实验室常用的几个反应机理必需掌握

Negishi偶联反应

偶联反应，也写作偶合反应或耦联反应，是两个化学实体（或单位）结合生成一个分子的有机化学反应。狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳-碳键形成反应，根据类型的不同，又可分为交叉偶联和自身偶联反应。在偶联反应中有一类重要的反应，RM（R = 有机片段, M = 主基团中心）与R'X的有机卤素化合物反应，形成具有新碳-碳键的产物R-R'。[1]由于在偶联反应的突出贡献，根岸英一、铃木章与理查德·赫克共同被授予了2010年度诺贝尔化学奖。[2]

偶联反应大体可分为两种类型：

•交叉偶联反应：两种不同的片段连接成一个分子，如：溴苯 (PhBr)与氯

)。

乙烯形成苯乙烯(PhCH=CH

2

•自身偶联反应：相同的两个片段形成一个分子，如：碘苯 (PhI)自身形成联苯 (Ph-Ph)。

反应机理

偶联反应的反应机理通常起始于有机卤代烃和催化剂的氧化加成。第二步则是另一分子与其发生金属交换，即将两个待偶联的分子接于同一金属中心上。最后一步是还原消除，即两个待偶联的分子结合在一起形成新分子并再生催化剂。不饱和的有机基团通常易于发生偶联，这是由于它们在加合一步速度更快。中间体通常不倾向发生β-氢消除反应。[3]

在一项计算化学研究中表明，不饱和有机基团更易于在金属中心上发生偶联反应。[4]还原消除的速率高低如下：

乙烯基－乙烯基 > 苯基－苯基 > 炔基－炔基 > 烷基－烷基

不对称的R-R′形式偶联反应，其活化能垒与反应能量与相应的对称偶联反应

R-R与R′-R′的平均值相近，如：乙烯基－乙烯基 > 乙烯基－烷基 > 烷基－烷基。

另一种假说认为，在水溶液当中的偶联反应其实是通过自由基机理进行，而不是金属－参与机理。

催化剂

偶联反应中最常用的金属催化剂是钯催化剂，有时也使用镍与铜催化剂。钯催化剂当中常用的如：四(三苯基膦)钯等。钯催化的有机反应有许多优点，如：官能团的耐受性强，有机钯化合物对于水和空气的低敏感性。

如下一些关于钴催化的偶联反应的综述，钯和镍介导的反应以及它们的应用

离去基团

离去基团X在有机偶联反应中，常常为溴、碘或三氟甲磺酰基。较理想的离去基团为氯，因有机氯化合物相对其他的这些离去基团更廉价易得。与之反应的有机金属化合物还有锡、锌或硼。

操作条件

虽然大多的偶联反应所涉及的试剂都对于水和空气极其敏感，但不可认为所有的有机偶联反应需要绝对的无水无氧条件。有些有机钯介导的反应就可在水溶液中，使用三苯基膦和硫酸制备的磺化膦试剂进行反应。[15]总体来讲，空气中的氧气能够影响偶联反应，这是因为大多这类反应都是通过不饱和金属络合物发生反应，而这些络合物都不满足18共价电子的稳定结构。

根岸偶联反应（Negishi coupling）是一个有机反应。反应中，有机锌试剂与卤代烃在镍或钯的配合物的催化下发生偶联，生成一根新的碳－碳键[1][2]：

其中，

•卤素X可以是氯、溴或碘，也可以是其它的基团，如三氟甲磺酰基或乙酰氧基，而基团R则可以是烯基、芳基、烯丙基、炔基或炔丙基（英语：

propargyl）；

•卤素X'同样可以是氯、溴或碘，R'则可以是烯基、芳基、烯丙基或者烷基；

•催化剂中的金属M可以是镍或者钯；

•配体L可以是三苯基膦，dppe，BINAP或者双(二苯基膦)丁烷（英语：chiraphos）。

用含钯催化剂时，通常产率较高，对官能团的耐受性也比较好。

反应以日本化学家根岸英一命名，根岸凭借此贡献得到了2010年诺贝尔化学奖

反应机理

在这个反应中具有催化活性的是零价的金属（M0）。反应整体上经过了卤代烃对金属的氧化加成、金属转移（英语：transmetalation）与还原消除这三步：

卤化烃基锌与二烃基锌都可以作为反应物。对模型化合物的研究发现，在金属转移一步中，前者会生成顺式的络合物从而能很快地发生还原消除的后续步骤，生成产物。而后者则会生成反式的络合物，必须经过缓慢的顺反异构体异构化过程[3]。

[编辑] 最新进展

Negishi偶联反应在最近的多个合成中有应用，包括从2-溴吡啶合成2,2'-联吡啶（所用的催化剂为四(三苯基膦)合钯(0)（英语：

tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)））[4]，从邻甲苯基氯化锌和邻位取代的碘苯（仍以四(三苯基膦)合钯(0)作催化剂）合成联苯衍生物[5]，以及从1-癸炔与(Z)-1-碘-1-己烯合成5,7-十六碳二烯[6]。

Negishi偶联还用于六(二茂铁)苯的合成，如下式所示[7]：

这个反应用六碘苯与双(二茂铁)锌为原料，以三(二亚苄基丙酮)二钯(0)（英语：tris(dibenzylideneactone)dipalladium(0)）作催化剂，在四氢呋喃中反应。产率仅为4%，这与芳环周围的位阻有关。

Negishi反应的一种最新的变化形式是先用2-氯-2-苯基苯乙酮1来氧化钯，生成含有OPdCl基团的钯配合物。该化合物随后发生双金属转移反应，接受分别来自有机锌试剂2和有机锡试剂3的两个烃基，如下式所示[8]：

Heck反应

Heck反应也被叫做Mizoroki-Heck反应，是由一个不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸盐）和一个烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的一个反应。其命名是因为其发现者、美国化学家R ichardF.Heck。

Heck反应图示

Heck反应所用的催化剂主要是含钯类化合物。所用的卤化物和三氟基甲磺酸盐是一类芳基化合物，甲苯基化合物和乙烯基化合物等。催化剂主要有氯化钯，醋酸钯，三苯基膦钯等。载体主要有三苯基膦，BINAP等。所用的碱主要有三乙胺，碳酸钾，醋酸钠等。

heck反应- 反应机理

从反应机理图示可以看出，Heck反应实质上是一系列围绕着催化剂钯的循环反应。

Heck反应机理图示