偶联反应 课件
合集下载
偶联反应机理
偶联反应机理
偶联反应是有机合成中一种重要的反应类型，它通过将两个或多个分子中的原子键合成新的键来构建有机分子。在有机化学领域，偶联反应被广泛应用于合成复杂的有机分子，如药物、天然产物和材料科学中的一些重要化合物。本文将探讨偶联反应的机理及其在有机合成中的应用。
在偶联反应中，常见的反应类型包括金属催化的偶联反应、亲核偶联反应和自由基偶联反应等。其中，金属催化的偶联反应是最为常见和广泛应用的一种。这类反应通常由金属催化剂引导下，两个有机分子中的碳原子通过共价键结合形成新的碳-碳或碳-其他原子键。金属催化的偶联反应机理通常包括底物配体化、金属还原和活化、配体交换和底物偶联等步骤。
以著名的Pd-catalyzed cross-coupling reaction为例，其机理如下：首先，Pd(II)络合物和氧化剂作用下发生还原生成活性的Pd(0)物种；随后底物配体化步骤中，底物与金属配体形成络合物；接着金属还原和活化步骤中，底物通过金属表面发生活化生成活性中间体；最后，在配体交换和底物偶联步骤中，活性中间体与另一种底物发生反应，形成偶联产物。这一系列步骤共同构成了Pd-catalyzed cross-coupling reaction的反应机理。
除了金属催化的偶联反应外，亲核偶联反应和自由基偶联反应也是
重要的偶联反应类型。在亲核偶联反应中，通常通过亲核试剂攻击含有离子性反应中心的底物来实现碳-碳键的形成。而在自由基偶联反应中，则是通过自由基试剂与底物中的碳原子发生反应，构建新的碳-碳键。
偶联反应在有机合成中具有广泛的应用。例如，Pd-catalyzed cross-coupling reaction已被广泛应用于合成天然产物、药物和材料科学中的一些重要化合物。亲核偶联反应则常用于合成含有碳-碳键的生物活性分子。自由基偶联反应则在有机合成中具有独特的应用优势，因为它能够实现较高的底物范围和反应条件宽容性。
偶联反应课件
In general, most of the cross-coupling reactions require a good leaving group w hich is directly attached at or immediately adjacent to a carbon atom w ith sp2 (allylic or benzylic) or sp (propargylic hybridization. Presumably, coordination at these unsaturated centers may facilitate the cleavage of the corresponding C-X bond. As to the unstabilized alkyl complexes, due to their kinetic instability, formation of side products occasionally becomes the major in the cross-coupling reactions of such aliphatic substrates. Several approaches h a v e b een em p lo y ed to so lv e th is 偶p联ro反b应le课m件.
第四部分：导向有机合成的金属有机化学
第四部分：导向有机合成的金属有机化学
Kumada偶联反应只是课件
溴化镁）与芳卤或乙烯基卤在镍催化剂 NiCl2(dppe)2 作用之下交叉偶联为苯乙烯 的反应。
• 同年，Corriu 等发现苯基溴化镁与β-溴
苯乙烯在乙醚溶剂中和另一镍催化剂—— 乙酰丙酮合镍(II)催化之下，可得反-二苯 乙烯。
• 此后，1975年 Murahashi 等将此反应拓展
至钯催化。
Kumada偶联反应
Байду номын сангаас
反应机理
从右上顺时针旋转依次为：氧化加成、转金属、顺反异构化、还原消除。
应用
• 格氏试剂发生的自偶联反应很早就已知道。
关于格氏试剂与卤代烃之间偶联反应的研 究最早是在1971年，当时 Tamura 和 Kochi 发展了用银铜、和铁催化剂催化的 交叉偶联反应。
• 1972年，Kumada 等报道了格氏试剂（苯基
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
• 同年，Corriu 等发现苯基溴化镁与β-溴
苯乙烯在乙醚溶剂中和另一镍催化剂—— 乙酰丙酮合镍(II)催化之下，可得反-二苯 乙烯。
• 此后，1975年 Murahashi 等将此反应拓展
至钯催化。
Kumada偶联反应
Байду номын сангаас
反应机理
从右上顺时针旋转依次为：氧化加成、转金属、顺反异构化、还原消除。
应用
• 格氏试剂发生的自偶联反应很早就已知道。
关于格氏试剂与卤代烃之间偶联反应的研 究最早是在1971年，当时 Tamura 和 Kochi 发展了用银铜、和铁催化剂催化的 交叉偶联反应。
• 1972年，Kumada 等报道了格氏试剂（苯基
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
金属催化偶联反应ppt课件
《有机材料合成技术》省精品课程
金属催化偶联反应ppt课件
《有机材料合成技术》省精品课程
交叉偶联反应
《有机材料合成技术》省精品课程
偶联反应
1 Kumada 反应 2 Suzuki 反应 3 Stille 反应 4 Negishi 反应 5 基于硅试剂的Hiyama反应 6 碳-杂原子形成的偶联反应 7 酮的α-芳基化反应
Pd催化有机硅和有机卤代物或三氟甲磺酸酯等在诸 如F-、OH-之类活化剂存在下发生的交叉偶联反应 （无活化剂存在时金属的转移较难进行）。
《有机材料合成技术》省精品课程
《有机材料合成技术》省精品课程
§2.6 碳-杂原子形成的偶联反应
1、C-N键形成的偶联反应
《有机材料合成技术》省精品课程
《有机材料合成技术》省精品课程
[Ni]/R'X' =10-2~10-3 R‘X’： sp2碳的卤化物
《有机材料合成技术》省精品课程
反应机理：
《有机材料合成技术》省精品课程
§2.2 Suzuki偶联反应
Suzuki偶联反应：Pd催化下的有机硼烷和有机卤、三 氟磺酸酯等在碱存在下发生的交叉偶联反应。
1、利用零价钯作催化剂 2、金属试剂为硼试剂 各种官能团的兼容性大大提高 硼试剂易于合成，稳定性好
《有机材料合成技术》省精品课程
2、C-O键形成的偶联反应
金属催化偶联反应ppt课件
《有机材料合成技术》省精品课程
交叉偶联反应
《有机材料合成技术》省精品课程
偶联反应
1 Kumada 反应 2 Suzuki 反应 3 Stille 反应 4 Negishi 反应 5 基于硅试剂的Hiyama反应 6 碳-杂原子形成的偶联反应 7 酮的α-芳基化反应
Pd催化有机硅和有机卤代物或三氟甲磺酸酯等在诸 如F-、OH-之类活化剂存在下发生的交叉偶联反应 （无活化剂存在时金属的转移较难进行）。
《有机材料合成技术》省精品课程
《有机材料合成技术》省精品课程
§2.6 碳-杂原子形成的偶联反应
1、C-N键形成的偶联反应
《有机材料合成技术》省精品课程
《有机材料合成技术》省精品课程
[Ni]/R'X' =10-2~10-3 R‘X’： sp2碳的卤化物
《有机材料合成技术》省精品课程
反应机理：
《有机材料合成技术》省精品课程
§2.2 Suzuki偶联反应
Suzuki偶联反应：Pd催化下的有机硼烷和有机卤、三 氟磺酸酯等在碱存在下发生的交叉偶联反应。
1、利用零价钯作催化剂 2、金属试剂为硼试剂 各种官能团的兼容性大大提高 硼试剂易于合成，稳定性好
《有机材料合成技术》省精品课程
2、C-O键形成的偶联反应
Heck反应及金属催化偶联反应课件
Heck reaction
通常把在碱性条件下钯
催化的芳基或乙烯基卤代物 和活性烯烃之间的偶联反应 称为Heck反应。自从20世纪 60年代末Heck 和Morizoki独 立发现该反应以来,通过对催 化剂和反应条件的不断改进 使其的应用范围越来越广泛, 使该反应已经成为构成C-C 键的重要反应之一。另外， Heck反应具有很好的Trans 选择性
Mori, M.; Ban, K.; Tetrahedron 1977, 12, 1037
2. 分子内的Heck反应
2.1 生成烯基取代的反应
该类反应主要用于生成环外双键。环外双键是合 成上一大难题，该反应成功的应用具有重大意义。
目前已有合成的报道。
MeO O
OMe I
OMe
O N
NCO2Me
Pd(PPh3)4 (cat) NEt3 (12 eq)
O
OTBS
H OO
O 49%
O
（紫杉醇）
Danishefsky, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 2843
分子内Heck反应化生成环外双键
MeO O
OMe I
OMe
Pd(PPh3)4 , NEt3(12eq)
NO NCO2Me
MeCN, 80℃, 10h
MeO O
1
药明康德Pd催化的偶联反应MA070818精品PPT课件
在钯催化下，有机硼化合物与有机卤素化合物进行的 偶联反应，称之为Suzuki偶联反应，或Suzuki-Miyaura 偶联反应。
R1 BY2
+
R2 X
[P d ] base
R1 R2
BY2 = B(OR)2, 9-BBN, B(CHCH3CH(CH3)2) X = I, Br, Cl, OSO2(CnF2n+1), n = 0,1,4
4
1. 前 言
1.2 Suzuki反应的机理
Suzuki 偶联反应的催化循环 过程通常认为先是Pd(0)与卤代 芳烃发生氧化-加成反应生成 Pd(II) 的络合物，然后与活化 的硼酸发生金属转移反应生成 Pd(II)的络合物，最后进行还原 -消除而生成产物和Pd(0)。
5
1. 前 言
1.3 Suzuki反应的特点及研究方向
合成反应讲座(五)
Pd催化的偶联反应
化学合成部执行主任:
药明康德版权所有
1
内容简介
Pd 催化的偶联反应有较多类型，目前用途最广泛 的主要有以下三类:
1. Suzuki 反应 2. Heck 反应 3. Sonogashira 反应
2
第一部分： Suzuki 反应
3
1. 前 言
1.1 Suzuki反应的通式
8 9 %
B (O i-P r)2
偶联反应课件
PPT学习交流
14
Suzuki偶联反应的应用
普通操作 在水的存在下，加入催化剂、碱和有机溶剂，加热回流一段合理
的时间完成反应，但反应体系必须全程严格控制在无氧的环境下。
1.普通体系Suzuki偶联反应
PPT学习交流
15
Suzuki偶联反应的应用
2.大位阻芳基硼酸参与Suzuki偶联反应
收率低
解决措施：
PPT学习交流
10
Suzuki偶联优缺点
优点
1.反应对水不敏感； 2.可允许多种活性官能团存在； 3.可以进行通常的区域和立体选择性的反应； 4.硼试剂易于合成，稳定性好； 5.这类反应的无机副产物是无毒的且易于除去，可以保证其适用于 实验室且可以用于工业化生产。
缺点
氯代物（特别是空间位阻大的氯代物）及一些杂环硼酸反应难以进行。
4.杂环芳基硼酸参与Suzuki偶联反应
5.烷基硼酸参与Suzuki偶联反应
PPT学习交流
19
2、Heck反应
PPT学习交流
20
Heck反应
定义 通常把在碱性条件下钯催化的芳基或乙烯基卤代物和活性
烯烃之间的偶联反应称为Heck反应
反应通式
源自文库
特点： Heck反应具有很好的Trans选择性
PPT学习交流
D M F, 80℃
Ar CHO
Suzuki-Miyaura_偶联反应在医药工业上的应用课件PPT
Suzuki-Miyaura 偶联反应在 医药工业上的应用
韩硕 2014/10/21
2021/3/10
1
Suzuki-Miyaura Coupling
一、反应通式：
2021/3/10
2
二、反应机理
2021/3/10
3
三、Suzuki-Miyaura Coupling在医药工业中的应用实例 1. Boronic Acid and Aryl Chloride Coupling 2. Boronic Acid and Aryl Bromide Coupling 3. Boronic Acid and Aryl Iodide Coupling 4. Boronic Acid and Alkenyl Triflate Coupling 5. Borane and Aryl Halide Coupling 6. Borane and Alkyl Halide Coupling 7. Boronic Ester and Aryl Halide Coupling 8. Boronic Ester and Alkyl Halide Coupling 9. Borate Complexes
7
2. Boronic Acid and Aryl Bromide Coupling
1、Pd(PPh3)4催化，价格高，Pd残留 量大(40-80 ppm of Pd)。 2、 Pd/C易得，价格便宜，易清除。 3、 Pd/C (1.2mol%)，Na2CO3，1:1 MeOH/H2O ，reflux
韩硕 2014/10/21
2021/3/10
1
Suzuki-Miyaura Coupling
一、反应通式：
2021/3/10
2
二、反应机理
2021/3/10
3
三、Suzuki-Miyaura Coupling在医药工业中的应用实例 1. Boronic Acid and Aryl Chloride Coupling 2. Boronic Acid and Aryl Bromide Coupling 3. Boronic Acid and Aryl Iodide Coupling 4. Boronic Acid and Alkenyl Triflate Coupling 5. Borane and Aryl Halide Coupling 6. Borane and Alkyl Halide Coupling 7. Boronic Ester and Aryl Halide Coupling 8. Boronic Ester and Alkyl Halide Coupling 9. Borate Complexes
7
2. Boronic Acid and Aryl Bromide Coupling
1、Pd(PPh3)4催化，价格高，Pd残留 量大(40-80 ppm of Pd)。 2、 Pd/C易得，价格便宜，易清除。 3、 Pd/C (1.2mol%)，Na2CO3，1:1 MeOH/H2O ，reflux
最新Kumada偶联反应课件PPT
• 苏轼在书法美学思想方面强调笔墨寓意深刻，透露 出深厚的文人学养。追求含蕴丰富的意境。并能将 线条、文辞与意境完美结合起来。崇尚一种“清水 出芙蓉，天然去雕饰”的冲和淡远、自然萧散的艺 术风格。
谢谢观看！
• 此后，1975年 Murahashi 等将此反应拓展
至钯催化。
苏轼书法浅析
——苏轼书法， 到底好在哪里？
• 苏轼（1037年1月8日－1101年8月24日）， 字子瞻，又字和仲，号东坡居士，眉州眉山 （今四川眉山市）人，中国北宋文豪，“唐 宋八大家”之一。其诗，词，赋，散文，均 成就极高，且善书法和绘画，是中国文学艺 术史上罕见的全才，也是中国数千年历史上 被公认文学艺术造诣最杰出的大家之一。其 散文与欧阳修并称欧苏；诗与黄庭坚并称苏 黄，又与陆游并称苏陆；词与辛弃疾并称苏 辛；其画则开创了湖州画派。现存诗3900余 首，代表作品有《水调歌头·中秋》、《赤 壁赋》、《念奴娇·赤壁怀古》、【游山西 村】等
• 一：寓意深刻的笔墨
苏轼《黄州寒食诗帖》作于元丰五年（1802），那时苏轼因宋朝最 大的文字狱“乌台诗案”受新党排斥，贬谪黄州团练副使，在精神上感 到寂寞，郁郁不得志，生活上穷愁潦倒，在被贬黄州第三年的寒食节作 了二首五言诗：自我来黄州，已过三寒食。年年欲惜春，春去不容惜。 今年又苦雨，两月秋萧瑟。卧闻海棠花，泥污燕支雪。暗中偷负去，夜 半真有力，何殊病少年，病起头已白。春江欲入户，雨势来不已。小屋 如渔舟，蒙蒙水云里。空庖煮寒菜，破灶烧湿苇。那知是寒食，但见乌 衔纸。君门深九重，坟墓在万里。也拟哭途穷，死灰吹不起。
乌尔曼偶联反应CNPPT课件
二、乌尔曼反应---卤代苯与含氮杂环的反应
Stephen L. Buchwald JOC Vol. 72, No. 16, 2007 6190-6199
THANK YOU
SUCCESS
2019/7/23
4. ᵝ-酮酯 Weiliang Bao JOC 2007, 72, 3863-3867
Weiliang Bao JOC 2007, 72, 3863-3867
4.催化剂
5.
配体
N
CuI,18-crown-6,
H N
Br
K2CO3
+ Br 170℃,11h,under
nitrogen
N
N
H N
I
CuI, K2CO3
1,10-phenanthroline,
+
120℃,24h,under
I nitrogen，in toluene
N
二、乌尔曼反应---卤代苯与含氮杂环的反应
Wanzhi Chen Tetrahedron 64 (2008) 4254-4259
二、乌尔曼反应---卤代苯与含氮杂环的反应
Wanzhi Chen Tetrahedron 64 (2008) 4254-4259
二、乌尔曼反应---卤代苯与含氮杂环的反应
3. 邻菲罗啉类配体
Stephen L. Buchwald JOC Vol. 72, No. 16, 2007 6190-6199
suzuki偶联反应ppt课件
+
Z
B enzene, N a2C O 3/H 2O
Z
N. Miyaura, T. Yanagi, and A. Suzuki. Synth. Commun, 1981, 11(7), 513-519
学习交流PPT
3
Suzuki偶联反应的概念
Suzuki反应（铃木反应），也称作Suzuki偶联反应、 Suzuki-Miyaura反应（铃木－宫浦反应），是一个 较新的有机偶联反应，是在钯配合物催化下，芳 基或烯基的硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或 烯烃发生交叉偶联。
目前，Suzuki-Miyaura交叉偶联反应已逐渐成为现代 有机合成中关于碳-碳键的生成的最为有效的方法 之一 。
学习交流PPT
4
铃木章凭借研发“有机合成中的钯催化的交叉 偶联”与美国科学家理查德赫克、日本科学家 根岸英一共同获得2010年诺贝尔化学奖。
学习交流PPT
5
u
r
a
交
叉 偶
这是个普通的催化循环过程，主要包括三个步骤，
学习交流PPT
16
有机偏振发光材料
Br N
CnH2n+1Br OH NaH DMF
Br N
c
OCnH2n+1
R
R
Br
OH
CnH2n+1Br K2CO3/acetone
芳卤的偶联(Ullmann反应)课件
（2）氧化加成/ 还原消除机理：
C源自文库 X
Cu CuX
Cu
Cu
X
-CuX Cu
X
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
反应活性讨论
1）不同芳卤对反应的影响 进行偶联反应的芳卤的活性次序为：ArI>ArBr>ArCl，
卤素的邻位有吸电子的基团存在时，Ullmann反应活 性提高。 2）不对称二芳基化合物的合成 如采用两种活性相差较大的卤代芳烃进行偶联，则可以 得到满意的不对称芳基化合物。通常为了减少活泼芳 卤的自身对称偶联，可使用活性较低的氯化物或溴化 物。为了保证不活泼卤代芳烃能顺利反应，则可使用 碘代的芳烃。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
3) 分子内的Ullmann反应 分子内的Ullmann反应可以用来合成多环化合物，为了
使反应能够顺利进行，通常使用碘代芳烃，且其邻位 有吸电子基团。
OO
O
II C2H5
C2H5
Cu DMF,回流
OO O C2H5 C2H5
90%
卤代芳烃与α-氨基酸偶联得到N-
芳基-α-氨基酸
O
X
O
R
NH2
CuI DMA
OO
R N H
反应机理：
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
光催化自由基偶联反应
光催化自由基偶联反应
光催化自由基偶联反应是一种基于光催化技术的有机合成方法，通过光能激发催化剂产生活性自由基，进而实现两个自由基之间的偶联反应。这种反应通常具有高效、环保和条件温和等特点，因此在有机化学和药物化学等领域具有广泛的应用前景。
光催化自由基偶联反应的典型过程如下：
1. 光吸收：光催化剂吸收光能，使其从基态跃迁到激发态。
2. 激发态光催化剂产生活性自由基：光催化剂在吸收光能后，发生电子跃迁，形成活性自由基。
3. 自由基偶联反应：两个活性自由基相互结合，生成新的化学键。
4. 还原或氧化：光催化剂返回基态，同时伴随着还原或氧化反应。
5. 催化剂再生：光催化剂通过一系列反应再生，从而实现可持续催化。
在光催化自由基偶联反应中，光催化剂、底物和光源是关键因素。常
见的光催化剂包括过渡金属配合物、半导体材料和有机染料等。底物的选择通常取决于光催化剂的活性和反应条件。光源可以是紫外光、可见光或红外光，具体选择取决于光催化剂的吸收范围。
光催化自由基偶联反应在有机合成中的应用主要包括以下几个方面：
1. 碳碳键构建：通过自由基偶联反应，可以在缺电子芳环上引入烷基链，实现碳碳键的构建。
2. 碳氢键功能化：利用光催化自由基偶联反应，可以在碳氢化合物上引入官能团，如氮、氧、硫等。
3. 杂原子引入：通过光催化自由基偶联反应，可以在有机化合物中引入卤素、硼酸酯等杂原子。
4. 环化反应：光催化自由基偶联反应还可以应用于环化反应，如环氧化、环丙烷化等。
总之，光催化自由基偶联反应是一种具有广泛应用前景的有机合成方法，通过合理设计光催化剂和反应条件，可以实现高效、绿色和可控的化学转化。
suzuki偶联反应ppt课件
联 它们分别是：
的 反
（1）氧化加成（oxidative addition）
应 （2）转移金属化（transmetalation）
机 理
（3）还原消除（reductive elimination）
学习交流PPT
6
还原消除 转移金属化
氧化加成
氧化加成（控制步骤）， 反应的活性受芳环上取代 基性质、反应中所用的碱 的碱性、催化剂的价态、 配体以及所用的溶剂的影
9
偶 联 反 应 的 优 点
学习交流PPT
10
Suzuki反应中，卤代物的活性顺序为I＞Br＞Cl,因此在多卤代 物中存在明显的活性选择性：
T M S C 6 H 1 3
C 6 H 1 3 B (O H )2+I
C H 1 3 P d (0 )
碱 B r
T M S C 6 H 1 3
C 6 H 1 3 C H 3 B r
B O H + B r
C H 2 O HK 2 C O 3
O H
N
T H F
F
F
C H 2 O H N
O H
F
Br
B O H
Pd(dppf)Cl2
M eO 2C
F
N a2CO 3, D CM , reflux M eO 2C
Patent; U S2002/55631A 1(2002/05/09)
《金属催化偶联反应》课件
金属催化偶联反 应的应用
在有机合成中的应用
合成有机化合物：通过金属催化偶 联反应合成各种有机化合物
合成高分子材料：用于合成高分子 材料，如聚乙烯、聚丙烯等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
合成药物：用于合成药物分子，如 抗生素、抗肿瘤药物等
合成精细化学品：用于合成精细化 学品，如染料、香料等
在高分子合成中的应用
合成有机半导体材料：通过金属催化 偶联反应合成有机半导体材料，如有 机发光二极管、有机太阳能电池等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
制备纳米材料：通过金属催化偶联 反应制备纳米材料，如纳米碳管、 纳米金属等
合成生物材料：通过金属催化偶联 反应合成生物材料，如生物降解塑 料、生物医用材料等
在生物医学中的应用
金属催化偶联反应的氧化还原机理
氧化还原反应： 金属催化偶联 反应中，氧化 还原反应是主 要的反应类型。
电子转移：在氧 化还原反应中， 电子从一个原子 或分子转移到另 一个原子或分子， 形成新的化学键。
氧化剂和还原剂： 在氧化还原反应 中，氧化剂和还 原剂是重要的反
应物质。
氧化还原反应的 平衡：在氧化还 原反应中，氧化 剂和还原剂的浓 度会影响反应的
药物合成：用 于合成具有生 物活性的化合
物
基因编辑：用 于基因编辑技
偶联反应 课件
8
Ullmann reactions
Fritz Ullmann 1875–1939
Phenol, aniline were almost the earliest nucleophilic reagents … During the first 70 years of the 20th century, aryl-aryl bond formation mostly relied on reductive coupling reactions.
• • • •
Neutral conditions Excellent compatibility Sn: toxicity, waste High cost “Radical” Twist Vs “Radical” Recovery
Kosugi, M.; Migita, T. J. Organomet. Chem. 1973, 56, C11 Kosugi, M.; Migita, T. et al. Chem. Lett. 1977, 1423 Milstein, D.; Stille, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3636
6
Contents
• Introduction • The evolution of cross-coupling reactions
• The contributions from China
Ullmann reactions
Fritz Ullmann 1875–1939
Phenol, aniline were almost the earliest nucleophilic reagents … During the first 70 years of the 20th century, aryl-aryl bond formation mostly relied on reductive coupling reactions.
• • • •
Neutral conditions Excellent compatibility Sn: toxicity, waste High cost “Radical” Twist Vs “Radical” Recovery
Kosugi, M.; Migita, T. J. Organomet. Chem. 1973, 56, C11 Kosugi, M.; Migita, T. et al. Chem. Lett. 1977, 1423 Milstein, D.; Stille, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3636
6
Contents
• Introduction • The evolution of cross-coupling reactions
• The contributions from China
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
+ L
I CuI
CuILn + R Pd L Cu R
Sn X
NR2 NR2
R3SnCl
R3SnF
Fluoride anion Copper Effects Fouquet, E.; Pereyre,; M. Rodriguez, A. L. J. Org. Chem. 1997, 62, 5242
• • • •
Neutral conditions Excellent compatibility Sn: toxicity, waste High cost “Radical” Twist Vs “Radical” Recovery
Kosugi, M.; Migita, T. J. Organomet. Chem. 1973, 56, C11 Kosugi, M.; Migita, T. et al. Chem. Lett. 1977, 1423 Milstein, D.; Stille, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3636
Nobel Prize one day …
--- Anonymous • ……
4
Reaction Nomenclature
• The reaction of organometallic reagents with organic electrophiles in the presence of group 8–10 metal catalysts, notably Ni and Pd complexes. • This reaction is currently a popular method for a wide range of C-C, C-H, C-N, C-O, C-S, C-P, or C-M bond-forming processes.
FG= Br, CONR2, CN, CO2Et ...
Paul Knochel
Knochel, P. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 4414 Knochel, P. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4302
FR2 M KF, n-BuF, NaOH ... M= SiR(3-n)Xn ; X=Cl, F; Hiyama Si(OR)3 Tamao-Ito
Knochel, P.; Singer, R. D. Chem. Rev. 1993, 93, 2117
Boudier, A.; Flachsmann, F.; Knochel, P. Synlett 1998, 1438
20
Kosugi-Migita-Stille Reaction
John K. Stille
Knochel, P. et al. Tetrahedron Lett. 2001, 42, 5717
Martin, R.; Buchwald, S. L. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3844
18
Negishi Reaction
Ei-ichi Negishi
• Good functional group compatibility • Mild conditions • Facility in preparation • Water sensitive • Zn waste
8
Ullmann reactions
Fritz Ullmann 1875–1939
Phenol, aniline were almost the earliest nucleophilic reagents … During the first 70 years of the 20th century, aryl-aryl bond formation mostly relied on reductive coupling reactions.
Miyaura, N. Cross-Coupling Reactions: A Practical Guide. Springer: 2002. Steven, V. L.; Thomas, A. W. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5400.
5
The general catalytic cycle
Transmetalation
R M R ZnX M= Cu, Li, Mg, B, Cd, Hg ... ... ZnX2
பைடு நூலகம்
FG = CO2R, enoate, CN, enone, halide, (RCO)2N, (TMS)2Si, RNH, NH2, RCONH, (RO)3Si, (RO)2P(O), RS, RS(O), RSO2, PhCOS ... ...
22
Hiyama Reaction
Kumada, M. et al. Organometallics 1982, 1, 542
Tamejiro Hiyama
• Low toxicity • Easy prepartion • Amount of activator
Hatanaka, Y.; Hiyama, T. J. Org. Chem. 1988, 53, 918 Hatanaka, Y.; Hiyama, T. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 7793
6
Contents
• Introduction • The evolution of cross-coupling reactions
• The contributions from China
• Summary and outlook
7
The evolution of cross coupling reactions
• Easily available • Mild conditions • Excellent reactivity
Kohei Tamao
• Moisture sensitivity • Poor tolerance
17
Functionalized Organomagnesium
I FG MgX iPrMgBr / THF -40℃ -25℃ FG
Heck Reaction
11
The mechanism of Heck Reaction
12
The mechanism of Heck Reaction
13
The mechanism of Heck Reaction
14
The mechanism of Heck Reaction
15
Application
R X + R' m
catalyst [M]
R R'
X= I, Br, Cl, OTf, F, CN, OTs, OMs ... ... [M]= Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ru, Rh ... ...
m= Li (Murahashi) Mg (Kumada-tamao, Corriu) B (Suzuki-Miyaura) Si (Tamao-Kumada, Hiyama-Hatanaka) Sn (Migita-Kosugi, Stille) Zn, Zr (Negishi) Al (Nozaki-Oshima, Negishi) Cu (Normant) ... ...
OPSS Lectures:
Preactivation [M]
R R' R X
Reductive Elimination [M]
R R'
Oxidative Addition [M]
R X
m
X
m R'
Transmetalation
[M] = Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ru, Rh ... ... m = Li, Mg, B, Si, Sn, Zn, Zr, Al ... ...
99 In
2000 Hg
The confliction: reactivity and selectivity
Mg 1.2 Zn 1.6 Sn 1.8 Si 1.8 B 2.0
increasing reactivity, decreasing selectivity
Hassan, J.; Sevignon, M.; Gozzi, C.; Schulz, E.; Lemaire, M. Chem. Rev. 2002, 102, 1359
Powell, D. A.; Maki, T.; Fu, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 510
21
Echavarren, A. M. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 3962
L R Pd L Sn R [S] R' I NR2 NR2 FR' F Sn F
16
Kumada-Corriu-Tamao Reaction
Makoto Kumada
Robert J. P. Corriu
Tamao, K.; Kumada, M. et al. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 4374 Corriu, J. P.; Masse, J. P. Chem. Commun. 1972, 144 Murahashi, Shun- Ichi. et al. J. Organomet. Chem. 1975, 91, C39 Tamao, K. J. Organomet. Chem. 2002, 653, 23
• The organometallic reagents • The organic electrophiles • The catalysts
[M]
R R'
[M]
R X
• Use of new technologies
X-m
R-m
What can be translated to the transition metal complex?
Baba, S.; Negishi, E. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 6729 Negishi, E. et al. J. Org. Chem. 1977, 42, 1821 Negishi, E.; Van, H. D. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 3168 Negishi, E. Acc. Chem. Res. 1982, 15, 340
The true breakthrough
9
Introduction of organometallic reagents
1972 Mg 75 77 79 81 Li Sn B Cu 95 Ge 97 Mn
M=
1970 75 80 85 90 95 2000
76 Al, Zn, Zr
88 Si, Pb, Bi, Sb
19
Preparation of organozinc
Insertion of Zinc
R X
+
Zn
THF, 5-45℃
R
Zn
> 85%
X = I, Br ; R =alkyl, aryl, benzyl, ally
Iodine-Zinc Exchange
R I cat CuI Et2Zn R2Zn
The Evolution of Cross-Coupling Reactions
偶联反应
2010年诺贝尔化学奖
2
偶联反应的用途
3
Comments
• …until the discovery and development of cross-coupling reactions starting in the 1970s, there were no simple, general direct methodologies known for C-C formation between unsaturated species … --- Peter J. Stang • …total synthesis has benefited enormously from the palladium-catalyzed crosscoupling reactions… --- K. C. Nicolaou • … somebodies in this field would win the