Reazione di Buchwald-Hartwig: meccanismo, accoppiamento ossidativo
La reazione di Buchwald-Hartwig, nota anche come amminazione di Buchwald-Hartwig, è un processo di accoppiamento ossidativo che porta alla formazione di un legame carbonio-azoto.
Nel 1994, è stato pubblicato un metodo eccellente per ottenere ammine aromatiche che ha dimostrato la sua grande utilità sintetica a causa della mancanza di alternative per la sintesi di composti aromatici contenenti il legame C-N. Altri metodi come la sostituzione nucleofila aromatica, l’amminazione riduttiva o la reazione di Goldberg richiedono condizioni proibitive e restituiscono rese scarse.
Questa reazione avviene tra un alogenuro arilico e un’ammima primaria o secondaria in presenza di base forte e palladio come catalizzatore. La reazione comporta la formazione di un legame tra un atomo di carbonio ibridato sp2 e l’azoto mediato da un complesso di palladio.
L’amminazione di Buchwald-Hartwig rappresenta un’importante alternativa alle sostituzioni aromatiche nucleofile che forniscono aniline e che generalmente richiedono condizioni meno favorevoli.
Meccanismo
Il ciclo catalitico inizia con l’addizione ossidativa di un alogenuro arilico al palladio (0) a una velocità che è generalmente indipendente dalla struttura dell’ammima. Il complesso arilpalladio (II) risultante reagisce con l’ammima e la base, determinando la formazione di un legame metallo-azoto. Se è usata una base molto forte si ha la deprotonazione dell’ammima con formazione di un’ammide che a sua volta attacca il palladio con fuoriuscita dell’alogenuro. L’eliminazione riduttiva dà luogo alla formazione del prodotto di reazione e rigenera il catalizzatore. Questo stadio influenza fortemente la velocità della reazione, in generale, maggiore è la densità elettronica all’azoto, maggiore è la velocità dell’eliminazione riduttiva. Il meccanismo della reazione è rappresentato in figura.
Riscritto da:
In 1994, an excellent method for obtaining aromatic amines was published, demonstrating its great synthetic utility due to the lack of alternatives for the synthesis of aromatic compounds containing the C-N bond. Other methods such as aromatic nucleophilic substitution, reductive amination, or the Goldberg reaction require prohibitive conditions and yield poor results.
The Buchwald-Hartwig reaction occurs between an aryl halide and a primary or secondary amine in the presence of a strong base and palladium as a catalyst. The reaction involves the formation of a bond between a sp2 hybridized carbon atom and nitrogen mediated by a palladium complex.
Buchwald-Hartwig amination represents an important alternative to nucleophilic aromatic substitutions that provide anilines and generally require less favorable conditions.
Mechanism
The catalytic cycle begins with the oxidative addition of an aryl halide to palladium (0) at a rate that is generally independent of the structure of the amine. The resulting arylpalladium (II) complex reacts with the amine and the base, leading to the formation of a metal-nitrogen bond. If a very strong base is used, the amine is deprotonated, forming an amide that in turn attacks the palladium, leading to the release of the halide. Reductive elimination leads to the formation of the reaction product and regenerates the catalyst. This stage strongly influences the reaction rate. In general, the higher the electron density at nitrogen, the faster the reductive elimination. The reaction mechanism is depicted in the figure.