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综述

氮杂环卡宾钯络合物催化Buchwald-Hartwig胺化反应研究进展

徐衍泽a, 韩南南a, 刁小琼a, 袁金伟a, 肖咏梅a, 杨亮茹*,a, 屈凌波b,c   

  1. a河南工业大学 化学化工学院 郑州 450000;
    b河南省科学院 化学研究所 郑州 450002;
    c郑州大学 化工学院 郑州 450000
  • 投稿日期:2026-01-28
  • 通讯作者: *E-mail: lryang@haut.edu.cn
  • 作者简介:徐衍泽,河南工业大学化学化工学院2023级在读硕士研究生,主要从事氮杂环卡宾金属化合物的合成及催化性能研究。韩南南,河南工业大学化学化工学院2023级在读硕士研究生,主要从事氮杂环卡宾金属化合物的合成及催化性能研究。刁小琼,博士,河南工业大学化学化工学院讲师,主要从事有机合成方法学及药物合成等方面的研究。袁金伟,博士,河南工业大学化学化工学院教授,博士生导师。主要从事绿色有机合成,有机光催化,药物合成等方面的研究工作。肖咏梅,博士,河南工业大学化学化工学院教授,硕士生导师。主要从事天然产物的结构改造及酶催化合成等方面的研究工作。杨亮茹,博士,河南工业大学化学化工学院教授,博士生导师。主要研究方向为金属有机化学,聚焦于氮杂环卡宾金属化合物的合成及性能研究。屈凌波,博士,郑州大学化工学院教授,河南省科学院化学研究所所长,博士生导师。主要研究方向为计算化学,药物化学,药物分子设计和药物分析。
  • 基金资助:
    河南省自然科学基金项目(No. 242300420186、252300421284),河南省科技攻关项目(No. 262102310429)和河南工业大学创新基金计划项目资助

Research Progress on the Buchwald-Hartwig Amination Reactions Catalyzed by N-Heterocyclic Carbene Palladium Complexes

Xu Yanzea, Han Nannana, Diao Xiaoqionga, Yuan Jinweia, Xiao Yongmeia, Yang Liangru*,a, Qu Lingbob,c   

  1. aSchool of Chemistry and Chemical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450000, P. R. China;
    bInstitute of Chemistry, Henan Academy of Sciences, Zhengzhou 450002, P. R. China;
    cSchool of Chemical Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450000, P. R. China
  • Received:2026-01-28
  • Supported by:
    Natural Science Foundation of Henan Province (Nos. 242300420186 & 252300421284), the Key Science and Technology Project of Henan Province (No. 262102310429) and the Innovative Funds Plan of Henan University of Technology.

碳-氮(C-N)键的高效构建是合成众多含氮生物活性分子的关键步骤。在多种合成策略中,钯催化的Buchwald-Hartwig胺化反应(BHA)因其条件温和、底物适用范围广,已成为构建C-N键的重要方法,其中配体的合理设计对反应性能具有决定性影响。相较于对空气和水分敏感、稳定性较弱的传统膦配体,氮杂环卡宾(N-Heterocyclic Carbene, NHC)配体凭借其强σ-给电子能力与弱π-吸电子特性,所形成的NHC-Pd络合物催化剂表现出优异的稳定性、易于调控的结构以及良好的官能团耐受性,显著拓展了Buchwald-Hartwig胺化反应的应用范围。本文系统综述了近十年来NHC-Pd络合物在该反应中的研究进展,重点围绕原位生成的NHC-Pd(0)型、结构明确的NHC-Pd(II)型以及NHC-Pd(I)型等不同催化剂体系,阐述其设计理念、催化性能及其在复杂含氮分子合成中的应用实例,并对该领域未来发展的挑战与前景进行了展望。

关键词: 氮杂环卡宾, 钯催化, Buchwald-Hartwig胺化反应, 配体设计, C-N键构建

Efficient construction of carbon-nitrogen (C-N) bonds is a pivotal step in the synthesis of numerous nitrogen-containing bioactive molecules. Among various synthetic strategies, the palladium-catalyzed Buchwald-Hartwig amination reaction (BHA) has emerged as a crucial method for building C-N bonds due to its mild conditions and broad substrate compatibility. Within this transformation, rational design of ligands plays a decisive role in reaction performance. Compared to traditional phosphine ligands, which are often sensitive to air and moisture and exhibit limited stability, N-heterocyclic carbene (NHC) ligands possess strong σ-donating and weak π-accepting properties. The resulting NHC-Pd catalysts demonstrate excellent stability, tunable structures, and good functional group tolerance, significantly expanding the applicability of the BHA. This review systematically summarizes the research progress of NHC-Pd complexes in this reaction over the past decade, including in situ generated NHC-Pd(0) types, well-defined NHC-Pd(II) types, and NHC-Pd(I) types. The design concepts, catalytic performance, and application examples in the synthesis of complex nitrogen-containing molecules are elaborated. Finally, challenges and future prospects in this field are discussed.

Key words: N-heterocyclic carbene, Palladium catalysis, Buchwald-Hartwig amination reaction, Ligand design, C-N bond construction