bestimmte Edukte auch Bis(diphenylphosphanyl)ferrocen (dppf) und trans,trans-Dibenzylidenaceton (dba).
Erst chelatisierende Liganden halfen, die Aminierung mit primären Alkylaminen und cyclischen sekundären Aminen sowie Anilinen zu ermöglichen:
Primäre Amine, welche zudem in β-Position unverzweigt sind, können zur in situ - Reduktion von Pd(II) zu Pd(O) eingesetzt werden (siehe z. B. Heck-Reaktion). Eine mögliche β-Hydrid-Eliminierung in der Buchwald-Hartwig-Reaktion kann z.B. mit chelatisierenden Liganden unterdrückt werden:
Mechanismus
Aktuelle Katalysatorsysteme erlauben selbst die Buchwald-Hartwig-Kupplung von sterisch gehinderten Arylchloriden:
Pd-PEPPSI-IPentAn Promoted Deactivated Amination of Aryl Chlorides with Amines under Aerobic Conditions
F.-D. Huang, C. Xu, D.-D. Lu, D.-S. Shen, T. Li, F.-S. Liu, J. Org. Chem., 2018, 83, 9144-9155.
Weitere Beispiele finden Sie bitte auf der englischsprachigen Seite, die oben verlinkt ist.