2010年诺贝尔化学奖简介及在命题中的应用
2010年诺贝尔化学奖
2010年诺贝尔化学奖
2010年诺贝尔化学奖颁发给了理查·弗ェ尔－亨克尔和贝里·修
泽瓦尔德，以表彰他们在金属-有机框架（MOFs）领域的贡献。
理查·弗ェ尔－亨克尔是美国加州理工学院的教授，贝里·修泽
瓦尔德是美国加州大学洛杉矶分校的教授。
他们的研究工作在化学储能和气体储存方面有重要应用。
金属-有机框架（MOFs）是一种由金属离子和有机配体组成的晶体结构。
它们具有高表面积和可调理的孔隙结构，可以用于吸附和储存气体、催化反应和分离等应用。
弗尔－亨克尔和修泽瓦尔德在研究中合成了多种新型MOFs，
并对其性质进行了研究。
他们的工作为MOFs的应用提供了
新的可能性，并促进了该领域的发展。
获得2010年诺贝尔化学奖的理查·弗尔－亨克尔和贝里·修泽
瓦尔德的研究对于开发更高效的储能和气体储存技术具有重要意义，对于推动可持续发展有重要贡献。
2010年诺贝尔化学奖
2010年诺贝尔化学奖2010年诺贝尔化学奖是由瑞典皇家科学院授予了三位科学家的殊荣，他们分别是美国科学家理查德·海克、尤鲁斯·洛夫和尤尔根·科尔德霍夫。
他们因为他们对碳合成的研究而获得了该奖项。
这一研究对于现代化学的发展有着重要的影响，并为制造新的医药品和新材料提供了新的思路和方法。
这三位科学家的研究成果涉及到的是碳合成的领域。
碳素是构成生命体的基本元素，也是地球上大多数化合物的基础。
但在过去，合成碳合物的方法非常有限，仅限于使用高温和高压等条件下的复杂化学反应。
这种方法限制了合成碳素化合物的可行性。
海克、洛夫和科尔德霍夫的研究贡献在于他们开创了一种全新的合成碳素化合物的方法，这种方法被称为交叉偶联反应。
交叉偶联反应可以将两个不同的有机分子连接在一起，形成新的化合物。
这项研究的重要性在于，它极大地扩展了有机合成化学家的合成工具箱，提供了更多合成碳化合物的方法和途径。
交叉偶联反应的突破主要包含两个重要方面：第一是发现了一种有效的催化剂，这种催化剂能够促进有机分子之间的反应，使其在常温下进行；第二是成功地解决了反应中产生副产品的问题。
以往的反应过程中，副产品的产生往往会降低合成产物的纯度，而海克、洛夫和科尔德霍夫成功地开发出了一种催化剂，能够在反应中降低副产物的产生，提高产物的纯度。
交叉偶联反应为制造新的医药品和新材料提供了全新的思路和方法。
许多药物和材料的合成需要将不同分子连接在一起，以形成目标化合物。
交叉偶联反应能够提供灵活多样的合成途径，使得科学家们能够更加高效地合成目标化合物。
这一突破在医药领域具有重要的意义，可以加速新药的研发过程，并为药物治疗的革命提供了先决条件。
交叉偶联反应也为新材料的合成提供了重要的工具。
许多新型材料的合成需要通过将不同分子连接在一起，以形成具有特殊功能和性能的材料。
交叉偶联反应提供了一种快速、高效和可控的合成方法，可以合成一系列的高分子化合物，从而开辟了新的材料研究领域。
1980--2010年诺贝尔化学奖
1980--2010年诺贝尔化学奖1980---2009年1980保罗·伯格 (PauI Berg) 美国人 (1926-- )沃尔特·吉尔伯特 (Walter Gilbert) 美国人（1932--）美国斯坦福大学医学中心的生物化学教授保罗·伯格是世界上第一位操纵基因重组DNA 分子的学者，并由于开创了这一对人类未来极有影响的新领域，而荣获一九八O年诺贝尔化学奖。
此后，吉尔伯特的研究兴趣就完全转到用化学方法决定DNA 上核苷酸的序列，以及利用遗传工程学来制造胰岛素。
经过几年的悉心研究，他终于研制成一种直接决定DNA核苷酸的方法。
吉尔伯特是采用直读法原理来进行的，故又称为化学降解法。
这种方法是先利用化学反应把DNA裁剪成一系列不同长度的核苷酸片断，使它们的一端是相同的，并标明有放射性同位素，然后测定各个片断的长度和另一端的最后一个核苷酸，这样就可弄清楚DNA分子的结构。
这种方法每次可以测定台一百至二百个核苷酸的DNA的顾序。
如果将测过的所有片段再拼接起来，就可知道整个DNA大分子的结构。
这种方法的发明，不仅可使科学家准确测定DNA分子的结构，通过这种结构的测定，还可间接推断蛋白质的一级结构，从而纠正以前某些蛋白质结构分析中的错误。
这一贡献的意义是怎么估价也不会过高的。
因此他赢得了一九八O年诺贝尔化学奖。
1981罗尔德·霍夫曼 (Roald Hofmann) 美籍波兰人（1937--）福井谦一 ( Kenichi Fukin) 日本人（1918--）霍夫曼正是由于在分子轨道理沦上的贡献，光荣地获得一九八一年诺贝尔化学奖。
他是当今年轻有为的科学家之一。
他获奖时只有四十四岁，而他提出这一著名理论时仅二十八岁。
日本京都大学的福井谦一教授和美国康奈尔大学的罗尔德·霍夫曼教授共同获得了一九八一年诺贝尔化学奖。
值得指出的是，这两位获奖者都是运用现代物理学的基石——量子力学来解释分子是如何形成的科学家。
2010诺贝尔化学奖
2010诺贝尔化学奖简介2010年的诺贝尔化学奖于2010年10月6日宣布，该奖项颁发给了三位科学家：理查德·F·海兹、本杰明·E·库贝和阿尔德·A·海利，以表彰他们对偶氮芳烃化合物的重要发现及其应用的贡献。
获奖原因偶氮芳烃化合物的发现海兹、库贝和海利三位科学家的研究工作聚焦在偶氮芳烃化合物的合成和应用上。
他们在20世纪60年代和70年代探索了许多新颖的化学反应，并发现了许多有机合成方法。
然而，他们最重要的发现是实现了偶氮芳烃化合物的合成。
偶氮芳烃化合物在有机化学和生物化学领域具有广泛的应用。
它们是人造DNA和RNA的构成单位，并且在医药领域中也有重要的作用。
例如，许多抗癌药物和抗生素都是以偶氮芳烃化合物为基础合成的。
应用价值和意义这一发现使得科学家们能够合成更多的有机化合物，并深入研究它们在生物体内的作用机制。
由于偶氮芳烃化合物的结构稳定性和生物活性，它们已被广泛应用于医药领域和有机化学合成中。
通过研究偶氮芳烃化合物的生物活性，科学家们可以发现新的药物和化合物，提高现有药物的效果，同时也为新药的研究和开发提供了新的思路和方法。
获奖人简介理查德·F·海兹理查德·F·海兹，生于1941年，美国化学家。
他是斯坦福大学的教授，也是一名企业家。
他以其对合成有机化学的杰出贡献而著名。
他的研究聚焦于有机合成、药物化学和能源科学。
本杰明·E·库贝本杰明·E·库贝，生于1947年，美国化学家。
他毕业于哈佛大学和哥伦比亚大学，曾任教于哈佛大学。
库贝教授的研究兴趣主要集中在有机合成方法学、材料化学和催化反应领域。
阿尔德·A·海利阿尔德·A·海利，生于1955年，美国化学家。
他是宾夕法尼亚大学的教授，也是一名企业家和顾问。
他在完善和推广偶氮芳烃化合物的合成方法方面作出了重大贡献。
2000-2010年诺贝尔化学奖详解
2000年艾伦-J-黑格 (1936-)艾伦-J-黑格，美国公民，64岁，1936年生于依阿华州苏城。
现为加利福尼亚大学的固体聚合物和有机物研究所所长，是一名物理学教授。
获奖理由：他是半导体聚合物和金属聚合物研究领域的先锋，目前主攻能够用作发光材料的半导体聚合物，包括光致发光、发光二极管、发光电气化学电池以及激光等等。
这些产品一旦研制成功，将可以广泛应用在高亮度彩色液晶显示器等许多领域。
艾伦-G-马克迪尔米德 (1929-)艾伦-G-马克迪尔米德，来自美国宾夕法尼亚大学，今年71岁，他出生于新西兰，曾就读于新西兰大学和美国威斯康星大学以及英国的剑桥大学。
1955年，他开始在宾夕法尼亚大学任教。
他是最早从事研究和开发导体塑料的科学家之一。
获奖理由：他从1973年就开始研究能够使聚合材料能够象金属一样导电的技术，并最终研究出了有机聚合导体技术。
这种技术的发明对于使物理学研究和化学研究具有重大意义，其应用前景非常广泛。
他曾发表过六百多篇学术论文，并拥有二十项专利技术。
白川英树 (1936-)白川英树今年64岁，已经退休，现在是日本筑波大学名誉教授。
白川1961年毕业于东京工业大学理工学部化学专业，曾在该校资源化学研究所任助教，1976年到美国宾夕法尼亚大学留学，1979年回国后到筑波大学任副教授，1982年升为教授。
1983年他的研究论文《关于聚乙炔的研究》获得日本高分子学会奖，他还著有《功能性材料入门》、《物质工学的前沿领域》等书。
获奖理由：白川英树在发现并开发导电聚合物方面作出了引人注目的贡献。
这种聚合物目前已被广泛应用到工业生产上去。
他因此与其他两位美国同行分享了2000年诺贝尔化学奖。
2001年威廉·诺尔斯(W.S.Knowles) (1917-)2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里·夏普雷斯，以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩，三位化学奖获得者的发现则为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。
2010年诺贝尔奖简介
2010年諾貝爾獎簡介蔡蘊明譯於2010年十月七日(歡迎轉載，但請註明出處)本文譯自諾貝爾化學獎委員會公佈給大眾的新聞稿：/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/info_publ_eng_2010.pdf 若需要進一步的資訊，請至以下網頁點選：/nobel_prizes/chemistry/laureates/2010/Sciback_2010.pdfㄧ個化學家的強力工具對具有複雜結構的化學品之需求越來越高，人類需要新的藥物來治療癌症或阻止致命病毒在人體內的毀滅性破壞，電子產業正在尋找能放光的化學物質，農業則需要能保護作物的化學物質。
2010年的諾貝爾化學獎，賞給了一項工具，它以非常有效率的方式增進了化學家的能力，來滿足上述的需求，這項工具就是：鈀催化的交叉偶合反應。
在1980年代末期，在加勒比海的潛水夫取得了一種名為Discodermia dissoluta 的海綿，那是一種在33公尺的深處所找到的一種沒有眼睛、嘴巴、胃和骨頭的小生物。
頭一眼看去，它很原始，但由於無法躲避敵人，使得Discodermia dissoluta 以及其它的海綿精通了化學，它們具有令人稱奇的能力去製造巨大且複雜的化學分子，這些分子具有毒性而能讓它們避免其它的生物掠食。
研究者發現許多這類的毒物具有醫療效果，它們可作為抗生素、抗病毒或消炎的藥物。
例如初期的一些測試顯示，由Discodermia dissoluta 分離出的discodermolide 有機會在未來成為一個化療的藥物，在它許多的性質中，包括了在試管中可以阻止癌細胞的增生。
移除一個重要的障礙向前推進經過許多深入的研究，科學家已經證實了discodermolide如何與紫杉醇(Taxol，一個現在全球最常使用的抗癌藥物) 以相同的方式打敗癌細胞。
發現一個這麼有潛力的化學物質的確是非常令人雀躍的，但如果沒有2010年的諾貝爾獎所推崇的發現，discodermolide的故事可能就結束在那裡(圖一)，進展可能因為缺乏足夠的物質而停頓，因為不可能從這樣一個從加勒比海的深海中取得的微量物質，來發展成為有效的藥物。
2010诺贝尔化学奖简介
2010诺贝尔化学奖：“焊接”碳原子的艺术根岸英一、铃木章和理查德•海克像拼接玩具那样拼接碳原子75岁的根岸英一(Ei-ichi Negishi)、79岁的理查德•海克(Richard F. Heck)和80岁的铃木章(Akira Suzuki)。
他们在“钯催化交叉偶联有机合成反应”方面做出了创造性的贡献。
该研究成果已广泛应用于制药和电子元件制造领域。
美国特拉华大学退休教授理查德•海克是美国公民；在美国普渡大学任教的根岸英一和已从日本北海道大学退休的铃木章都是日本公民。
算上这两位新科获奖者，过去十年中已有9位日本籍科学家荣获诺贝尔奖，其中绝大部分是在日本本土完成获奖研究。
“曾经在这个领域耕耘并仍然健在的科学家中，这三位获得诺贝尔奖是众望所归的。
”北京大学教授施章杰对本刊记者说，“另外还有一些科学家也做出了杰出贡献，如熊田诚(Makoto Kumada)，遗憾的是他已经逝世。
”“这项研究成果最大的意义在于，只要涉及有机化学中含有苯环或双键化合物的合成，就可以使用这个方法，所以其适用范围非常广泛。
”湖南大学教授谭泽告诉本刊记者。
谭泽于1996年至2002年间在普渡大学攻读博士，导师正是根岸英一。
此后，他又以博士后的身份在根岸英一的团队里工作了四年。
施章杰也解释说，任何一个涉及有机合成的领域，必然会遇到碳原子相互连接问题。
要想制造出更多种类、具有更多功能的有机物，必须寻求更加方便、高效的碳碳构建新方法。
但这种偶联反应的原料本身都比较稳定，要想使之发生反应，连在一起形成碳碳单键是相当困难的。
施章杰说：“这就好比爬珠穆朗玛峰，显然珠峰之高超过一般人的体力范围，你要么打个隧道过去，要么有什么东西把珠峰变成几个类似香山的小山峰—在偶联反应中，钯催化剂恰好能做到后者。
”1972年，熊田诚在这方面的研究已经有所突破。
之后几年中，前述三位获奖者相继发表论文，报告了他们的突破性进展。
而他们也都有一个以各自名字命名的化学反应。
2010 诺贝尔 化学奖 graphene 石墨烯介绍
graphene知识扫盲ABC墨烯控制制备、结构表征与物性研究系列进展1. 石墨烯（graphene）是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构建其它维度碳质材料（如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨）的基本单元。
石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能，可望在高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域获得广泛应用。
由于其独特的二维结构和优异的晶体学质量，石墨烯蕴含了丰富而新奇的物理现象，为量子电动力学现象的研究提供了理想的平台，具有重要的理论研究价值。
因此，石墨烯迅速成为材料科学和凝聚态物理领域近年来的研究热点。
最近，中科院金属所沈阳材料科学国家（联合）实验室先进炭材料研究部成会明、任文才带领研究生在石墨烯的控制制备、结构表征与物性的研究方面取得了一系列新的进展，主要包括：（一） 可控制备出高质量石墨烯。
根据层数不同，石墨烯的电子结构会发生显著变化，因此实现石墨烯层数的可控制备十分关键。
与微机械剥离和外延生长方法相比，化学剥离是一种有望实现石墨烯低成本宏量制备的有效方法，但所制备的石墨烯大多为单层、双层和多层石墨烯的混合物。
基于对化学剥离方法制备石墨烯过程的分析，他们提出了利用石墨原料的尺寸与结晶度不同来控制石墨烯层数的策略，宏量控制制备出单层、双层和三层占优的高质量石墨烯（图1，Carbon（47 ( 2009) 493），被审稿人认为是“石墨烯研究和应用的重大进展”。
为了进一步提高化学剥离方法制备的石墨烯的质量，他们根据氢电弧放电反应温度高、可实现快速加热及原位还原的特点，采用电弧加热膨胀解理石墨以去除含氧官能团和愈合结构缺陷，进而提高了石墨烯的质量。
较普通快速加热方法，采用氢电弧方法制备的石墨烯的抗氧化温度提高了近100°C，导电率提高了近2个数量级，可达2*103S/cm2. 提出了表征石墨烯结构的新方法。
石墨烯表征方法的建立是对其结构进行快速有效表征、控制制备及应用的前提和基础。
诺贝尔奖2010 石墨烯
但也许正是这样的环境促使盖姆形成了特别的研究风格。他善于最大程度地利用手边的器材和知识，做出好的科学。获得诺贝尔奖之后，诺贝尔基金会的人跟他通电话，他说，他的实验“向人们展示了，你事实上不需要在哈佛或是剑桥，不需要在集纳了最聪明的人和最先进的设备的地方。你在设备上处于二三流的大学里……也能做出令人惊讶的东西”。“我希望，这作为一个案例能给年轻一代带来更多的激发，启示他们，不在最好的地方和最好的时间也照样能做出东西。”盖姆接着说。
盖姆的一天就是“工作、工作和工作”，而当诺贝尔基金会的人给诺沃肖洛夫打电话的时候，他的第一反应是请对方等一分钟，他先去把正在进行的实验停掉。
他们并不觉得枯燥，反而非常享受这样的工作。“我们只是试图对所有事情保持好奇，最重要的是玩得开心。”诺沃肖洛夫对电话的那一头说。他所说的“玩”当然指的是实验。盖姆有一个惯例，就是每周五的晚上会让大家做一些“疯狂”的实验，这些实验完全来自他们的奇思妙想，利用的也是随手可得的材料。
比如说，盖姆成功地将一只青蛙在磁场里悬浮了起来。他把这个实验写成论文发表在一份物理学期刊上，然后就因此在2000年获得了“搞笑诺贝尔奖”。他还曾让蜘蛛侠的照片登上严肃的学术期刊：他研究了壁虎掌纹的微结构，据此做出了类似的粘性胶条。他把胶条粘在一个蜘蛛侠玩偶的手掌上并将玩偶粘挂在玻璃板上，拍下照片插放在他为此研究撰写的论文中，然后发表在《自然·材料科学》上。
2004年，盖姆和诺沃肖洛夫新玩出的花样——石墨烯——发表在《科学》杂志上。这是一种科学家曾经认为不会存在的二维物体，它不但是人们获得过的最薄的物质，也是最坚固的物质。它几乎完全透明，导热性好。人们预计石墨烯将来有可能应用在各种新鲜的电子设备上。
钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介
钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介1. 概述2010年，日本化学家中岛昌也和美国化学家赫克托·范多斯特尔因在有机合成领域做出的杰出贡献而获得诺贝尔化学奖。
其中岛昌也和范多斯特尔的研究成果涉及钯催化的交叉偶联反应，这一研究成果对有机合成领域产生了深远的影响。
2. 钯催化的交叉偶联反应的重要性钯催化的交叉偶联反应是一种重要的有机合成方法，它可以有效地将两种不同的有机物分子通过碳-碳键的形成连接在一起。
这种方法具有较高的选择性和效率，被广泛地应用于药物合成、农药合成、化学品合成等领域，对有机化学研究和工业生产具有重要意义。
3. 钯催化的交叉偶联反应的突破在20世纪70年代以前，有机合成领域的研究主要依赖于传统的化学方法，但这些方法往往需要使用大量的试剂和产生大量的副产物，效率较低。
钯催化的交叉偶联反应的突破，使得有机合成的效率大大提高，同时减少了有机化合物的废弃物产生。
4. 钯催化的交叉偶联反应的原理钯催化的交叉偶联反应的原理主要是在钯催化剂作用下，通过活化有机物中的卤素原子，使其与另一种有机物中的碱性碳原子发生键合。
其中岛昌也和范多斯特尔通过在反应条件、催化剂设计等方面的深入研究，使得钯催化的交叉偶联反应可以适用于更多的有机物种，提高了反应的广泛性和适用性。
5. 钯催化的交叉偶联反应的应用钯催化的交叉偶联反应在有机合成、药物合成、材料科学等领域都有广泛的应用。
通过该方法，可以高效合成复杂的有机分子，提高有机合成的效率和选择性，为新药物的研发提供了重要的手段和技术支持。
6. 结语钯催化的交叉偶联反应因其在有机合成领域的重要性和广泛的应用价值，成为2010年诺贝尔化学奖的得主。
有机合成领域的研究者们在钯催化的交叉偶联反应的基础上，不断拓展和深化研究，为有机合成的发展和创新做出了重要贡献。
该方法的突破性和影响力将继续推动有机合成领域的发展，并为人类社会的繁荣和进步做出更多贡献。
钯催化的交叉偶联反应的重要性不仅在于其高效、高选择性的特点，还在于其对环境的友好性。
钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介
①②博士研究生 , ③博士 , ④教授 , 南京大学化学化工学院 , 南 京 210093
关键词 钯催化 偶联反应 诺贝尔化学奖
2010 年 10 月 6 日 , 瑞典皇家科学院宣布将 2010 年诺贝尔化学奖授予美国科学家 Richard F .Heck , 日本科学家 Ei-ichi Negishi 和 Akira Suzuki。 这三名科学家是因为在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究而获 奖 。它为化学家提供了一款精致的工具来合成复杂的有机分子 。 这一成果广泛应用于制药 、电子工业和先进材料等 领域 。 笔者对钯催化交叉偶联反应领域作了粗浅的介绍 , 以期起到抛砖引玉之作用 。
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1 早期研究
有机合成化学制 造出的这几 千万种新的 物质绝大 多数都是以碳原子为 主来构建的 。 为了制 备结构更复 杂 、功能更强大的新型材料 , 就要想办法通过各种化学 反应将碳原子连接在 一起 。 然而碳原子本 身是十分稳 定的 , 在化学反应中并不活 泼 , 所以就得想办法来激活 碳原子 , 让它 更容易 参与反 应并 与其 他碳 原子连 接起 来 ,逐步 形成 更 高层 次 的碳 基 骨架 。1912 年 , 法 国人 Grignard 因发明有机镁试剂(格 氏试剂)而 荣获诺贝尔 化学奖 , 可以说是碳基活化史上的第一个里程碑 。随着 时代的发展 , 人们对碳基的研究愈加深入 。在研究的前 期 ,要么无法活化碳基 , 化合物难于参加反应 ;要么使碳 原子过于活 跃 , 虽然 能有效 地制 造出 很多 简单的 有机 物 ,但要是合成复杂分子却有大量的副产物生成 。正如 大家所知 , 在有机合成操 作中提纯是一项繁琐的工 作 。 H eck , Negish i 和 Suzuki 等人 通过实验 发现 , 当 碳原子 和钯原子连接在一 起 , 会形成一种“ 温和” 的碳钯键 , 在 这里钯既活跃了碳基 , 又使 其不至于过于活泼 , 然后又 可以把别的碳原子吸引过来 , 这样使得两个碳原子距离 拉近 , 容易成 键而 偶联 起来 。在 这里 钯原 子就相 当于 “ 媒人”的作用 , 只需使用 催化剂就行 。 所以“ 钯催化交 叉偶联反应”就 是一款精致 的工具 , 让化学 家得以像艺 术家一样来雕刻和拼接类似积木的模块(小的基团), 构 筑令人叹为观 止的艺术品(有机复杂 分子)。 与此同时 还避免了过多不必要副产物的生成 。
2010年度诺贝尔化学奖
获奖理由：“有机合成中钯催化交叉偶联”研究
学术贡献
• 他们在“钯催化交叉偶联反应”研究领域作出了杰出贡献， 其研究成果使人类能有效合成复杂有机物。
• 为制造复杂的有机材料，需要通过化学反应将碳原子集合 在一起，但碳原子非常稳定，不易发生化学反应，采用钯 催化解决该问题的一个思路是使碳活化。
Heck反应
• 20世纪70年代，Heck和Mizoroki独立开发了如下 类型反应
H3C CH3 + COOCH3
I Pd(OAc)2, PPh3 DMF, 90 oC, 24 h
H3C CH3
COOCH3
Heck, R. F. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 5518 Heck, R. F.; Nolley, J. P.Jr J. Org. Chem. 1972, 37, 2320. Mizoroki, T.; Mori, K.; Ozaki, A. Bull. Chem. Soc. 1971, 44, 581.
Ei-ichi Negishi (根岸荣一 )
总引： 14300；他引：7349；H因子：61
• 日本人，1935年出生于中国长春 (75岁) • 1958年从东京大学毕业后进入帝人公司 • 1963年在美国宾夕法尼亚大学获得博士学位 • 现任美国普渡大学教授
Akira Suzuki (铃木章)
ZnCl
+ I
OMe
Cl2Pd(PPh3)2/(i-Bu)2AlH (1:2) 85%
OMe
R X + R' ZnX
Pd Cat.
X = Cl, Br, I, OSO2CF3
R R' + ZnX2
2010年诺贝尔化学奖钯金属偶联催化
反应局限性
Negishi 偶联反应对于氯代化合物的反应活性往往很低Negishi偶联反应常用的 催化剂仍然是钯催化剂,由于其价格较为昂贵,因此发展并完善更为廉价高效且具 有高转化效率的铁、钴等催化剂有待于更进一步探索与研究。
○ 【2】A. Suzuki, "Carbon-carbon bonding made easy","The Royal Society of Chemistry",2005 ○ 【3】R.F. Heck, Arylation, methylation, and carboxyalkylation of olefins by group VIII metal
福布莱特计划下领取奖学金,往宾夕法尼亚大学留学。 1963年获得博士学位,指导教授为 Allan R. Day。
Negishi反应
Pd催化有机锌与有机卤代物、三氟磺酸酯等之间发生的交叉 偶联反应,称为Negishi反应。
Negishi反应机理
Born
September 12, 1930, Miikawa, Hokkaido, Japan
抗肿廇药Discodermolide中的诺贝尔奖
Cross-coupling Reactions 钯金属催化的交叉偶联反应
钯催化下的 C-C单键生成的反应被广泛运用 于合称合成天然产物和生物活性物质的主要 分子结构， 还被运用于工业化生产结构新颖 的化合物和新药物。
解读2010年诺贝尔化学奖
解讀2010年諾貝爾化學獎蔡蘊明於2010年十月十一日(歡迎轉載，但請註明出處)今年的諾貝爾化學獎表彰的是一種有機合成技術的發現，由於這牽涉到較高層次的化學知識，不是那麼普眾化的，即使修過大學的基礎有機化學也不見得能理解其影響，因此會有一些人問道，這真是那麼重要的技術而值得拿諾貝爾獎嗎？答案是，真的極為重要，而且這個獎給得其實晚了點。
但這樣的問題促使了我在翻譯完今年諾貝爾獎委員會公佈給大眾的新聞稿之外，決定再做一點對此課題的介紹。
化學家有一種能力是別的領域如物理、材料或生物學家等等不易擁有的，那就是合成化學分子的能力。
記得有一陣子很多系所改名，我們幾位教授閒聊時開玩笑說“或許化學系也應該改名為「分子建築學系」，搞不好聯考排名會往上拔升”這雖然是對現況的一點反諷，但不無道理。
物理學家著重在物性，以今年的物理獎為例，得獎者取得石墨烯的方式是一種物理的剝離方式。
生命科學家研究生命現象，所研究的分子大半多是生命體已經製造出來的化合物，他們主要在研究那些分子到底在生命現象中扮演何樣的角色。
化學家在這些領域裡具有一種優勢，那就是他們可以針對原理及需求，設計一些化合物並在試管中製造出來，以改進原有的性能。
當科學家發現某種物質具有某些有意思的物理性質時，化學家會去研究這種物質的性質與其分子結構的關係為何，一旦掌握了其機理，化學家就會針對其結構做一些修飾，使得該特性更為彰顯。
對於疾病亦是如此，當生命科學家瞭解了一個疾病在分子層次的病因時，是藥學家或化學家去合成一些分子來醫治。
一個成功的藥被開發出來時，它能救的生命可以是百萬或是千萬以上，絕不是一個單純的醫生能做到的。
可惜現在台灣在藥學系有一個現象，許多學生進藥學系只為了拿一張藥劑師執照，那只需要知道藥理即可，較辛苦但更重要的藥物研發較少人願意從事。
許多從生命體內得到的物質，常只能取得微量，要進一步研究其性質則有賴化學家來合成。
從上述我的說明，希望現在大家了解了合成化學分子的能力是很重要而獨特的。
【历届诺贝尔奖得主(十一)】2010年化学奖
化学奖美国科学家理查德·海克（RichardF,Heck）、伊智根岸(Ei-ichiNegishi)和日本2010诺贝尔化学奖得主科学家铃木彰(AkiraSuzuki)因在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究获奖。
钯催化的交叉偶联是今天的化学家所拥有的最为先进的工具。
这种化学工具极大地提高了化学家们创造先进化学物质的可能性，例如，创造和自然本身一样复杂程度的碳基分子。
碳基(有机)化学是生命的基础，它是无数令人惊叹的自然现象的原因：花朵的颜色、蛇的毒性、诸如青霉素这样的能杀死细菌的物质。
有机化学使人们能够模仿大自然的化学，利用碳能力来为能发挥作用的分子提供一个稳定的框架，这使人类获得了新的药物和诸如塑料这样的革命性材料。
这一成果广泛应用于制药、电子工业和先进材料等领域，可以使人类造出复杂的有机分子。
理查德·赫克理查德·赫克，美国人，1954年在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校获得博士学位。
随后，他进入瑞士苏黎世联邦工学院进行博士后阶段的学习，后又进入美国特拉华大学工作并于1989年退休。
2010年获得诺贝尔化学奖人物简介理查德·赫克，美国科学家。
1952年和1954年，他分别在加州大学洛杉矶分校取得理学学士和博士学位，指导教授是化学家绍尔·温施泰因。
完成博士后之后，他前往瑞士苏黎世联邦理工学院，不久后又回到加州大学洛杉矶分校。
1957年，他开始在位于特拉华州城市城市威尔明顿的赫克力士公司工作。
在那里期间，他的研究屡出成果，使得他在1971年进入特拉华大学的化学与生物化学系就职。
他在特拉华大学一直工作到1989年退休。
赫克[1]1989年从特拉华大学退休后，仍为那里的化学与生物化学系名誉教授。
特拉华大学自2004年起，将一个讲师职位以赫克的名字命名。
2006年，赫克获赫尔伯特·C·布朗创新合成方法研究奖。
获诺贝尔奖理查德·赫克2010年10月6日，瑞典皇家科学院宣布，美国科学家理查德·赫克和日本科理查德·赫克学家根岸荣一和铃木章共同获得今年的诺贝尔化学奖。
有机化学反应2010诺贝尔奖
1
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10 6 2010
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赫 克 ， 日 本 科 学 家 根 岸 英 一 和
家 获 得 年 诺 贝 尔 化 学 奖 。 美
月 日 宣 布 ， 两 名 日 本 科 学 家
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有机合成反应，钯作为催化剂，两分子的有机 反应物通过形成两个钯－碳键，碳被组装在钯原子上， 这就使两个碳原子离得较近；靠近使两个碳原子 进一步形成C-C单键。
3
4
1，合成天然产物和生物活性物质的主要分子结构 例如来自于箭毒蛙科皮肤的毒素，高效的抗癌药物
2，运用于工业化生产结构新颖的化合物和新药物
例如工业化生产抗炎药奈普生，抗哮喘药物舒利迭
5
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解读2010年诺贝尔化学奖
解读2010年诺贝尔化学奖蔡蕴明于2010年十月十一日(欢迎转载，但请注明出处)今年的诺贝尔化学奖表彰的是一种有机合成技术的发现，由于这牵涉到较高层次的化学知识，不是那么普众化的，即使修过大学的基础有机化学也不见得能理解其影响，因此会有一些人问道，这真是那么重要的技术而值得拿诺贝尔奖吗？答案是，真的极为重要，而且这个奖给得其实晚了点。
但这样的问题促使了我在翻译完今年诺贝尔奖委员会公布给大众的新闻稿之外，决定再做一点对此课题的介绍。
化学家有一种能力是别的领域如物理、材料或生物学家等等不易拥有的，那就是合成化学分子的能力。
记得有一阵子很多系所改名，我们几位教授闲聊时开玩笑说“或许化学系也应该改名为「分子建筑学系」，搞不好联考排名会往上拔升”这虽然是对现况的一点反讽，但不无道理。
物理学家著重在物性，以今年的物理奖为例，得奖者取得石墨烯的方式是一种物理的剥离方式。
生命科学家研究生命现象，所研究的分子大半多是生命体已经制造出来的化合物，他们主要在研究那些分子到底在生命现象中扮演何样的角色。
化学家在这些领域里具有一种优势，那就是他们可以针对原理及需求，设计一些化合物并在试管中制造出来，以改进原有的性能。
当科学家发现某种物质具有某些有意思的物理性质时，化学家会去研究这种物质的性质与其分子结构的关系为何，一旦掌握了其机理，化学家就会针对其结构做一些修饰，使得该特性更为彰显。
对于疾病亦是如此，当生命科学家了解了一个疾病在分子层次的病因时，是药学家或化学家去合成一些分子来医治。
一个成功的药被开发出来时，它能救的生命可以是百万或是千万以上，绝不是一个单纯的医生能做到的。
可惜现在台湾在药学系有一个现象，许多学生进药学系只为了拿一张药剂师执照，那只需要知道药理即可，较辛苦但更重要的药物研发较少人愿意从事。
许多从生命体内得到的物质，常只能取得微量，要进一步研究其性质则有赖化学家来合成。
从上述我的说明，希望现在大家了解了合成化学分子的能力是很重要而独特的。
钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖获奖工作介绍
2011年第31卷 有 机 化 学V ol. 31, 2011 * E-ma i l: nxwang@ma i l.iReceived December 9, 2010; revised and accepted March 10, 2011.·学术动态·钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖获奖工作介绍王乃兴(中国科学院理化技术研究所 北京 100190)摘要 钯催化的交叉偶联反应是非常实用的合成新方法. 文章给出了Heck 反应、Negishi 反应和Suzuki 反应的概念, 对其反应机理作了详细的说明, 并对其在复杂化合物和天然产物全合成中的应用作了评价. 关键词 钯催化; Heck 反应; Negishi 反应; Suzuki 反应Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions —Introduction of Nobel Prize in Chemistry in 2010Wang, Naixing(Technical Institute of Physics and Chemistry , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190)Abstract Palladium-catalyzed cross-coupling reactions provide chemists with a more precise and efficient new methodologies. The concepts of the Heck reaction and Negishi reaction as well as Suzuki reaction are given, the reaction mechanisms are proposed, and applications of these reactions in the total synthesis of natural products are commented.Keywords palladium-catalyzed; Heck reaction; Negishi reaction; Suzuki reaction2009年10月6日, 瑞典皇家科学院宣布, 美国科学家Richard F. Heck(理查德 赫克)、日本科学家Ei-ichi Negishi(根岸英一)和Akira Suzuki(铃木章)共同获得今年的诺贝尔化学奖. 美国教授Richard F. Heck, 1931年出生于美国的斯普林菲尔德, 1954年在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校获得博士学位. 随后他进入瑞士苏黎世联邦工学院从事博士后研究, 后在美国特拉华大学任教, 于1989年退休. Richard F. Heck 现为特拉华大学名誉教授. Ei-ichi Negishi 教授是日本人, 1935年出生于中国长春, 1958年从东京大学毕业后进入帝人公司, 1963年在美国宾夕法尼亚大学获得博士学位, 现任美国普渡大学教授. Akira Suzuki 也是日本人, 1930年出生于日本北海道鹉川町, 1959年在北海道大学获得博士学位, 随后留校工作了一段时间. 1963年到1965年, Akira Suzuki 在美国普渡大学从事了两年的博士后研究工作. Akira Suzuki 于1973年任北海道大学工学系教授, 现在是北海道大学名誉教授.钯催化的交叉偶联反应是一种可靠而又实用的工具, 对有机合成具有长久和深远的影响力, 该反应得到了合成化学工作者的普遍应用.笔者于2004年在《有机反应——多氮化物的反应及有关理论问题(第二版)》的第4.13节中列举了5个较新的人名反应[1], 其中有Heck 反应、Negishi 反应和Suzuki 反应. 对其定义分别为: Heck 反应是钯催化下, 不饱和有机卤化物或三氟磺酸酯与烯烃进行的偶联反应. Negishi 反应是钯催化下的不饱和有机锌试剂和芳基或乙烯基卤化物等进行偶联的反应. Suzuki 反应是钯催化下不饱和有机硼试剂和芳基或乙烯基卤化物等进行偶联的反应. 这是钯催化的交叉偶联反应的基本概念. 最初的Suzuki 反应还需要在无氧无水的条件下来进行, 后来发展的一些反应条件已经无需无氧无水操作了.这几种钯催化的交叉偶联反应机理不尽相同, 对机1320有 机 化 学 V ol. 31, 2011理的说明也不止一种, 一些可能的机理对研究生也较难接受. 如Heck 反应, 即使一些已经出版的专门论述人名反应的专著也较为简略[2,3] Heck 本人最先提出的Heck 反应机理是应该接受的.1 反应机理1.1 Heck 反应机理目前关于Heck 反应机理描述较多, 但一些机理过于简单, 一些机理的描述很难让有机化学家接受. 笔者认为Jutand 等[4]最近在Heck 反应的专门著作中总结的Heck 反应机理最为贴切和容易接受(Scheme 1). 这个详细的反应过程实际上是Heck 首先建议的.Scheme 1理解各步过程并不困难. 关键是整个机理中左下角画箭头处, 表示出一个负氢迁移过程, 双键上的电子是由钯直接提供的.Heck 反应的机理主要分为四个步骤:(1)氧化加成. 上式催化循环的第一步是芳基卤和Pd(0)的氧化加成, Titton 报道的芳基卤和Pd 0(PPh 3)4的作用支持了氧化加成步骤的机理, Titton 还报道了芳基卤活性次序: ArI ＞ArBr ＞＞ArCl.(2)烯烃插入. 氧化加成给出反式的σ芳基Pd(II)卤化物ArPdXL 2, 脱去一个PPh 3配体后与烯烃配位, 再经过烯的顺式插入, 得到σ烷基Pa(II)卤化物[5,6], 读者可以参照上述催化循环机理图.(3) β负氢消除. 上述催化循环机理图中的σ烷基Pa(II)卤化物有一个C —C 键内旋转, 结果使得β氢原子(与sp 3碳原子相连)和Pd 原子处于顺式位置, 接着产生了顺式的β负氢消除. 这个顺式的β负氢消除反应会是一个可逆的过程.(4)还原消除. 钯催化的偶联反应产物(与芳基直接相连的烯烃衍生物)游离产生以后, H —Pd(II)的卤化物再经过一个可逆还原消除过程, 再生出具有催化活性的Pd(0)的络合物. 碱性的辅助催化剂通过粗灭产生的卤化氢, 促使还原消除过程向Pd(0)络合物催化剂方向移动.Heck 不仅发现了这个钯催化的偶联反应, 而且对其机理做出了透彻的阐述. Heck 提出的氧化加成、烯烃插入、β负氢消除、还原消除这四个主要步骤在实验中都得到了证实. β负氢消除是一个重要过程, 钯提供了一对电子形成了双键. 最近认为β负氢消除通过一个顺式消除过程. 实际上Heck 反应不能仅看作交叉偶联反应, 它只是偶联反应一种.机理中涉及一些不同的Pd(0)和Pd(II)的中间体, 这些中间体的结构和活性依靠实验条件, 钯催化剂可以是Pd(0)的络合物, 如Pd(PPh 3)4, 可以是Pd(OAc)2等. 当Pd(OAc)2作为催化剂时, 需要加入1,3-二(二苯基膦基)丙基(dppp), 首先形成Pd(OAc)2(dppp), 再得到离子型络合物Pd 0(dppp)(OAc)－ [7], Pd 0(dppp)(OAc)－分解得到Pd(0)络合物Pd(dppp). 1.2 Suzuki 反应机理笔者[8]曾研究过Suzuki 反应, 利用苯硼酸和2,2'-二溴-5,5'-二噻吩通过催化量的金属钯络合物Pd(PPh 3)4进行交叉偶联反应(Eq. 1).当时采用的反应条件还是无氧无水操作[8], 产物熔点是145 ℃, 产率为51%.笔者在文献的基础上[9～11], 提出了一个离子型的反应机理, 该论文发表在一个国外化学期刊上[8]. 该反应可能的机理由三个主要步骤完成的: (a)氧化加成; (b)硼试剂参与; (c)还原消除.(1)氧化加成. 反应过程中, Pd(0)被加到有机卤化物中间, 有机卤化物中的碳原子通过极性转换由原来荷正电变为荷负电, 钯原子被氧化为Pd(II) (Scheme 2). 氧化加成的过程是速率决定步骤, 反应中, 有机卤化物的活性按卤原子如下次序递减: I ＞Br ＞＞C.N o. 8王乃兴：钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖获奖工作介绍1321Scheme 2(2)硼试剂参与. 接着, 硼试剂中的C —B 键异裂, 碳原子荷负电, 形成的芳基负离子与钯正离子结合为ArPdAr', 而游离出来的卤离子(X －)与硼正离子配位得到XB(OH)2 (Eq. 2).(3)消除反应. 最后是还原消除过程, 钯有机物分解, 形成新的C —C 键, 金属钯游离出来, 再与PPh 3络合, 再生出活性钯催化剂Pd(PPh 3)4, 完成了催化过程.Scheme 3笔者在当时研究苯硼酸和2,2'-二溴-5,5'-二噻吩通过Pd(PPh 3)4催化进行的交叉偶联反应, 发现该反应采用弱碱Ba(OH)2作为辅助催化剂比其它强碱反应快, 收率高, 甚至用碳酸钾代替Ba(OH)2也往往引起副产物增加. 笔者采用了甲醇和甲苯(V ∶V ＝1∶1)的混合溶剂. 就溶剂效应而言, 甲醇溶剂对反应有利. 在反应过程中的氧化加成阶段, 甲醇产生的烷氧基负离子MeO －能够置换配位在钯上的卤负离子, 容易生成ArPdOR 中间体(Scheme 4).Scheme 4RPdOMe 的形成被认为是一个重要的中间体, 曾被分离得到过[12,13]. 1.3 Negishi 反应机理笔者曾制备了有机锌试剂[8], 采用一锅反应方法, 利用溴锌苯和2,5-二溴噻吩通过催化量的金属钯络合物Pd(PPh 3)4进行交叉偶联反应(Scheme 5).Scheme 5与Suzuki 反应相比, 利用Negishi 反应合成目标化合物, 产率没有Suzuki 反应高[8,14].Negishi 反应的机理与Suzuki 反应非常类似, 也是通过氧化加成、有机锌试剂(亲核试剂)参与和还原消除的三个主要步骤进行的, 下面用离子反应历程作以描述(Eq. 3, Schemes 6, 7):(1)氧化加成Scheme 6(2)有机锌试剂参与(3)消除反应Scheme 7Pd(0)游离出来, 再与PPh 3络合再生出催化剂Pd(PPh 3)4, 完成了催化循环.另外需要说明的是, 交叉偶联反应有许多种, 一些虽然没有得到诺贝尔化学奖, 但应用价值还是比较高, 例如Songashira 反应. Sonogashira 反应是钯配合物催化的卤代芳烃或者卤代烯烃与末端炔烃的交叉偶联反应, 它是一种合成芳炔、烯炔和炔酮等化合物的有效方法. 其反应如Eq. 4.Sonogashira 反应的本质是PdCl 2与CuI 复合催化剂催化末端炔烃与碘、溴代芳或者烯烃的交叉偶联反应. 2007年发表在Chem. Rev.上的Sonogashira 反应机理, 说明了铜盐作为助催化剂的过程, 是一个容易接受的机理(Scheme 8)[15].铜盐作为助催化剂的作用一些文献也作了报道[16]. 近年来Sonogashira 反应的应用报道较多, 读者可以参考相关文献[17～19].2 结束语Heck 反应、Negishi 反应和Suzuki 反应, 代表了钯催化的交叉偶联反应的最高成就, 反应非常新颖独特,1322有机化学V ol. 31, 2011Scheme 8确实在有机合成方法学的最前沿取得了重大突破, 这些原创性的成就卓有建树, 这些新方法首先在有机合成领域得到了普遍应用, 对发展有机合成的策略和技巧产生了长久和深远的影响.人类健康对特效新药的发展不断提出更高的要求, 天然产物作为先导药, 在这方面寄托了人们的无限期望[20]. 近年来, 海洋天然产物的生物医学活性引起了人们的高度重视. 海绵、珊瑚以及海洋微生物的次生代谢的天然产物, 结构新颖而活性显著, 已经成为人们挖掘具有自主知识产权的创新先导抗肿瘤等新药的战略新领域. 人工全合成这类复杂的化合物和天然产物对人类来说是一种艰难的挑战, Heck反应、Negishi反应和Suzuki反应的新方法无疑在这方面会发挥出巨大的作用.近年来, 围绕Heck反应、Negishi反应和Suzuki反应, 化学家发展了一些新的反应方法和条件, 如Ni代替Pd进行催化的交叉偶联反应. Iyer等[21]报道了Cu催化(CuI催化剂)的Heck反应, 相对Pd和Ni催化剂更为经济. 最近, Darcel等[22]报道了Fe催化的Suzuki反应, 产率较高. Nakamura等[23]不久前报道了Fe催化的Negishi 反应, 产物收率高且有立体专一性. 反应条件已经从开始需要无氧无水操作到现在可以在水相反应体系中进行. Chao等[24]报道了在水合溶剂中进行Suzuki反应的研究结果, 产物能够获得中等以上的收率. Bach等[25]在Tetrahedron的一篇文章中(其参考文41), 对笔者关于Suzuki反应和Negishi反应的报道作了一些介绍. 相信以后还会有一些新的关于催化的交叉偶联反应的研究论文不断发表出来.Heck不仅开创了著名的Heck反应, 而且他提出的有机化学反应机理也非常之透彻和精到, 可见他的有机化学之功底和对该方法的深刻的理解. 可是, Heck在完成Heck反应研究之后, 一度连科研经费都没有, 甚至不得不离开科学界. 笔者刚在德国应用化学刊物(Angew. Chem. Int. Ed. 2010,49, 2092)看到一篇关于德国合成化学教授H. Kunz的作者介绍, H. Kunz教授列出了他的五篇文章, 其中第二篇文章发表在Tetrahedron 上, 第三篇发表在Synthesis上. 笔者在中国科学院研究生院为硕博连读生讲授“有机反应”专业课, 学生对Heck反应、Negishi反应和Suzuki反应的兴趣非常浓厚. 希望年青一代的学者, 通过研究和借鉴Heck反应、Negishi反应和Suzuki反应, 提升我国在有机合成方法学方面的整体水平.在这篇简介文章结束时, 笔者再介绍几篇关于钯催化的交叉偶联反应的代表性综述文章. 一篇是Suzuki本人1995年在Chem. Rev.上的综述[26], 希望有兴趣的读者参阅. 另外3篇对相关钯催化的交叉偶联反应最新进展作了详细综述[27～29], 希望读者特别是青年学者能够继续深入学习和掌握这一研究领域. 最近, Suzuki和Negishi[30～31]还分别发表了他们的诺贝尔化学奖获奖演说. 就在这篇文章付印之际，作者又读到了一篇最新的关于非对映选择性的Negishi反应的论文, 该方法为此类反应的立体控制开拓了又一个新生面[32]. References1 Wang,N.-X. Organic Reac tions—The Reac tion of Polyni-trogen Compounds and Some Theoretic Questions, 2nd ed., Chemical Industry Press, Beijing, 2004, pp. 165～171 (in Chinese).(王乃兴, 有机反应—多氮化物的反应及有关理论问题(第二版), 化学工业出版社, 北京, 2004, pp. 165～171.)2 Li, J. J. Name Reactions, Springer, New York, 2006, p. 285.3 Kürti, L.; Czakó, B. Strategic Applications of Named Reac-tions in Organic Synthesis, Elsevier Academic Press, 2005, p. 196.4 Jutand, A. In The Mizoroki-Hec k Reac tion, Ed.: Oestreich,M., Wiley, United Kingdom, 1999, pp. 1～5.5 Dieck, H. A.; Heck, R. F. J. Am. Chem. Soc.1974, 96, 1133.6 Ziegler, C. B.; Heck, R. F. J. Org. Chem. 1978, 43, 2941.7 Kozuch, S.; Shaik, S.; Jutand, A.; Amatore, C. Chem. Eur. J.2004, 10, 3072.8 Wang,N.-X. Synth. Commun. 2003, 33, 2119.9 Anderson, C. B.; Burreson, B. J.; Michalowski, J. T. J. Org.Chem. 1976, 41, 1990.10 Zask, A.; Helquist, P. J. Org. Chem. 1978, 43, 1619.11 Aliprantis, A. O.; Canary, J. W. J. Am. Chem. Soc. 1994,116, 6985.12 Yoshida, T.; Okano, T.; Otsuka, S. J. Chem. Soc., DaltonTrans. 1976, 993.13 Grushin, V. V.; Alper, H. Orgnometallics1993, 12, 1890.14 Wang,N.-X. Chin. . Chem. 2004, 24, 350 (in Chi-N o. 8 王乃兴：钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖获奖工作介绍1323nese).(王乃兴, 有机化学, 2004, 24, 350.)15 Chinchilla, R.; Nájera, C. Chem. Rev. 2007, 107, 874.16 Doucet, H.; Hierso, J. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46,834.17 Gelman, D.; Buchwald, S. L. Angew. Chem., Int. Ed. 2003,42, 5993.18 Saha, D.; Dey, R.; Ranu, B. C. Eur. J. Org. Chem. 2010,6067.19 Karpov, A. S.; Merkul, E.; Rominger, F.; Müller, T. J. J.Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 6951.20 Harmata, M. Strategies and Tac tic s in Organic Synthesis,Elsevier, Oxford, 2010.21 Iyer, S.; Ramesh, C.; Sarkar, A.; Wadgaonkar, P. P. Tetrahe-dron Lett. 1997, 38, 8113.22 Bźziera, D.; Darcela, C. Adv. Synth. Catal. 2009, 351, 1732.23 Hatakeyama, T.; N akagawa, N.; N akamura, M. Org. Lett.2009, 11, 4496.24 Cho, S. Y.; Kang, S. K.; Ahn, J. H.; Ha, J. D.; Choi, J. K.Tetrahedron Lett. 2006, 47, 5237.25 Schröter, S.; Stock, C.; Bach, T. Tetrahedron2005, 61,2245.26 Norio Miyaura, N.; Suzuki, A. Chem. Rev. 1995, 95, 2457.27 Roglans, A.; Pla-Quintana, A.; Moreno-Mañas, M. Chem.Rev. 2006, 106, 4622.28 Martin, R.; Buchwald, S. L. Acc. Chem. Res. 2008, 41,1461.29 Denmark, S. E.; Regens, C. S. Acc. Chem. Res. 2008, 41,1486.30 Suzuki, A. Angew. Chem., Int. Ed.2011, 50, 6723.31Negishi, E. Angew. Chem., Int. Ed.2011, 50, 6738.32 Seel, S.; Thaler, T.; Takatsu, K.; Zhang, C.; Zipse, H.;Bernd, F.; Straub, B. F.; Mayer, P.; Knochel, P. J. Am. Chem.Soc. 2011, 133, 4774.(Y1012093 Li, L.)。
2010年诺贝尔化学奖简介及在命题中的应用
2010年诺贝尔化学奖简介及在命题中的应用
江合佩
【期刊名称】《高中数理化》
【年(卷),期】2011(000)001
【摘要】@@ 2010年10月6日,瑞典皇家科学院授予美国科学家理查德·F·赫克、日本科学家根岸英一和铃木章2010年度诺贝尔化学奖,表彰他们在"有机物合成过程中把催化交叉偶联"取得的巨大成就.
【总页数】2页(P63-64)
【作者】江合佩
【作者单位】福建省厦门市湖滨中学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介 [J], 肖唐鑫;刘立;强琚莉;王乐勇
2.钯催化交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖成果介绍 [J], 杨发丽;刘克文;杨光
3.2009年诺贝尔生理学或医学奖和诺贝尔化学奖简介 [J],
4.从富兰克林精神看2010年诺贝尔物理、化学奖 [J], 张昱
5.核糖体结构与功能简介——2009年诺贝尔化学奖简介 [J], 朱海英
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2010年诺贝尔化学奖简介及在命题中的应用科学前沿
在劳力上劳心，是一切发明之母.事事在劳力上劳心，变可得事物之
真理.
陶行知
福建江合佩
2010年10月6日，瑞典皇家科学院授予美国科学家理查德F赫克、
日本科学家根岸英一和铃木章2010年度诺贝尔化学奖，表彰他们在有机
物合成过程中钯催化交叉偶联取得的巨大成就.化学奖评审委员会说，三
人的研究成果向化学家们提供精致工具，大大提升合成复杂化学物质的可
能性.1972年赫克率先发现借助钯催化，不用高温和高压，碳原子间可以
相互接近至可以发生反应的距离,1977年根岸英一和1979年铃木章分别
对这一理论作出补充，把研究范围扩大到更多有机分子，三位科学家创制
了迄今所能使用的最复杂工具之一.
碳原子化学性质不活泼，不愿相互结合.怎么让这些懒洋洋的碳原子
活跃起来，好将它们凑作一堆?一百多年前人们已经想到办法，法国科学
家格林尼亚发明了一种试剂，利用镁原子强行塞给碳原子2个电子，使碳
原子变得活跃.但这样的方法在合成复杂大分子的时候有很大局限，人们
不能控制活跃的碳原子的行为，反应会产生一些无用的副产物.在制造大
分子的过程中，副产物生成得非常多，反应效率低下.赫克、根岸英一和
铃木章通过实验发现，用钯作为催化剂可以解决这个问题.钯原子就像媒
人一样，把不同的碳原子吸引到自己身边，使碳原子之间的距离变得很近，容易结合也就是偶联，而钯原子本身不参与结合.这样的反应不需要把碳
原子激活到很活跃的程度，副产物比较少，更加精确而高效.这一技术让化学家们能够精确有效地制造他们需要的复杂化合物.目前钯催化交叉偶联反应技术已在全球的科研、医药生产和电子工业等领域得到广泛应用.
作为一个发展中的大国，我们必须清醒地认识到:21世纪国与国之间的竞争说到底还是人才之间的竞争，而对于一个国家来说创新人才的培养至关重要.因此应该好好抓住诺贝尔化学奖这个非常好的教学资源，帮助学生拓宽视野，开阔思路，激发学生的创造愿望，培养学生的创新能力.基于此，设计了如下几。
道习题:
1考查化学反应速率和化学平衡
例1美国科学家理查德F赫克、日本科学家根岸英一和铃木章获得2010年度诺贝尔化学奖，表彰他们在有机物合成过程中钯催化交叉偶联利用做出的杰出贡献.我国清华大学李耀华教授利用其原理发现如下有机反应:。
CHC3
CH3
OH
C
CH+
BrX
Pd(PPh2)2Cl2/PPh2/CuI
N(C2H5)3
CHC
C
C
X
CH3
OH
(该反应为放热反应，且所有反应物和产物都为液态)
下列措施可以提高反应速率的是().升温,增大压强,增大生成物的浓度,增加催化剂的活性,减小反应物的浓度,增大反应物接触面积.
A!
;B!;C!;
D!
本题主要是考查影响化学反应速率的因素.
升温、增加催化剂的活性的实质都是增加单
位体积活化分子百分数，增加碰撞几率，可以提高化学反应速率；增大反应物接触面积既可以增加活化分子的碰撞几率，也可以提高化学反应速率；增大压强，主要针对的是气体参加的反应，对液体和固态反应没有任何影响.
答案B.
例2 日本科学家Suzuki 因为发现有机物合成过程中钯催化交叉偶联利用获得2010年度诺贝尔化学奖，其反应方程式为:
Sucuki 偶联反应:
63
科学前沿
人生的旅途，前途很远，也很暗.然而不要怕，不怕的人的面前才有路.
鲁迅
(已知在某反应中R为CH3,R为CH2CH3,X为
Cl，该反应为放热反应,150时放出热量为Q)
该工艺中，其主反应在超声波并有催化剂存在下进行:
(1)该反应所用的催化剂是(填写名称)，该反应150时的平衡常数200时
的平衡常数(填大于小于或等于).
(2)已知CH 3Cl(g)+CH 3CH 2B(OH )2(l) CH 3CH 2CH
3(g )+BCl(OH )2(l); H =-Q kJ mol -1，该热化学反应方程式的意义是.
(3)该反应达到平衡的标志是().
Av(CH3Cl)正=v(CH3CH2CH3)逆;
B容器中气体的平均分子量不随时间而变化;
C容器中气体的密度不随时间而变化;
D 容器中气体的分子总数不随时间而变化(4)在一个固定容积为10L
的密闭容器中充入0 20m ol CH 3Cl 和0 20mo l CH 3CH 2B (OH )2,1m
in 后达到平衡，测得容器中含CH 3CH 2CH 30 18mol，则v (CH 3Cl)=。
mo l L -1 m in -1.
若继续通入0 20m ol CH 3Cl 和0 20mo l CH 3CH 2B(OH )2，则平
衡移动(填向正反应方向、向逆反应方向
或不).
(1)通过题目提供的信息可知，该反应所用的催化剂是钯；该反应为
放热反应，因此升
高温度，平衡向吸热反应方向移动即逆反应方向移动，平衡常数K
减小，因此150 时的平衡常数大于200 时的平衡常数;(2)在本题中热化
学方程式表示的意义是在150 时,1mo l CH 3Cl 气体和1mo l CH 3CH 2B (OH )2液体完全反应生成1mo l CH 3CH 2CH 3气体和1mo l BCl(OH )2
液体时放出的热量为Q kJ;(3)对于一个反应，判断其是否达到化学平衡，主要看各组分的浓度是否变化,B 、D 就是其具体表现形式;(4)本题可以
通过3步法求出CH 3CI 达到平衡时的浓度，然后根据单位时间的浓度变
化求出其反应速率，因此本题答案为3 3 10-5；判断平衡向哪个方向移动，可以通过比较Q 与K 的大小来做。
出评价，通过计算可知Q<K，因此平衡向正反应方向移动.
答案 (1)钯，大于;(2)在150 时,1mol CH 3Cl 气体和1mol CH 3CH
2B(OH )2液体完全反应生成1mo l CH 3CH 2CH 3气体和1m ol
BCl(OH )2液体时放出的热量为Q kJ;(3)B 、D;(4)3 3 10-5，向正反应方向.2 考查有机化学知识。
例3我国清华大学教授李耀华根据2010年诺贝尔化学奖获得者美国科学家理查德F赫克、日本科学家根岸英一和铃木章的钯催化交叉偶联发现了一种重要的有机化合物分子M,M的结构为:
HO(CH3)2CCC
OCH3
有关该有机物的下列说法中，不正确的是().
AM的分子式为C12H14O2;
B 1mo l M 可以和1m ol 金属钠反应产生22 4
L氢气;
C 1m ol M 可以和6mol
氢气发生加成反应;DM可以和乙酸发生酯化反应
本题考查的是有机物分子式的书写以及官
能团的反应特点.M只有1个羟基，因此
1m ol M 可以和1m ol 金属钠反应生成0 5mol 氢气.
答案B.
例4美国科学家理查德F赫克、日本科学家根岸英一和铃木章获得2010年度诺贝尔化学奖，表彰他们在有机物合成过程中钯催化交叉偶联利用作出的杰出贡献，利用其原理可合成M，结构为:
HO(CH3)2CCC
F
下列叙述正确的是().
AM的相对分子质量是179;
B 1m ol M 最多能与2mo l Br 2发生反应;
CM与足量的乙酸溶液发生反应时，所得有机产物的化学式为
C13H14O2F;
D 1mo l M 中C 、H 、O 质量比为
1321116
本题主要考查有机化学基础知识.通过分析
可知,M 的相对分子质量为190;M 有1个碳碳三键和4个邻位，因此可以和6m ol 发生反应;M 与足量的乙酸溶液发生反应时，所得有机产物的化学式为C 14H 14O 2F;1m ol M 中C 、H 、O 质量比为132 11 16.
答案D.。