C-H Activation ppt课件

ppt课件
3
主要内容
1
经典的交叉偶联反应
2 通过C-H键活化实现交叉偶联
ppt课件
4
1. 经典的交叉偶联反应
2010年10月6 日，瑞典皇家科 学院宣布，美国 科学家理查德· 赫克和日本科学 家根岸荣一及铃 木章共同获得今 年的诺贝尔化学 奖。
这三名科学家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。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。
C-H Activation
ppt课件
1
当今碳氢活化领域的大牛
余金权 斯克利普斯研究所
Scripps
余金权教授是国际上C-H键活化领域最为活跃的 华人学者。他的研究领域主要为：C-H键活化研 究及其在新药研发和天然产物全合成领域的应用。 他在惰性C-H键的选择性活化和重组研究方面开 展了非常原创的工作，例如弱配位作用促进的金 属钯催化的C-H键活化、远程C-H键活化和不对 称催化的C-H键活化等。余金权教授已在Nature、 Science、 Nature Chemistry、JACS和ACIE等 国际著名期刊上发表100多篇学术论文，并获得 了Elias J. Corey Award（2014）、Raymond
ppt课件
5
Sonogashira 偶联反应
Suzuki偶联反应
Hiyama偶联反应
交叉 偶联
Heck偶联反应
Stille偶联反应
ppt课件
Negishi偶联反应
6
缺点及不足
有机卤化物及拟 卤化物在自然界 中并非广泛存在， 制备成本相对价 昂贵。
ppt课件
此类反应由于两 个反应物一般是 有机卤化物和有 机金属化合物， 产生的副产物较 多，不利于环境 友好。
碱 溶剂 其他添加剂
C-H Activation
ppt课件
15
• 1. 催化剂
ppt课件
16
• 钯催化剂：
Pd(OAc)2
PdCl2
PdCl2(MeCN)2
Pd(PPh3)4
Pd2(dba)3 Pd(TFA)2 Pd(OPiv)2
PdCl2(PPh3)2
Pd(dppf)Cl2
ppt课件
17
• 钌催化剂
C—S
C—Si C—B
键能（ 305
kJ/mol）
272
347
393
ppt课件 12
硝化 去磺化
NHAc 还原
NHAc 重氮化
NO2
NH2
传统过程
NHAc
HO3S
H
磺化
直接芳基化
NHAc N2
卤化
NHAc X
偶联
NHAc H
Pd(Ⅱ), Oxidant ArB(OH)2 or ArSi(OMe)3
[Ru(p-cymene)Cl2]2 ,RuH2(CO)(PPh3)3
ppt课件
18
• 铑催化剂
价格非常昂贵
RhCl(PPh3)3
RhCl(cod)2]2
ppt课件
19
• 2. 氧化剂
氧化剂主要作用是将低价态金属催化剂氧化为高价态，使
催化循环顺利进行
常用的氧化剂：
Ag盐：Ag2CO3, AgF, AgOAc, AgOTf, Ag2O,
and Beverly Sackler Prize in the Physical Sciences（2013）、ACS Cope Scholar Award （2012）、Mukaiyama Award（2012）等诸多 国际著名奖项.
ppt课件
2
施章杰 北京大学
当今碳氢活化领域的大牛
施章杰博士的课题组研究致力于过渡金属催化的惰性 化学键活化（C-H activation & C-O activation &）、 小分子活化以及氮气固定的研究工作。 在过去的十几年中，经典的贵金属催化的C-H活化已 取得很大进展,施章杰博士课题组在前人工作的基础 上对铁催化C-H活化构建C-C键方法进行了较为系统 的研究，先后实现了铁对苄位sp3C-H的活化，构建 不 同 类 型 的 C-C 键 ， 部 分 工 作 已 经 发 表 (Angew. Chem. Int. Ed. 2009 48 3817-3820 Chem. Commun. 2009 6002-6004.)。在相关研究中，该课题组还发现 并报道了铁催化剂可以彻底改变格式试剂与酯类化合 物的反应路径，让化学家们重新审视“古老”的格式 试剂的反应性。此项成果发表后受到了国内外同行的 广 泛 关 注 (J. Am. Chem. Soc. 2009 131 1465614657.)。
ppt课件
NHAc Ar
13
C-H键活化反应的基本类型
1
R1-H + R2-X
Cat. base
R1-R2
2
R1-H + R2-H
Cat. oxidant
R1-R2
3
R1-H + R2-M
Cat. oxidant
R1-R2
ppt课件
14
• C-H键活化反应的反应体系
催化剂 氧化剂 配体
反应体系
• 要形成碳碳键，最简单的途径，就是从C-H键 出发，但为什么在很长的一段时间内，这样的 想法一直没有实现呢？
ppt课件
9
Hydrocarbon ---Abundant
H
H
C H
H
H H H
C-H Activation
Energy Source
Energห้องสมุดไป่ตู้ Issue
Transition-Metal Catalysis
AgBF4
Cu盐：Cu(OAc)2, Cu(OTf)2, CuCl2
BQ(对苯醌), K2S2O8, TBHP(过氧化叔丁醇)
ppt课件
20
• 3. 配体
主要作用：与金属配位，稳定中间体。
膦配体：PPh3, PCy3, P(t-Bu)3, BINAP, dppm, X-Phos
7
2. 通过C-H键活化实现交叉偶联
选择C-H键的理由及可行性分析 C-H活化反应的基本类型 C-H活化反应反应体系介绍 C-H活化反应反应机理剖析 应用举例
ppt课件
8
选择C-H键的理由及 可行性分析
• 由于传统的交叉偶联反应在原子经济性，环境 友好方面具有一些不足之处，因此，很多人一 直在寻求一些更合适更简单的底物。
ppt课件
10
• 原因：C-H键的键能大， 不易被活化。
几种物质C-H键的键能
物质
甲烷
乙烯
乙炔
苯
键能（ 439.3 415.3 564.4 469.9
kJ/mol）
ppt课件 11
• 其他化学键的键能
化学键 C—Cl
键能（ 328
kJ/mol）
C—Br 276
C—N 305
C—O 326
化学键 C—P