ปฏิกิริยาUllmannหรือการเชื่อมต่อ Ullmannซึ่งตั้งชื่อตามFritz Ullmannเป็นการเชื่อมต่อกลุ่ม aryl หรือ alkyl สองกลุ่มโดยใช้ทองแดง ปฏิกิริยานี้ได้รับการรายงานครั้งแรกโดย Ullmann และ Bielecki นักศึกษาของเขาในปี 1901 ต่อมาได้มีการแสดงให้เห็นว่าแพลเลเดียมและนิกเกลก็สามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นกัน^{[ 1 ] [ 2 ]}

การสร้างพันธะอะริล-อะริลเป็นเครื่องมือพื้นฐานในการสังเคราะห์สารอินทรีย์สมัยใหม่ โดยมีการประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขา เช่น การสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติยาสารเคมีทางการเกษตรและการพัฒนาสีย้อมเชิงพาณิชย์และโพลีอะโรมาติกปฏิกิริยาอุลล์มันน์มีประวัติยาวนานกว่าศตวรรษ และเป็นหนึ่งในปฏิกิริยาแรกๆ ที่ใช้โลหะทรานซิชัน โดยเฉพาะทองแดง ในสถานะออกซิเดชันสูง แม้ว่าการเชื่อมต่อไบอะริลจะมีนัยสำคัญในอุตสาหกรรม แต่ปฏิกิริยาอุลล์มันน์ก็ประสบปัญหาหลายประการในช่วงเริ่มต้นการพัฒนา อย่างไรก็ตาม ในยุคปัจจุบัน ปฏิกิริยาอุลล์มันน์กลับมาได้รับความสนใจอีกครั้งเนื่องจากทองแดงมีข้อดีหลายประการเหนือกว่าโลหะเร่งปฏิกิริยาอื่นๆ

กลไกปฏิกิริยาของปฏิกิริยา Ullmann ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางการเรโซแนนซ์สปินอิเล็กตรอนตัดความเป็นไปได้ของ ตัวกลาง อนุมูลอิสระซึ่งได้รับการยืนยันในชุดการทดลองที่ดำเนินการในปี 2008 โดย Hartwig และคณะ^{[ 3 ]}ลำดับการเติมออกซิเดชัน / การกำจัดรีดักชันที่สังเกตได้กับ ตัวเร่งปฏิกิริยา แพลเลเดียมไม่น่าจะเกิดขึ้นกับทองแดงเนื่องจากทองแดง(III) แทบจะไม่พบ ปฏิกิริยาน่าจะเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสารประกอบออร์กาโนคอปเปอร์ (RCuX) ซึ่งทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้นอะริลอื่นในการแทนที่อะโรมาติกแบบนิวคลีโอฟิลิกกลไกทางเลือกอื่น ๆ ได้รับการเสนอ เช่นการแลกเปลี่ยนพันธะ σ ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}กลไกแบบง่ายที่แสดงด้านล่างเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป^{[ 7 ]}

Fritz Ullmann และ Bielecki นักศึกษาของเขาเป็นคนแรกที่รายงานปฏิกิริยานี้^{[ 8 ]}ผลลัพธ์ที่สำคัญนี้เป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่าโลหะทรานซิชันสามารถช่วยในการสร้างพันธะคาร์บอน-คาร์บอนของอะริลได้

ตัวอย่างทั่วไปของการเชื่อมต่อไบอาริลแบบ Ullmann คลาสสิกคือการแปลงออร์โธ - คลอโร ไนโตรเบนซีนเป็น 2,2'-ไดไนโตรไบฟีนิลด้วยโลหะผสม ทองแดง- บรอนซ์^{[ 9 ] [ 10 ]}

2 C H (NO )Cl + 2 Cu → (C H (NO )) + 2 CuCl

ปฏิกิริยานี้ได้ถูกนำไปใช้กับสารตั้งต้นที่มีโครงสร้างค่อนข้างซับซ้อนแล้ว

ปฏิกิริยา Ullmann แบบดั้งเดิมต้องใช้ทองแดงในปริมาณที่เท่ากับสัดส่วนทางเคมี สภาวะปฏิกิริยาที่รุนแรง และปฏิกิริยานี้มีชื่อเสียงในเรื่องผลผลิตที่ไม่แน่นอน ดังนั้นปฏิกิริยา Ullmann แบบดั้งเดิมจึงมีประสิทธิภาพการใช้ธาตุ ต่ำ และผลิตCuI ที่เป็นพิษ เนื่องจากปัญหาเหล่านี้ จึงมีการปรับปรุงและขั้นตอนทางเลือกมากมาย^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

ปฏิกิริยา Ullmann แบบคลาสสิกจำกัดเฉพาะอะริลเฮไลด์ที่มีอิเล็กตรอนน้อย (ดังนั้นจึงใช้ตัวอย่างของ 2-ไนโตรฟีนิลคลอไรด์ข้างต้น) และต้องใช้สภาวะปฏิกิริยาที่รุนแรง ปฏิกิริยา Ullmann แบบใหม่ที่ใช้แพลเลเดียมและนิกเกลได้ขยายขอบเขตของสารตั้งต้นของปฏิกิริยาและทำให้สภาวะปฏิกิริยาอ่อนโยนมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ผลผลิตโดยทั่วไปยังคงอยู่ในระดับปานกลาง^{[ 14 ]}ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ปฏิกิริยานี้มักถูกแทนที่ด้วยปฏิกิริยาการเชื่อมต่อแพลเลเดียมเช่นปฏิกิริยา HeckปฏิกิริยาHiyamaและปฏิกิริยาSonogashira

ก่อนหน้านี้เคยมีการสังเคราะห์ไบฟีนิลีน ได้ในปริมาณที่เหมาะสม โดยใช้ 2,2-ไดไอโอโดไบฟีนิล หรือไอออน 2,2-ไดไอโอโดไบฟีนิลโลเนียม เป็นสารตั้งต้น

การปิดวงแหวน 5 สมาชิกนั้นง่ายกว่า แต่ก็สามารถสร้างวงแหวนขนาดใหญ่กว่าได้โดยใช้วิธีนี้เช่นกัน

การพัฒนาสมัยใหม่ยังรวมถึงการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันและอนุภาคนาโนซึ่งเป็นที่ต้องการอย่างมาก เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถแยกออกจากผลิตภัณฑ์ได้ง่าย ลดของเสียและต้นทุน^{[ 15 ]}ในกรณีของอนุภาคนาโนทองแดง กิจกรรมเร่งปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับขนาดและการก่อตัวของกลุ่มก้อน

ประมาณปี 2000 มีการค้นพบลิแกนด์แบบ ไบเดนเตต หลายชนิด ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยา Ullmann ลิแกนด์แบบไบเดนเตตช่วยให้สภาวะของปฏิกิริยาอ่อนโยนขึ้นและทนต่อหมู่ฟังก์ชันได้มากขึ้น ซึ่งรวมถึงกรดอะมิโน ออกซีน เบสชิฟฟ์และไบเดนเตต OO หรือ NN อื่นๆ อีกมากมาย^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}  ระบบไบเดนเตตเริ่มต้นเหล่านี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการใช้งานของปฏิกิริยา Ullmann แต่ก็ยังมีข้อเสียอยู่บ้าง จำเป็นต้องใช้ทองแดงและลิแกนด์ในปริมาณมาก และการกระตุ้นอะริลคลอไรด์ที่ยากต่อการกระตุ้นก็ยังเป็นไปไม่ได้ ปัญหาเหล่านี้ได้รับการแก้ไขในปี 2015 ด้วยการออกแบบลิแกนด์ออกซาลิกไดอะมีนชนิดพิเศษ (ลิแกนด์ออกซาลาไมด์) ทำให้ปฏิกิริยา Ullmann สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้^{[ 19 ]}

การสังเคราะห์สารประกอบไบแอริลของ Ullmann สามารถใช้เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ไครัลจากสารตั้งต้นไครัลได้^{[ 20 ]} Nelson และผู้ร่วมงานได้ทำงานเกี่ยวกับการสังเคราะห์สารประกอบไบแอริลแบบไม่สมมาตรและได้รับผลิตภัณฑ์ที่ควบคุมทางอุณหพลศาสตร์^{[ 20 ]}

อัตราส่วนไดแอสเตอริโอเมอร์ของผลิตภัณฑ์จะเพิ่มขึ้นเมื่อหมู่ R ในกลุ่มออกซาโซลีน เสริมมีขนาดใหญ่ขึ้น

ปฏิกิริยา Ullmann ที่ไม่สมมาตรนั้นไม่ค่อยมีการศึกษา แต่ก็สามารถทำได้เมื่อส่วนประกอบการเชื่อมต่อหนึ่งในสองส่วนมีมากเกินไป^{[ 12 ]}

ปฏิกิริยา Ullmann ในน้ำถูกนำมาใช้ในระดับโรงงานนำร่อง^{[ 21 ]}

• ปฏิกิริยาควบแน่นของอุลล์มันน์ - การเปลี่ยนอะริลเฮไลด์เป็นอีเทอร์โดยใช้ทองแดงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งพัฒนาโดยฟริตซ์ อุลล์มันน์เช่นกัน
• คอปเปอร์(I) ไทโอฟีน-2-คาร์บอกซิเลตซึ่งเป็นรีเอเจนต์ทองแดงที่ใช้ในปฏิกิริยาอุลล์มันน์
• ปฏิกิริยาเวิร์ตซ์-ฟิตทิก (Wurtz–Fittig reaction)เป็นปฏิกิริยาที่คล้ายคลึงกันและมีประโยชน์ในการสังเคราะห์อัลคิลเบนซีน