烏爾曼反應(Ullmann reaction),又稱烏爾曼偶聯反應、烏爾曼聯芳基合成。該反應是一種基于銅催化劑形成芳基-雜原子鍵的重要方法,可將簡單分子通過碳雜原子鍵構筑成復雜分子。1901年,該反應由德國化學家F.烏爾曼(Fritz Ullmann)首次發現。
烏爾曼反應是非均相反應,通常在較高的溫度下進行。在反應過程中,鹵代芳烴與銅粉共熱偶聯成芳基化合物。其中,鹵代芳香烴作為反應底物,其鹵族元素類別及芳基結構對反應有明顯的影響,一般來講,不同的鹵素反應活性不一樣,其活性順序是:碘代芳烴>溴代芳烴>氯代芳烴。并且,芳環上的吸電子取代基能促進反應的進行,當吸電子取代基在鄰位時,影響最大;在對位時,影響次之;在間位時,影響最小。
烏爾曼反應在藥物發現和制備的過程中有很大的應用潛力,但是因為生產效率低下而阻礙了其實用性。
反應機理
本反應的機理還不肯定,可能的機理如下:另一種觀點認為反應的第二步是有機銅化合物之間發生偶聯:
1. 氧化加成:arI + Cu → Ar-CuI
2. 生成活性的有機銅(I)中間體:Ar-CuI + Cu → Ar-Cu + CuI
3. 氧化加成:Ar-Cu + I-Ar → Ar2CuI
4. 還原消除:Ar2CuI → Ar-Ar + CuI
舉例
經典的Ullmann反應一般需要劇烈的條件(高于200 ° C),過量的Cu粉催化。伴隨著金屬有機化學的發展,Ullmann反應的條件和適用范圍得到了擴展。比如,除了最常用的碘代芳香烴,溴代芳烴、氯代芳烴也可用于反應。催化劑除了外,催化的偶聯也有報道。
鹵代芳烴在銅粉存在下加熱發生偶聯反應生成聯苯類化合物。如碘苯與銅粉共熱得到聯苯:這個反應的應用范圍廣泛,可用來合成許多對稱和不對稱的聯苯類化合物。芳環上有吸電子取代基存在時能促進反應的進行,尤其以硝基、氧基在鹵族元素的鄰位時影響最大,鄰硝基碘苯是參與Ullmann反應中最活潑的試劑之一。
反應實例
當用兩種不同結構的鹵代芳烴混合加熱時,則有三種可能產物生成,但常常只得到其中一種。例如,2,4,6-三硝基氯苯與碘苯作用時主要得到2,4,6-三硝基聯苯:
參考資料 >
烏爾曼反應.中國大百科全書.2024-03-07
新科院士馬大為:與人類命運同行,為綠色高效的有機合成,打一場持久戰.網易.2024-03-07