乌尔曼反应(Ullmann reaction),又称乌尔曼偶联反应、乌尔曼联 芳基 合成。 该反应是一种基于铜 催化剂 形成芳基-杂 原子 键的重要方法,可将简单分子通过碳杂原子键构筑成复杂分子。1901年,该反应由德国化学家F.乌尔曼(Fritz Ullmann)首次发现。
乌尔曼反应是非均相反应,通常在较高的温度下进行。在反应过程中, 卤代芳烃 与 铜粉 共热偶联成芳基化合物。 其中,卤代 芳香烃 作为反应 底物 ,其 卤族元素 类别及芳基结构对反应有明显的影响,一般来讲,不同的卤素反应活性不一样,其活性顺序是:碘代芳烃>溴代芳烃>氯代芳烃。并且,芳环上的吸 电子 取代基 能促进反应的进行,当吸电子取代基在邻位时,影响最大;在对位时,影响次之;在间位时,影响最小。
乌尔曼反应在药物发现和制备的过程中有很大的应用潜力,但是因为生产效率低下而阻碍了其实用性。
反应机理
本反应的机理还不肯定,可能的机理如下:另一种观点认为反应的第二步是 有机铜化合物 之间发生偶联:
1. 氧化加成: ar I + Cu → Ar-CuI
2. 生成活性的有机铜(I)中间体:Ar-CuI + Cu → Ar-Cu + CuI
3. 氧化加成:Ar-Cu + I-Ar → Ar2CuI
4. 还原消除:Ar2CuI → Ar-Ar + CuI
举例
经典的Ullmann反应一般需要剧烈的条件(高于200 ° C),过量的Cu粉 催化 。伴随着 金属有机化学 的发展,Ullmann反应的条件和适用范围得到了扩展。比如,除了最常用的碘代 芳香烃 ,溴代芳烃、氯代芳烃也可用于反应。 催化剂 除了 外, 催化的偶联也有报道。
卤代芳烃 在 铜粉 存在下加热发生偶联反应生成 联苯 类化合物。如 碘苯 与铜粉共热得到联苯:这个反应的应用范围广泛,可用来合成许多对称和不对称的联苯类化合物。芳环上有吸 电子 取代基 存在时能促进反应的进行,尤其以硝基、 氧 基在 卤族元素 的邻位时影响最大,邻硝基 碘苯 是参与Ullmann反应中最活泼的试剂之一。
反应实例
当用两种不同结构的 卤代芳烃 混合加热时,则有三种可能产物生成,但常常只得到其中一种。例如,2,4,6-三 硝基氯苯 与 碘苯 作用时主要得到2,4,6-三硝基 联苯 :