Buchwald-Hartwig偶联反应中常见的配体

反应机理通常是经过以一下几个历程进行的：氧化加成，胺配位，脱质子，还原消除。

除了较早应用的P( o -tolyl)₃ ， P(t-Bu)₃等配体, 基于以上机理的研究，针对反应历程的各种阶段，发展了大量的新型配体：如双齿膦配体（ CyPF- t -Bu ， JosiPhos, Binap， XantPhos，DPPF等等），联芳基膦类配体（ BrettPhos， RuPhos， XPhos， SPhos，BippyPhos等等）， 氮杂环卡宾类配体 ， 光化学催化剂 等。这些新型配体的出现迅速增加了 Buchwald-Hartwig偶联反应的底物范围和反应效率。

配体的选择是偶联反应成功的最关键因素，以应用最广泛的联芳基膦类配体为例，此类配体在空气中相对稳定，而且都是易于称量操作的固体。此类配体最早由Buchwald课题组应用于C-N偶联反应，最开始是 DavePhos和 JohnPhos，后来突破性的发现了 XPhos和 RuPhos，在各种胺的偶联反应中都表现出了很高的活性，2008年，又发现了在伯胺偶联中表现活性的 BrettPhos，此类配体的发展也在不断更新中。在此类催化剂中增加磷原子上取代基的体积可以加速还原消除历程（ AdBrettPhos） ，而富电子的取代基有助于加强氧化加成能力。相连的芳基可以阻止P的氧化使催化剂更稳定，并加速还原消除，相连芳基上的取代基则可以加速LPd的形成，与P相连芳基上的取代基则有助于还原消除（Me₃(OMe)tBuXPhos）。BrettPhos更加适用于伯胺的偶联反应，而RuPhos更适用于仲胺的偶联反应【Chem. Sci. , 2011, 2, 27–50】。

其他类型的配体也类似，各种通过改变配体的空间结构和取代基团来适应各种活性的底物的偶联反应，如芳基氯代物作为底物则需要氧化加成能力更强的配体，芳基碘代物作为底物时，碘离子则容易和两个Pd形成二聚体使其失去催化活性，而利用空间位阻较大的 BrettPhos则只能形成单分子的氧化加成中间体。