[O.Chem] 9. Chan-Lam Coupling: 붕소 시약으로 C-N 결합을 만드는 반응

1. 반응의 의미

Chan–Lam coupling은 arylboronic acid 같은 유기붕소 화합물과 amine, alcohol, thiol 등을 구리 매개 조건에서 연결하는 반응이다. Buchwald-Hartwig amination이 팔라듐 촉매를 이용해 aryl halide와 amine을 연결한다면, Chan-Lam 반응은 유기붕소 시약을 출발점으로 삼는 경우가 많다. C–N 결합 형성에서 자주 언급되며, aryl amine을 만드는 방법으로 소개된다. 조건에 따라 aryl ether나 aryl sulfide 형성에도 응용된다.

Chan-Lam Coupling의 일반 메커니즘

2. 온화한 조건의 매력

Chan-Lam 반응의 장점은 비교적 온화한 조건에서 진행될 수 있다는 점이다. 많은 경우 비교적 낮은 온도, 공기 중 산소, 구리 염 조건이 함께 등장한다. 유기붕소 시약은 안정하고 다루기 쉬운 편이므로, 복잡한 분자에 질소나 산소 작용기를 도입하는 전략으로 생각할 수 있다. 다만 반응이 항상 빠르고 깔끔한 것은 아니다. 기질의 전자적 성질, 구리 염, 염기, 용매, 산소의 존재가 결과에 영향을 준다.

3. 반응 메커니즘

세부 메커니즘은 조건에 따라 복잡하게 논의되지만, 큰 그림은 유기붕소 시약의 aryl기가 구리와 관련된 중간체로 이동하고, amine 같은 질소 또는 산소 친핵체가 구리 중심에 관여한 뒤, 산화적 과정과 환원적 제거를 거쳐 C–N 또는 C–O 결합이 만들어지는 것으로 이해할 수 있다. 여기서 공기 중 산소는 구리의 산화 상태를 조절하는 데 관여하는 것으로 설명된다. 즉, Chan-Lam 반응은 단순한 치환 반응이라기보다 구리와 산소가 함께 관여하는 coupling 반응이다.

4. 현대 합성에서의 위치

Chan-Lam coupling은 팔라듐 반응과는 다른 결을 가진다. Aryl halide 대신 arylboronic acid 같은 유기붕소 시약을 쓰고, 팔라듐 대신 구리를 주로 쓴다.  그래서 특정 기질에서는 Buchwald-Hartwig 반응의 대안이 될 수 있다. 물론 유기붕소 시약의 안정성, 구리 조건의 단순함이 장점이지만, 수율과 재현성은 조건 최적화에 민감할 수 있다. 

Edited 2026. 07. 06
Edited by 푸른삿포로

[Update]
#260706 최초 작성