在鈀催化下，有機(jī)硼化合物與有機(jī)鹵素化合物進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，這就提供了一類常用和有效的合成碳-碳鍵化合物的方法，我們稱之為Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)，或Suzuki-Miyaura 偶聯(lián)反應(yīng)。
Suzuki反應(yīng)的通式
Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的催化循環(huán)過程通常認(rèn)為先是Pd(0)與鹵代芳烴發(fā)生氧化-加成反應(yīng)生成Pd(II) 的絡(luò)合物 1，然后與活化的硼酸發(fā)生金屬轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成Pd(II)）的絡(luò)合物 2，最后進(jìn)行還原-消除而生成產(chǎn)物和Pd(0)。但是在反應(yīng)機(jī)理研究過程中，但是活化硼酸或者硼酸酯發(fā)生金屬轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成Pd(II)）的絡(luò)合物 2是關(guān)鍵步驟，但是這個(gè)過程轉(zhuǎn)換的太快了，到目前為止還沒有實(shí)際的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑С帧?/span>
但是，幾十年來，化學(xué)家們一直在考慮兩種途徑（下圖中的路徑A和路徑B），它們?cè)谝l(fā)轉(zhuǎn)化中所起的作用不同。路徑A通過帶負(fù)電荷的芳基三羥基硼酸酯（化合物1）和鹵化鈀絡(luò)合物（2）的組合進(jìn)行，形成一種假設(shè)的含有鈀氧硼單元（3）的中間體。另外一種路徑B認(rèn)為通過中性芳基硼酸（4）和氫氧化鈀絡(luò)合物（通過氫氧化物置換有機(jī)鹵化鈀）的組合，最終聚合到相同的中間體3，然后在分子內(nèi)β-芳基消除步驟中將芳基轉(zhuǎn)移到鈀上，然后進(jìn)行還原消除。但是化合物3所代表的中間體的具體的機(jī)理是缺失的，一直沒有得到很好的數(shù)據(jù)支持。
但是，伊利諾伊大學(xué)的研究人員在《Science》（Pre-transmetalation intermediates in the Suzuki-Miyaura reaction revealed: The missing link. Science, DOI:10.1126/science.aad6981）發(fā)表了他們的研究成果--轉(zhuǎn)金屬前的反應(yīng)中間體結(jié)構(gòu)，鈀和硼是通過氧原子連接在一起（Pd-O-B）的。
研究人員通過使用低溫核磁共振（NMR）光譜技術(shù)和動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)反應(yīng)中間體的生成、轉(zhuǎn)化進(jìn)行表征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（Pd-O-B）這個(gè)轉(zhuǎn)換中間體有三種結(jié)構(gòu)，其中一種是三配位的硼酸絡(luò)合物，另外二種是四配位的硼酸絡(luò)合物。在轉(zhuǎn)金屬步驟中，硼基的芳基轉(zhuǎn)移到配位處于不飽和的鈀中心上，但是Pd具有空位是這些Pd-O-B絡(luò)合物中間體發(fā)生轉(zhuǎn)金屬的前提。
通過三種研究方法（光譜分析、獨(dú)立合成和動(dòng)力學(xué)測(cè)量）的結(jié)合，作者明確地識(shí)別和表征了三種具有Pd-O-B鍵并經(jīng)歷了Suzuki-Miyaura交叉偶聯(lián)反應(yīng)的預(yù)轉(zhuǎn)化中間體。盡管長期以來人們一直認(rèn)為這類中間產(chǎn)物參與了轉(zhuǎn)化反應(yīng)，但作者的研究為它們的參與提供了第一個(gè)明確的證據(jù)。作者已經(jīng)證明，含有關(guān)鍵Pd-O-B部分的四配位（18和20）和三配位（11）硼配合物都能夠?qū)⑺鼈兊腂-芳基轉(zhuǎn)移到鈀上。此外，作者的研究表明，鈀原子上需要一個(gè)空的配位位點(diǎn)，才能使所有三種含Pd-O-B的物種發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)。我們預(yù)計(jì)這些結(jié)果將作為一個(gè)平臺(tái)，為進(jìn)一步研究久負(fù)盛名的鈴木-宮村交叉耦合機(jī)理研究提供進(jìn)一步的幫助。
