２００７年１１月 第１７卷第６期 榆林学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＹＵＬＩＮ ＣＯＬＬＥＧＥ Ｎ０ｖ．２Ｏｏ７ Ｖ０１．１７ Ｎｏ．６
苯硼酸参与的Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应研究进展
辛炳炜
（德州学院化学系，山东德州２５３０２３）
摘要：芳香酮化合物广泛存在于天然产物及药物中间体中，是许多有机化合物的重要结构单元。目前 合成芳香酮化合物的方法有多种，其中利用苯硼酸与羧酸衍生物进行Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ偶联反应是制备芳
香酮化合物的主要手段之一。近年来该类反应受到广泛关注并取得了一定进展。就近几年Ｓｕｚｕｋｉ—
Ｔｙｐｅ反应的研究进展情况进行了综述。 关键词：Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应；苯硼酸；酸酐；酰氯；Ｐｄ（ＩＩ）络合物
中图分类号：０６２５文献标识码：Ａ文章编号：１００８—３８７１（２００７）０６—００４９—０６
芳香酮化合物广泛存在于许多天然产物及药物 中间体中…。合成芳香酮的方法很多 ］：仲醇的氧
化反应、芳香族化合物的Ｆｒｉｅｄｅｌ—Ｃｒａｆｔｓ酰基化反
应以及金属有机试剂（Ｍｇ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｓｎ）与羧
酸衍生物的亲核加成反应等。然而这些方法都在不
同程度上存在着一些问题和缺陷。如仲醇的氧化反
应，需要重金属盐如ＰＣＣ或ＭｎＯ 作为氧化剂，会产
生难以分离的副产物。Ｆｒｉｅｄｅｌ—Ｃｒａｆｔｓ酰基化反应
是工业上最古老、最成熟的制备芳香酮的方法，但该
法易造成严重的环境污染和经济浪费，反应因生成 邻对位位置异构体而导致产物分离困难。另外该方
法不适合制备间位取代物。有些金属有机试剂如镁
试剂、锂试剂等与羧酸衍生物反应可以得到立体专
性的不对称酮，但是容易生成叔醇副产物，因此产
率一般较低，而且对水、空气等敏感，给操作带来很
大不便。
有机硼试剂由于其特有的无毒、稳定性等特点，
广泛应用于偶联反应中。羧酸衍生物是最早发现的
Ｓｕｚｕｋｉ反应替代底物之一，近年来已有不少关于钯
催化的有机硼试剂与该类化合物反应制备芳香酮的 报道，其中羧酸衍生物主要包括：酰氯、酸酐、羧酸、
硫酯等 Ｊ。该方法具有区域和立体专一性，可以避
免叔醇等副产物的生成，同时可使用的溶剂范围广。
反应机理与Ｓｕｚｕｋｉ反应类似，首先Ｐｄ（０）与羧酸衍
生物发生氧化加成反应生成Ｐｄ（ＩＩ）配合物，然后发
生配体交换，最后发生还原消除反应得到偶联产物，
收稿日期：２ｏ０７—田８—２６ 基金项目：国家自然基金资助项目（２０５７１０６３） 作者简介：辛炳炜（１９６８一），女，山东德州人，副教授，博士。 同时再生Ｐｄ（０），完成催化循环过程。因此许多文 献称其为“Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ”偶联反应 ］。
１ 苯硼酸与酰氯的偶联反应
酰氯是一种非常活泼的物质，早在二十世纪七 十年代就已经被用来和金属有机试剂发生偶联反
应 。近几年，在钯的催化作用下利用酰氯和苯
硼酸的偶联反应来制备不对称芳香酮成为研究的热
点（Ｓｃｈｅｍｅ １）。
Ｏ 【Ｐｄ】 ＯＩＩ ，＜一 ＣＯ Ｈ】２ Ｒ．． ，一Ｒ入 一＝）
Ｓｃｈｅｍｅ ｌ １９７５年，Ｎｅｇｉｓｈｉ 发现烷基硼试剂和芳香族硼
试剂即使在没有催化剂的情况下也可以和酰氯反 应。１９９３年，Ｕｅｍｕｒａ【９ 报道了ＮａＢＰｈ 在Ｐｄ
（ＰＰｈ。） 作用下与酰氯的偶联反应。随后，Ｈａｄｄ．
ａｃｈ【ｌＯ］在甲苯中以Ｐｄ（ＰＰｈ。） 为催化剂对这一工作
进行了进一步研究，并将有机硼试剂由ＮａＢＰｈ 推
广到苯硼酸和杂环硼酸。反应活性不受苯硼酸和酰
氯上取代基电子效应和空间效应的影响。但是反应
条件苛刻，需要在１００ ｏＣ高温反应１６ ｈ，所得产率仍 较低。２００３年，Ｒｏｌａｎｄｏ¨¨在同样的体系中合成了
查耳酮。 １９９９年，Ｂｕｍａｇｉｎ【１２１利用水对硼酸的促进作用，在丙
酮一水体系中用Ｐｄ（ＩＩ）催化完成了ＮａＢＰｈ４与酰氯
的偶联反应。笔者详细讨论了水的量对反应活性的
影响。以Ｐｄ（ＯＡｃ）
为催化剂，在纯丙酮溶液中，反 维普资讯 http://www.cqvip.com ５Ｏ· 榆林学院学报 ２００７年第６期（总第７Ｏ期ｊ
应６ ｈ，产率为９６％。当丙酮和水的体积比为１：１
时，反应仅需要１５ ｍｉｎ产率即可达９８％。但是在纯
水中反应需要较长时间，５ ｈ可得９７％。笔者还研 究了苯硼酸代替ＮａＢＰｈ 和苯甲酰氯在ＰｄＣ１ 一丙
酮一水体系中的反应。该体系具有反应温度低
（２０％）、反应时间短（１—２ ｈ）以及催化剂用量少（１ ｍｏ１％）等优点，并且不需要膦配体即可高产率地获
得不对称芳香酮以及杂环芳香酮。这说明水不仅可
以促进苯硼酸参与的Ｓｕｚｕｋｉ反应，同时还可以促进
苯硼酸参与的Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应。但是该体系需要
氩气保护，产物分离困难，而且不适合对水敏感的
酰氯。 针对在水溶液中对水敏感的酰氯容易水解成羧
酸的弊端，２００３年Ｕｒａｗａｌ】 提出利用带结晶水的
Ｋ。ＰＯ 作为碱，在甲苯中用Ｐｄ（ＰＰｈ。） Ｃ１ 催化完成
了酰氯与苯硼酸的反应。Ｋ ＰＯ ·１．５Ｈ Ｏ中的结
晶水足以活化苯硼酸，但是不至于使酰氯水解，因此
可以高产率地合成芳香酮，易水解的芳香族酰氯如
对硝基苯甲酰氯产率可达７０％。脂肪族酰氯同样
反应情况良好。但是该体系要在１ｌＯ℃下进行４ ｈ，
所要求的温度高、反应时间长并且后处理复杂。 ２００５年，Ｂａｎｄｇａｒ １４］报道了无溶剂芳香族酰氯
与苯硼酸的Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应。在室温下反应５ ｍｉｎ芳环及芳杂环酰氯和芳香族硼酸即可获得８Ｏ一
９５％的产率。然而该体系不适合脂肪族酰氯。
以上讨论的主要是芳香族硼酸，脂肪族硼酸很
少用于偶联反应而且活性也较芳香族硼酸低。文献
中报道的脂肪族硼酸主要为９一ＢＢＮｌＪ 。然而上海
有机所的邓敏智教授¨ 于２０００年首次报道了环丙
烷硼酸与酰氯的反应，通过该反应可以合成手性环
丙烷酮（Ｓｃｈｅｍｅ ２）。
Ｓｃｈｅｍｅ ２
２苯硼酸与酸酐的偶联反应 由于酰氯太活泼，导致反应条件苛刻，操作比较
困难，应用范围也相对较窄。因此在Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ
反应中常常使用化学性质比较稳定的酸酐来代替酰
氯。这方面的工作主要由Ｇｏｏｓｓｅｎ和Ｙａｍａｍｏｔｏ两 个小组研究报道。２００１年，ＧｏｏｓｓｅｎⅢ 首先报道了
钯催化的酸酐和苯硼酸的反应。以３ ｍｏ１％Ｐｄ
（ＯＡｃ） 一７ｍｏ１％ＰＰｈ 为催化剂，正己酸酐和苯硼酸
在６Ｏ℃即可发生反应。研究发现在纯ＴＨＦ溶液 中，产率很低，只有２９％；但是加入２ ｅｑｕｉｖ．的水，可
使反应产率提高到９７％。该方法再次证明水对苯
硼酸的活化反应，其中水与苯硼酸的比例对反应很
关键，当水的量为苯硼酸的两当量时为最佳条件。
在该条件下，脂肪族酸酐和芳香族酸酐均可与苯硼
酸顺利反应，产率在７１—９８％之间。 Ｙａｍａｍｏｔｏ小组【】副几乎同时独立地完成了同样
的工作。在ＴＨＦ或二氧六环中以Ｐｄ（ＰＰｈ ） 为催
化剂，反应温度控制在８０￣Ｃ，可有效地完成芳环、芳
杂环酸酐以及脂肪族酸酐的芳酮化反应。
这两个小组的研究结果有着共同特点。一是都
需要膦配体：作者明确指出没有膦配体反应无法进
行，并详细研究了不同膦配体对反应的影响，指出不
同的底物需要不同的膦配体；其次都不需要碱，这样 可以减少对环境的污染。Ｇｏｏｓｓｅｎ【１９１明确提出酸酐
中ＡｃＯ一有三种作用：本身就是碱、作为离去基团、
可以与Ｐｄ（ＩＩ）配位。两种反应体系对底物适用范
围都比较广，可以允许ＣＯ、ＣＮ、ＯＲ、ＮＯ 、ＮＨ 、ＣＦ３ 甚至ＯＨ等许多官能团存在，并且没有副反应发
生。研究表明，位阻小的脂肪族酸酐（如乙酸酐）能
很好地发生反应，但位阻大的酸酐如新戊酸酐活性
较低。然而，Ｇｏｏｓｓｅｎ小组在反应中发现水对反应有
促进作用，在ＤＭＦ或ＴＨＦ溶液中加入２ ｅｑｕｉｖ．的
水，反应可在较低温度下（６Ｏ℃）进行。而Ｙａｍａｍｏ—
ｔｏ则在纯有机溶剂中进行，反应最佳温度为８０￣Ｃ。
Ｇｏｏｓｓｅｎ认为，体系中如果没有水并且膦配体超过 Ｐｄ（ＯＡｃ） ３ ｅｑｕｉｖ．时，对反应不利，需要在较高温度
下进行。此后，Ｗａｎｇ 提出可以利用微波促进Ｓｕ—
ｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应。以丙酮作为溶剂，以５ ｍｏ１％Ｐｄ
（ＰＰｈ。） ｃｌ 为催化剂，在５２５ Ｗ的功率下分别完成 了酰氯和酸酐与ＮａＢＰｈ 的反应，产率在８２—９２％
之间。 ３苯硼酸与羧酸的偶联反应
尽管酸酐可以顺利地与苯硼酸发生反应，但是
很难直接买到。与此相反，羧酸便宜且易得，然而因
其活性太低，很难直接与金属有机化合物反应。 近几年，Ｇｏｏｓｓｅｎ和Ｙａｍａｍｏｔｏ对羧酸和苯硼酸
的反应进行了研究。他们以大位阻新戊酸酐为活化
剂，使羧酸原位生成酸酐制备不对称芳酮。例如当
Ｐｄ（ＰＰｈ ） 为２ ｍｏ１％，８０℃在二氧六环中反应２４
ｈ，产率可达８３％（Ｓｃｈｅｍｅ３）。 ０ ０ ０ ． ～ｊＬ ０ Ａ ‘ ｅ旧 磊 八《＝：
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Ｓｃｈｅｍｅ ３
但是新戊酸酐并不是最好的活化剂。利用该酸
酐不但产率较低，而且反应过程中产生的两分子新
戊酸会造成分离上的困难。二（Ｎ一琥珀亚胺基）碳
酸酯是比较理想的活化剂，产生的二氧化碳和Ｎ一
羟基琥珀亚胺可以简单地用水除去（Ｓｃｈｅｍｅ ４）。实
验证明，在３ｍｏ１％Ｐｄ（Ｆ６一ａｃａｃ）２—７ ｍｏ１％ＰＣｙ３的
催化作用下，６０％反应ｌ４ ｈ，芳香族羧酸和脂肪族羧
酸产率较高，然而芳杂环羧酸反应情况不理想。
厂 ｏ １ ｏ
Ｓｃｈｅｍｅ ４
此后，Ｙａｍａｍｏｔｏ对活化剂进行了进一步优化，
发现（ＭｅＯＣＯ） Ｏ是更理想的活化剂，副产物中只
有甲醇和二氧化碳。当Ｐｄ（ＰＰｈ，） 为２ ｍｏ１％，在二
氧六环中８０℃下反应２４ ｈ，用（ＭｅＯＣＯ） Ｏ为活化 剂产率可高达９５％。 ４苯硼酸与酯的偶联反应
普通的羧酸酯因烷氧基是一较弱的离去基团，
很少用于与金属试剂发生偶联反应。然而Ｙａｍａｍｏ—
ｔｏ小组利用具有特殊电子效应的三氟乙酸苯酯与含
有不同取代基的苯硼酸反应，合成了一系列三氟甲
基酮（Ｓｃｈｅｍｅ ５）。
，殳。 ‘＿ 肇巍
Ｓｃｈｅｍｅ ５
对于富电子的不含氟的羧酸酯无法进行这种反
应。在这种情况下可以将羧酸制成２一吡啶酯进行 反应。２００４年，Ｃｈａｔａｎｉ先后用Ｒｕ 和Ｐｄ［ 化合
物作催化剂催化吡啶酯和苯硼酸反应。但用Ｒｕ作
催化剂反应条件苛刻，改用Ｐｄ（ＯＡｃ） 一ＰＰｈ 可使
反应条件温和，５０℃反应１０ ｈ产率可达９２％。吡啶
硼酸酯在反应中不仅作为反应底物而且还起配体的
作用。
２００４年，Ｌｉｅｂｅｓｋｉｎｄ等 发展了一种新型的酰
基化合物一硫酯。在ＣｕＯＣＯＲ作用下，以Ｐｄ盐作
催化剂可以高效地与有机硼酸发生反应。 ５ 本课题组对水相中Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应的研究
尽管苯硼酸参与的Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应已经取得
很大进展，然而目前文献报道的该类反应主要在有
机溶剂进行，反应条件苛刻，并且需要膦配体，催化
体系不能循环使用，对环境造成一定的影响。迄今
为止还没有在水相中进行该类反应的报道。本课题 组在以往工作的基础上 】，在水相中对Ｓｕｚｕｋｉ—
Ｔｙｐｅ反应进行了研究。
研究发现，在水中分别加入离子液体［ｂｍｉｍ］
［ＰＦ６］、聚乙二醇（ＰＥＧ）、表面活性剂（如ＳＤＳ）等添
加剂，会有效促进Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应，在碱的作用
下，可以快速高效地得到芳香酮化合物。并且Ｈ Ｏ
与ＩＬ、ＰＥＧ的比例是Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应的关键因
素，当Ｈ Ｏ：［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］为２．５：３ ｇ时为最佳比
例，Ｈ Ｏ：ＰＥＧ为３：３ ｇ时效果最好，ＳＤＳ的最佳浓
度为０．１０ Ｍ。Ｐｄ（ＯＡｃ）２一Ｈ２Ｏ．［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］体
系、Ｐｄ（ＯＡｃ）２一Ｈ２Ｏ—ＰＥＧ体系和ＰｄＣ１２一Ｈ２Ｏ—
ＳＤＳ体系均为良好的Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ反应体系，对底
物适用范围广，允许多种官能团如ＮＯ 、Ｃ１、ＯＭｅ、Ｍｅ
以及ＣＮ等存在，并且适用于芳杂环羧酸衍生物。
苯环上带有供电子基和吸电子基的酰氯、酸酐均可
快速高效地与苯硼酸发生反应。反应活性受底物立 体效应的影响，邻位取代的芳香族酰氯和酸酐比相
应的对位取代底物反应活性稍低。研究证实，酸酐 比相应的酰氯活性低。脂肪族酰氯和酸酐在该体系
中较难进行。具有供电子基的苯硼酸比带有吸电子
基的苯硼酸活性要高。芳环和芳杂环硼酸都能顺利
与酰氯和酸酐反应。
Ｐｄ（ＯＡｃ） 一Ｈ Ｏ－［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］体系不仅避
免使用膦配体而且催化剂用量少，研究发现Ｐｄ
（ＯＡｃ） 只有０．９一１．８ ｔｏｏ１％的用量就能催化反应；
催化剂可以循环使用８次，平均产率在９２％以上，
催化活性没有明显降低，循环使用情况明显高于其
他体系。
Ｐｄ（ＯＡｃ） 一Ｈ Ｏ—ＰＥＧ体系催化剂催化效率
高：研究发现Ｐｄ（ＯＡｃ） 用量仅为０．２—０．５ ｔｏｏ１％，
明显高于Ｐｄ（ＯＡｃ） 一Ｈ Ｏ－［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］体系，
ＴＯＮ可高达２．５ Ｘ １０ 。同时该体系不需要使用膦
配体，催化剂和溶剂可以循环使用，在绿色有机合成
上较有意义。 本课题组发展的Ｓｕｚｕｋｉ—Ｔｙｐｅ偶联反应的水相
体系，与原来已有的其它体系相比，能够避免使用膦
配体，具有催化效率高、条件温和、反应时间短和产
物分离简单等特点，同时可以有效抑制苯硼酸的自
身偶联等副反应。 ６结论与展望
综上所述，钯催化的苯硼酸与羧酸衍生物之间
的偶联反应是合成芳香酮化合物的有效手段之一。
与其他合成方法相比，有机硼试剂低毒、稳定性好，
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