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ブッフバルト・ハートウィッグ反応(ブッフバルト・ハートウィッグはんのう、英:Buchwald-Hartwig reaction)は芳香族ハロゲン化物とアミンをパラジウム触媒と塩基存在下で結合させる化学反応、及びそれから派生した化学反応である。

芳香族ハロゲン化物(Ar-X)の脱離基Xは、ハロゲンでなくトリフラートであっても反応は進行する。パラジウムなどの金属Mとトリフェニルホスフィンなどの配位子Lを触媒として、1級アミンもしくは2級アミンが芳香環に付加する。他にトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)などが触媒として用いられるJohn P. Wolfe and Stephen L. Buchwald Organic Syntheses, Coll. Vol. 10, p.423 (2004); Vol. 78, p.23 (2002) [外部リンク] Link.。塩基にはビス(トリメチルシリル)ナトリウムアミドやtert-ブトキシドなどが用いられる。反応の概念は右田・小杉・スティルカップリングやヘック反応に似ている。同様の反応を銅で触媒するものとして、Goldberg反応が存在する。

◆発見と進展

この反応は右田・小杉らによりその原型が発見された。その後ブッフバルト(S. Buchwald)とハートウィッグ(J. Hartwig)により研究が進められ、スズ試薬が不要の反応条件が発見された。1983年に右田らはブロモベンゼン誘導体とトリブチルスズアミンとの反応を発見した

。その後1994年にハートウィッグがブロモベンゼンとトリブチルスズアミンとの反応について、反応中間体のX線結晶構造解析を行ったPalladium-catalyzed formation of carbon-nitrogen bonds. Reaction intermediates and catalyst improvements in the hetero cross-coupling of aryl halides and tin amides Frederic Paul, Joe Patt, John F. Hartwig J. Am. Chem. Soc.; 1994; 116(13); 5969-5970 ()。

同年、ブッフバルトが非常に似た反応を報告したPalladium-Catalyzed Aromatic Aminations with in situ Generated Aminostannanes Anil S. Guram and Stephen L. Buchwald J. Am. Chem. Soc.; 1994; 116(17) pp 7901 - 7902; () 。

1995年には改良版として、スズ-アミン化合物の代わりにアミンとリチウム(ビストリメチルシリル)アミドなどの強塩基を用いた反応が報告されたPalladium-catalyzed synthesis of arylamines from aryl halides. Mechanistic studies lead to coupling in the absence of tin reagents Janis Louie and John F. Hartwig Tetrahedron Letters Volume 36, Issue 21 , 22 May 1995, Pages 3609-3612 ()。

◆反応機構

この反応の反応機構を下に示す。

まず2価のパラジウム1が還元され、ホスフィンなどの配位子で安定化された活性な0価パラジウム2になる。2の配位子が脱離した3から触媒サイクルが開始される。3に芳香族ハロゲン化物である4が酸化的付加し、中間体である5及びその平衡生成物である二量体5bが生成する。次にアミン6の窒素原子が5に攻撃し、中間体7を生成する。次いで強塩基8がアミンのプロトンを引き抜き、9が生成する。最後に9からの還元的脱離により芳香族アミン10が、もしくはβ水素脱離によりアレン化合物11、イミン12が生成する。どの化合物が生成しても3(Pd-L)が再生し、次の触媒サイクルに入る。

◆溶媒効果

この反応にNMPやDMACのような非プロトン性極性溶媒を用いるとβ脱離が促進されてしまうが、m-キシレンのような非極性溶媒を用いるとtert-ブトキシドを溶解しないにもかかわらず、目的の反応が良好に進行するという報告があるEffect of Solvents on the Product Distribution and Reaction Rate of a Buchwald-Hartwig Amination ReactionHenrik Christensen, Sren Kiil, Kim Dam-Johansen, Ole Nielsen, and Michael B. Sommer Org. Process Res. Dev.; 2006; 10(4) pp 762 - 769; (Article) 。

◆外部リンク

・ Buchwald-Hartwig Chemistry Ian Mangion MacMillan Group Meeting July 30, 2002 [外部リンク] Link

・ Buchwald-Hartwig reaction Precious-Metal catalysts from Acros Organics for coupling reactions in organic synthesis [外部リンク] Link

◆参考文献

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・ブッフバルト・ハートウィッグ反応 page1