氧化偶联反应的最新研究进展
有机合成中的氧化反应研究
有机合成中的氧化反应研究氧化反应在有机合成中扮演着重要的角色。
通过氧化反应，可将有机分子转化为具有更高氧化状态的产物，从而实现合成目标。
本文将介绍氧化反应的相关概念、机制和应用。
一、氧化反应概述氧化反应是指有机物中碳原子氧化态提高的反应过程。
氧化反应可以通过增加氧原子数量或减少氢原子数量来实现。
氧化反应常涉及到氧化剂的使用，如氧气、过氧化氢、高价铬酸盐等。
氧化反应可分为强氧化反应和弱氧化反应两类。
强氧化反应是指使有机物完全氧化为二氧化碳和水的反应。
这种反应常使用高价氧化剂，如过氧化氢（H2O2）、高价铬酸盐等。
强氧化反应具有选择性较差、反应剧烈的特点。
弱氧化反应是指有机物中碳原子氧化态提高的反应，但不至于完全氧化。
这类反应中常使用催化剂或次氯酸盐等弱氧化剂。
弱氧化反应具有反应温和、选择性好的特点。
二、氧化反应机制氧化反应的机制多种多样，不同氧化剂的作用机理也有所不同。
以下是氧化反应常见的机理之一：1. 氧化剂直接转移氧源：氧化剂直接转移氧原子给有机物，形成含氧中间体，经过一系列的转化最终得到氧化产物。
2. 自由基中间体参与反应：氧化剂通过与底物发生氧化还原反应，产生自由基或隐存自由基，自由基与底物发生进一步反应，形成中间体，最终得到氧化产物。
3. 高价过渡态参与反应：氧化剂与底物反应生成高价过渡态，然后该过渡态再与底物反应，形成中间体，最终产生氧化产物。
三、氧化反应的应用氧化反应在有机合成中有广泛应用。
以下是氧化反应的一些常见应用：1. 合成酮和醛：氧化反应可将二级醇氧化为酮，一级醇氧化为醛。
常用的氧化剂有高价铬酸盐（如Jones试剂）、PCC、Swern氧化剂等。
2. 制备羧酸和羧酸衍生物：氧化反应可将一些醛、酮、醇等氧化为羧酸或酸衍生物。
常用的氧化剂有高价铬酸盐、高锰酸钾等。
3. 氧化脱硫反应：一些有机化合物中的硫原子可通过氧化反应与氧结合，生成氧化硫产物。
这类反应通常使用过氧化氢等氧化剂。
Negishi反应的研究及发展应用
Negishi反应的研究及发展应用摘要：近年来，Negishi 偶联反应已经成为有机合成化学和催化化学领域的热点，在天然产物、高分子材料、功能材料和液晶材料的合成及医药生产中得到了广泛应用。
在此，本文将综述Negishi偶联反应的研究.发展.应用。
关键词：Negishi反应研究发展应用research Progress and application in Negishi Cross-coupling ReactionsAbstract:in recent years,Negishi coupling reaction has become a hot spot in the field of organic synthesis and the catalysis。
and has been widely applied in natural products, high polymer materials, the synthesis of functional materials ，liquid crystal materials and medicine production. herein, t h e l a t e s t research o f t h e Negishi coupling reaction. development.and their applications are reviewed.Key words: Negishi coupling reaction, research, development application一．前言：Negishi 反应是2010年诺贝尔化学奖获得者日本科学家Ei-ichi Negishi（根岸英一，2010年诺贝尔奖得主）于1977年发现的，指的是钯催化下的不饱和有机锌试剂和芳基或乙基卤化物等进行的偶联反应。
如今，Negishi 反应在其本人与其他有机化学家的研究下已经广泛应用于天然产物的全合成中。
Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应催化剂研究进展
２０１５年３月第２３卷第３期 工业催化ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＣＡＴＡＬＹＳＩＳ Ｍａｒ．２０１５Ｖｏｌ．２３ Ｎｏ．３综述与展望收稿日期：２０１４－０９－３０；修回日期：２０１４－１１－２５ 基金项目：内蒙古自治区高等学校科学研究项目（ＮＪＺＹ１１０３４）；内蒙古自治区重大基础研究开放课题（２０１３０９０２）作者简介：郭晓燕，１９８９年生，在读硕士研究生，研究方向为多相催化。
通讯联系人：徐爱菊，教授，硕士研究生导师。
Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应催化剂研究进展郭晓燕，徐爱菊 ，王 奖，贾美林，照日格图（内蒙古师范大学化学与环境科学学院，内蒙古自治区绿色催化重点实验室，内蒙古呼和浩特０１００２２）摘 要：Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应是典型的碳碳键偶联反应，反应合成的联苯类化合物是重要有机化工原料，应用前景广阔。
初期采用均相Ｐｄ催化剂，不能重复利用，工业化生产受到限制。
改用多相Ｐｄ催化剂催化反应，需要添加剂导致产物分离困难。
多相Ａｕ催化剂适用性受到限制，反应底物局限于碘代芳烃，双金属催化剂在催化活性与选择性方面均有较好的优势。
综述Ｕｌｌｍａｎｎ－ｔｙｐｅ偶联反应中均相Ｐｄ催化体系、多相Ｐｄ催化体系、多相Ａｕ催化体系以及多相双金属催化体系催化剂的研究进展，阐述反应机理，并对Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应研究进行展望。
关键词：催化化学；Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应；Ｐｄ催化剂；Ａｕ催化剂；双金属催化剂ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８ １１４３．２０１５．０３．００２中图分类号：Ｏ６４３．３６；ＴＱ４２６．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８ １１４３（２０１５）０３ ０１７２ ０６ＲｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒＵｌｌｍａｎｎＣｏｕｐｌｉｎｇＲｅａｃｔｉｏｎｓＧｕｏＸｉａｏｙａｎ，ＸｕＡｉｊｕ，ＷａｎｇＪｉａｎｇ，ＪｉａＭｅｉｌｉｎ，ＢａｏＺｈａｏｒｉｇｅｔｕ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｒｅｅｎＣａｔａｌｙｓｉｓ，Ｈｏｈｈｏｔ０１００２２，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｌｌｍａｎｎｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ，ａｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆＣ—Ｃｂｏｎｄｃｏｕｐｌｉｎｇ，ｉｓｕｓｅｄｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｔｈｅｂｉａｒｙｌｓ．Ｂｅｉｎｇｃｒｕｃｉａｌｏｒｇａｎｉｃｃｈｅｍｉｃａｌｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｓｅｃｏｍｐｏｕｎｄｓｈａｖｅｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓ ｐｅｃｔｓ．Ｉｎｔｈｅｅａｒｌｙｄａｙｓ，ｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓＰｄｃａｔａｌｙｓｔｓｃｏｕｌｄｎｏｔｂｅｕｓｅｄｒｅｐｅａｔｅｄｌｙａｎｄｔｈｅｉｒｃｏｍｍｅｒｃｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗａｓｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ．Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｐａｌｌａｄｉｕｍｃａｔａｌｙｓｔｓｃａｔａｌｙｚｅｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｓｅｐａ ｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆａｄｄｉｔｉｖｅｓ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｇｏｌｄｃａｔａｌｙｓｔｓｉｓｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄａｎｄｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｕｂｓｔｒａｔｅｓａｒｅｃｏｎｆｉｎｅｄｔｏａｒｙｌｉｏｄｉｄｅｓ．Ｎｅｖｅｒｔｈｅｌｅｓｓ，ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃｃａｔａｌｙｓｔｓｈａｖｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｃａｔａｌｙｓｔｓｙｓｔｅｍｓｆｏｒＵｌｌｍａｎｎｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｓ，ｓｕｃｈａｓｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｐａｌｌａｄｉｕｍ，ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｐａｌｌａｄｉｕｍ，ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｇｏｌｄａｎｄｂｉｍｅｔａｌｌｉｃｃａｔａｌｙｓｔｓａｎｄｐｏｓｓｉｂｌｅｃａｔａｌｙｔｉｃｐａｔｈｗａｙｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆＵｌｌｍａｎｎｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｓａｒｅｏｕｔｌｉｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｔａｌｙｔｉｃｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；Ｕｌｌｍａｎｎｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎ；ｐａｌｌａｄｉｕｍｃａｔａｌｙｓｔ；ｇｏｌｄｃａｔａｌｙｓｔ；ｂｉｍｅｔａｌｌｉｃｃａｔａｌｙｓｔｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８ １１４３．２０１５．０３．００２ＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：Ｏ６４３．３６；ＴＱ４２６．８ Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ａ ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１００８ １１４３（２０１５）０３ ０１７２ ０６ １９０１年，ＵｌｌｍａｎｎＦ等［１］发现两分子卤代芳烃发生碳碳键偶联生成联苯类化合物，之后该反应被Copyright ©博看网. All Rights Reserved. ２０１５年第３期 郭晓燕等：Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应催化剂研究进展 １７３ 命名为经典Ｕｌｌｍａｎｎ偶联反应。
suzuki反应的研究和应用进展
Suzuki反应的研究和应用进展李健摘要：近年来suzuki偶联反应在有机合成中体现出了越来越重要的作用，也是有机合成研究的热点。
本文综述了该反应的研究和应用进展。
关键词：suzuki反应，研究，应用Abstract:In recent years, the Suzuki coupling reaction incarnates more and more important role in organic synthesis research. And it is one of the central issues of organic synthesis. In this paper the latest study of the Suzuki coupling reaction and their applications are reviewed.Key words: Suzuki coupling reaction, research, application一、前言芳基—芳基的偶联反应是现在合成中重要的手段之一，这些片段在天然产物的合成中是和常见的（例如生物碱），在制药和农药，染料中都是经常见的。
[27]近几年来Mizoroki–Heck反应和Suzuki–Miyaura反应已经成为芳基偶联的常用的方法，传统的方法都是通过活化C—H键来实现C-C键的形成，而直接偶联的方法更具原子经济性。
[40]现在通过许多的金属试剂都可以实现偶联反应，这种方法提供了一种基础普通的合成方法。
1972年，Kumada、Tamato和Corriu独自报道了烯基或芳基的卤化物与有机镁的反应可以被Ni（Ⅱ）的化合物显著的催化。
Kochi报道了Fe（Ⅲ）可以有效的催化格氏试剂和卤代烯烃的偶联反应。
Murahashi 首先报道了Pd催化的格氏试剂的反应，然后这种催化效用随后被Negishi应用在有机铝试剂，锌试剂和锆试剂上。
氧化磷酸化偶联机制
氧化磷酸化偶联机制
磷酸化在细胞代谢中分子通路中占据重要的作用，而氧化磷酸化偶联机制在磷酸化遗传学中则被认为是调节和保护这些分子通路的最基础的机理之一。
氧化磷酸化偶联机制的思想是细胞内有一种可氧化过程，会影响蛋白质和其他DNA片段的磷酸化程度，从而来调节分子通路的表达。
首先，氧化过程会与磷酸化过程相互作用，氧化过程会使一定数量的磷酸变成不可活性的磷酰盐（HPO32-），而磷酸化过程会使蛋白质和其他DNA片段变成可活性状态，从而可以切入和调节分子通路的表达。
两个过程之间的平衡，就是氧化磷酸化偶联机制的核心所在。
其次，氧化磷酸化偶联机制被认为是一种基因保护机制，有研究表明，长期的过氧化磷酸化反应可以抵御DNA和蛋白质逆境胁迫，同时帮助保护和维持DNA的完整性。
此外，氧化磷酸化偶联机制和许多疾病有一定的关联，它可以帮助细胞抵御一些疾病，比如癌症、心脏病等。
最后，氧化磷酸化偶联机制是一种关键的遗传学机制，它提供了细胞内磷酸化信号的调节机理，不仅可以在一定程度上帮助细胞防御疾病，同时也可以缓解细胞对逆境胁迫的反应，以此来保护和维护细胞的正常运作。
suzuki偶联反应
Suzuki cross coupling reaction 这个反应，我曾经在前面的话题中有过简单总结，一些基本的概念大家有兴趣的可以看看这个话题.这里我将详细针对这个反应结合自己在实际应用中的问题，分三个大部分和大家讨论。
一. Suzuki cross coupling reaction 的基本因素及对反应的影响Suzuki cross coupling reaction 的基本因素总的来说可以分为下面几个部分:1.底物的活性简单的分类可以是：ArN2+X->>ArI>ArBr>ArCl>ArOTf≥ArOTs,ArOMe。
这里面常用的是卤代物，其中尤其是碘代和溴代最为常见，也是反应效果较好的。
但是，ArN2+X在有些情况下，是个很好的选择。
它的制备我可以给出一个常用的方法，这里我们的重氮盐，是氟硼盐，具体的如下：2. Suzuki cross coupling reaction 在没有碱的参与下，是很难反应的，甚至不反应！反应中碱的影响不仅取决于碱（负离子）的强弱，而且要兼顾阳离子的性质。
阳离子如果太小不利于生成中间的过渡态ylide(Pd)中间体，如果要弄清楚这个问题简单的机理介绍是必不可少的，下面化学式可以明了的解释这个原理。
通常来说，大的阳离子的碱，如Ba,Cs，会加速反应，当阳离子太小而被屏蔽反应的速率和效率将显着下降。
我们继续谈谈碱的问题，我们知道碱的强弱很大部分是取决溶剂对它的溶解性的，因此溶剂的选择和碱的选择实际上是个互相关联的问题，我们在实际的应用中应该综合的考虑这两个因素。
我们下面就谈到第三个问题3.溶剂的选择常用的溶剂分为质子，非质子，极性和非极性，当然他们是互相交叉的，我这里再一次强调一下，溶剂和碱要综合考虑选择，这里只简单的给出一些常用的二者间的配合：Ba(OH)2/95%EtOH, Na2CO3,K2CO3,CsCO3/dioxane,DMF,CsF,K3PO4/toluene.当然，具体到实际的应用上还要考虑你底物在这些溶剂中的溶解性。
甲烷氧化偶联催化剂表征研究进展
意 义 。常 用 的研 究催 化 剂 表 面 氧 种 的手 段 是 （ 一 ） ＝
ＴＰＤ。
对 于 非 变价 的金 属 氧 化 物 体 系 （ 碱 土 和稀 如
土金 属 氧化 物 ） 通 过 化 学 吸 附生 成 的 氧 物 种 （ ， 如
研 究发 现 ， 化剂 几 乎不 存 在表 面 化 学 吸 附氧 ， 催 体
相 和表 面 晶 格 氧 对 甲 烷 的 活 化 有 贡 献 。李 树 本
介 绍 近 年 来有 关 甲烷 氧化偶 联 催 化剂 表 征方 面的
收 稿 日期 ：０ ２０ —４ 作者 简介 ： ２ ０ —３０ ； 高蕾 （９ ８ ）女 ， 士研 １７一， 硕 究生。
等 ｌ Ｊ 一 系 列 Ｎａ Ｌ 对 １ Ｍｎ催 化 剂 的 活 性 氧 物 种 Ｗ 进行 了研 究 ， 现 此 催 化 剂 的 活 性 氧化 位 均 大 于 发
７ ０ ， 由 ｗ 和 Ｍｎ的 金 属 氧 化 物 提 供 表 面 晶 ０℃ 并 格氧 ｏ 一 Ｎ ２ ； ａ的 加 入 不 但 对 Ｗ 、 Ｍｎ的金 属 氧
Ｏ２ 一， 等 ） 活性 氧 物种 Ｊ晶 格 氧则 促 进 一， Ｏ一 是 ， 甲烷 的完全 氧化 。Ｓ ｉｉ ｉ ｌ 对 Ｃ Ｏ 催 化 剂 的 ｐｎｃ 等 ７ ｃ Ｊ ａ 表 面氧 种 进行 表 征 ， 果 表 明催 化 剂表 面 的强 吸 结
附氧 物种 有利 于 烃 的生 成 。
维普资讯
制 合 成气 进 而 制备 甲醇 、 油等 技术 ， 汽 由于 分 离过 程 复 ９ ２年 Ｋ ｌｒ ｅｌ ｅ 等 首 次报 导 甲烷 氧化 偶联 反应 （ 称 Ｏ Ｍ） ， 简 Ｃ Ｊ为 有 效 利 用 天然 气合 成 有 机化 工基 础 产 品提 供 了新
氧化偶联反应[1]
![氧化偶联反应[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/371fd6c2b90d6c85ed3ac607.png)
氧化偶联反应(Oxidative coupling reaction)杨帆崔秀灵1 氧化偶联反应的简述 (2)2 氧化偶联反应的定义、机理和特点 (4)2.1 氧化偶联反应的定义 (4)2.2 氧化偶联反应的机理和特点 (4)3 钯、铜、铑催化的氧化偶联反应的氧化剂综述 (7)3.1 air/O2 (7)3.2 Cu(II)化合物 (11)3.3 Ag(I)化合物 (14)3.4 苯醌类氧化剂 (18)3.5 其它常见氧化剂 (20)4 其它金属催化的氧化偶联反应 (22)4.1 铁催化剂 (22)4.2 钌催化剂 (24)4.3 镍催化剂 (25)4.4 金催化剂 (26)4.5 铈(IV)催化剂 (27)5 邻位带有导向基团(directing group) C-H键的氧化偶联反应 (28)5.1 与烯烃的氧化偶联反应 (28)5.2 与有机金属试剂的氧化偶联反应 (30)5.3 与卤化试剂的反应和氧化反应 (33)5.4 与简单芳烃C-H键的反应 (36)6不对称氧化偶联反应 (38)6.1 铜催化的不对称氧化偶联反应 (38)6.2 钒催化的不对称氧化偶联反应 (39)6.3 钯催化的不对称氧化偶联反应 (42)6.4 铁催化的不对称氧化偶联反应 (43)7氧化偶联反应在天然产物合成中的应用 (44)7.1 在杀虫抗生素Okaramine N合成中的应用 (44)7.2 在维生素E合成中的应用 (44)7.3 在芘醌合成中的应用 (45)7.4 在咔唑生物碱合成中的应用 (46)8 氧化偶联反应实例 (47)9 参考文献 (50)1 氧化偶联反应的简述氧化偶联反应在医药、农药、化工和材料等有机中间体的合成中发挥着日益重要的作用。
其中，有关C―H键(包括sp、sp2和sp3C―H键)的官能化(functionalization)反应已成为近年来有机化学领域的一个研究热点。
此类反应在有机合成化学中最具基础性、简便性、可靠性和应用普适性的一种化学转化类型，因而长期以来一直受到了广泛的关注。
甲烷氧化偶联中钙钛矿催化膜的研究进展
Ｆｅ ２ （ ｏ Ｏ３Ａ＝Ｌ ， ａ Ｃ ， ｒＢ ） ａ Ｎ ，ａ Ｓ ，ａ 系列 试 样 ， 同一 温
．
度下 ， 的透 过速 率 按 Ｎａ ｒ 氧 ＜ｓ ＜如 ＜ Ｂ 顺 序增 ａ 加， 透过 开 始 温 度 按 相 反 的序 列 降 低 ；ａ ． Ｌｏ ４ ６
Ｃ ｏ Ｂ ０ （ ｏ ０ ３ Ｂ＝Ｃ ， ， ｒ Ｆ ， ｉＣ ） ８ ２ ｏ Ｍｎ Ｃ ， ｅ Ｎ ， ｕ 系列 试
气作为甲烷氧化偶联 中氧源。氧离子． 电子混合 导体膜由于克服了前两种膜的缺点【 １ 因此是 ． ， 最有前途的一种催化膜。近年来 ， 钙钛矿型混合 导体催 化膜 的研 究越 来 越受 到人 们 的关 注 ， 由于 它同时具有对氧的高通透能力和对甲烷氧化偶联 优 良的催化 活性 ， 而且通 过对 Ａ位 和 Ｂ位 金 属离
中 围 分娄 号 ： ２ ＴＯ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ １９ １ （０ ２０ —７０ １０ —２ ９２ ０ ）１３ —６
Ｏ 引 言
将 甲烷转 化成 高碳化 合物对利 用 自然界 中丰
电子混合导体膜是一类同时具有氧离子导 电性能 与 电子导 电性 能的新型 膜材料 。此类 材料在 高 温 下（ 特别 是温度 高于 ７０ 时 ） ０℃ 当膜 材料 两 侧存 在
材料透氧 能力提 高 的关 键 ， 可 通过 氧 离 子 调控 这 空穴浓 度来 实 现 。张 华 民 研 究 了钴 系 钙 钛矿
膜Ｉ －】 １１ 、 １６ 氧离子． 电子混合导体膜【 １ 等。氧离子
型混合导体膜 中Ａ位低价金属离子置换量 、 置换
收稿 日期 ：０ １ ７０ ； ２ ０ ． —６ 作者简 介： ０ 吴树新 ， （９８一）工 男 ［６ ， 业催 化专 业博 士生。
Suzuki偶联反应的最新研究进展
Abstract Suzuki coupling react ion is one of the most eff icient methods for the construction of aryl aryl bonds and also a highlight on catalyst and organic chemistry at present. In this paper, the recent progress of Suzuki coupling reaction and their applications is reviewed. Keywords Suzuki coupling, aryl aryl bond, ligand, application
1. 2
催化其它卤代芳烃的 Suzuki 偶联反应
催化溴代芳烃和碘代芳烃与芳基硼 酸的 Suzuki 偶联反
应常使用的配体如 PPh3 , PCy3 和 P( t Bu) 3 等就能取得好的 效果, 但由于这些配体对空气和水较敏感, 并且催化剂用量 较高( 1~ 10 mol% ) , 因此, 当前主要是筛选在空气和水中可 以稳定存在、 反应条件温和, 并且经济高效的配体. Santelli 等[ 15] 报道了一个四齿膦配体 30, 能高效的催化 空间位阻大的溴代芳烃、 溴代杂环芳烃以及带有吸电子基的 氯代芳烃的 Suzuki 偶联反应. 由于配体 30 的四个二苯基膦 基处于环戊烷的同一面, 因此增大了与钯的配位能力, 同时 也增强了配合物的稳定性. 配体 30 由于 其立体效应与电荷 因素达到了平衡, 在某些 Suzuki 偶联反应中, TON 高达 2 8 ! 107 . 将二氮杂 1, 3 丁二烯这一类具有强的 给电子效应和 接受电子效应的化合物用于 Suzuki 偶联反应, 从中筛选出 了配体 31, 通过优化反应条件, 在催化剂用量为 3 mol% 时, 催化各种取代溴代芳烃的 Suzuki 偶联反 应均取得了高的产 率[ 16] . Najera 等[ 17] 报道了配体 32 在催化 4 溴代苯酚与苯基 硼酸的 Suzuki 偶联反应时, 以水作溶剂, K2 CO3 为碱性介质,
Buchwald反应的最新进展
Buchwald Coupling Reaction
1.Buchwald 反应概述
麻省理工学院的Buchwald在1994发现的这一反应类型
钯催化和碱存在下胺与卤代芳基，烯烃基和杂环芳基的交叉偶联反应，产生C-N键，生成胺的N-芳基化产物。
其通式如下：
Buchwald反应机理
首先，Pd(II) 催化剂(1)被还原为活性的Pd(0) 物种(2)，(2) 脱去一个配体形成(3)，进入催化循环。
芳卤(4)与(3) 发生氧化加成成中间体(5)，(5) 与自身二聚物(5b) 形成平衡。
其后，(5b) 中的一个卤原子被胺取代，形成中间体(7)，(7) 被强碱(8) 去质子化，生成(9)。
然后(9) 有两种可能的转化方式，一是发生还原消除生成需要的产物芳胺(10)，二是发生β-氢消除生成副产物芳烃(11)和亚胺(12)。
两种情况下Pd-L 物种都获得再生，进入下一个催化循环。
2.Buchwald反应的影响因素
2.1 Buchwald配体
2.2 钯催化剂
活性催化中心都是Pd(0)中间态
[Pd(allyl)Cl]2型钯催化剂反应实例之一
2.3 溶剂
甲苯：常用试剂之一，对碘代芳烃反应尤其突出；
1,4-二氧六环：常用试剂之一，由于其自身毒性，有时会用Bu2O代替；
叔丁醇也会被用到，如果反应需要更高温度，可用叔戊醇代替；
反应体系除氧会比较好些，但是对无水条件不是很苛刻，有时反应会在含水体系中做。
2.4 碱
3 反应底物。
《2024年生物接触氧化法及其研究进展》范文
《生物接触氧化法及其研究进展》篇一摘要：本文旨在探讨生物接触氧化法及其研究进展。
首先，我们将简要介绍生物接触氧化法的基本原理和特点。
然后，我们将详细讨论该方法在污水处理、空气净化以及土壤修复等环境工程领域的应用。
此外，我们将探讨该领域的研究进展，包括技术改进、实验研究和实际应用等。
最后，我们将总结生物接触氧化法的现状及未来发展趋势。
一、引言随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重。
生物接触氧化法作为一种有效的环境治理技术，具有广泛的应用前景。
该方法利用生物膜中的微生物将有机物转化为无害物质，从而达到净化环境的目的。
本文将全面介绍生物接触氧化法的基本原理、特点以及其在环境工程领域的应用和研究成果。
二、生物接触氧化法的基本原理和特点生物接触氧化法是一种基于生物膜法的污水处理技术。
其基本原理是：在生物反应器中填充一定量的填料，通过供氧装置使填料表面形成生物膜，当污水流经填料时，生物膜中的微生物将有机物氧化分解为无害物质。
该方法具有以下特点：处理效果好、运行成本低、适应性强等。
三、生物接触氧化法在环境工程领域的应用1. 污水处理：生物接触氧化法广泛应用于城市污水处理厂和工业废水处理。
通过该技术，可有效去除污水中的有机物、氮、磷等污染物。
2. 空气净化：生物接触氧化法也可用于空气净化，如室内空气净化、工厂废气处理等。
通过在空气处理设备中安装生物膜填料，利用微生物将空气中的有害物质降解为无害物质。
3. 土壤修复：生物接触氧化法还可用于土壤修复，通过在污染土壤中添加适宜的微生物和营养物质，促进微生物的生长和繁殖，从而将土壤中的有害物质转化为无害物质。
四、生物接触氧化法的研究进展1. 技术改进：为了进一步提高生物接触氧化法的处理效果和运行效率，研究者们不断对技术进行改进。
例如，通过优化填料类型、调整供氧方式和控制反应条件等方法，提高生物膜中微生物的活性和数量。
2. 实验研究：众多学者通过实验研究探讨了生物接触氧化法在不同环境条件下的运行机制和效果。
甲烷的偶联氧化
甲烷的偶联氧化
甲烷偶联氧化通常指的是甲烷氧化偶联反应（OCM），它是一种将甲烷和氧气反应生成乙烯、乙烷、CO、CO2等物质的催化反应过程。
该反应通常在高温（＞600℃）和强放热（＞293kJ/mol）条件下进行，催化剂在反应中起到关键作用。
目前，对于甲烷氧化偶联反应的研究主要集中在催化剂和工艺条件的优化上，以提高甲烷转化率和乙烯选择性。
常用的催化剂包括贵金属催化剂（如钯）和金属氧化物催化剂（如锰、钠、钾的氧化物等）。
这些催化剂能够降低甲烷氧化所需的温度和压力，促进反应的进行。
在甲烷氧化偶联反应中，反应机理主要包括甲烷的活化、甲基自由基的生成、气相耦合形成乙烷以及乙烷脱氢生成乙烯等步骤。
然而，由于乙烷和乙烯的反应活性较甲烷高，它们在催化剂表面或气相中容易发生深度氧化反应生成COx，这是导致乙烯选择性降低的主要原因。
为了减少深度氧化反应的发生，研究者们正在致力于开发新型催化剂和优化工艺条件。
例如，通过调控催化剂的酸碱性、氧化还原性和表面结构等性质，以及优化反应温度、压力和原料比例等工艺参数，可以实现对甲烷氧化偶联反应的有效控制。
此外，甲烷氧化偶联反应在实际工业生产中具有广泛的应用前景。
例如，它可以用于净化废气和产生燃料等方面。
在环保方面，该反应作为一种常用的清洁技术，可以减少甲烷等有机物质对大气环境的污染。
总之，甲烷氧化偶联反应是一种重要的催化反应过程，具有广泛的应用前景和研究价值。
甲烷氧化偶联反应的研究现状
甲烷氧化偶联反应的研究现状化工07‐3班 马晓东 06072660摘要 介绍了甲烷氧化偶联反应的研究现状，包括直接利用甲烷氧化偶联反应产物中的稀乙烯制丙醛、环氧乙烷、乙苯及燃料油的工艺过程，并对各过程作了简单评述。
关键词 甲烷 天然气 氧化偶联反应 催化剂引言作为天然气有效转化的途径之一，甲烷氧化偶联反应(OCM)在过去的十几年里受到了世界各国催化科学家的重视，自1982年美国UCC的Keller和Bhasin发 表第一篇开创性的报告以来，迄今为止，无论是在催化剂制备、基础研究，还是反应工艺等方面都有大量的论文或专利报道。
美国UCC公司、ARCO公司、澳大利亚CRISO公司等都在致力于该项目的研究与开发工作。
甲烷氧化偶联是一个复杂的表面‐气相反应，由于产生的C2产物比CH4容易深度氧化，因而限制了C2烃的单程收率和选择性的进一步提高，目前所达到的最佳结果为，C2烃单程收率一般不超过20% ，选择性在80 %左右，烯烷比1～4：1，产物中乙烯的浓度不超过10vol %，大量未转化的甲烷必须循环使用。
随着甲烷氧化偶联研究的不断深入，如何利用产物中的稀乙烯已成为世界各国研究者们关心的一个现实问题。
如果采用现行的深冷分离法(cryogenic separation)分离乙烯，其设备投资和操作费用都十分昂贵，在技术和经济上很难与传统的石油蒸汽裂解制乙烯的工艺过程相竞争。
如果在不经分离的条件下，直接将甲烷氧化偶联产物中的稀乙烯转化为价值较高且易分离的化工产品，不仅可以避免昂贵的深冷分离过程，而且可以使乙烯增值。
基于上述思想，英国Oxford大学的Green研究小组，开展了常压下甲烷制丙醛的研究 ；中科院兰州化物所沈师孔研究组开展了直接利用甲烷氧化偶联反应产物中稀乙烯制环氧乙烷的研究；大连化物所选择了利用稀乙烯制乙苯的工艺路线。
本文主要介绍甲烷氧化偶联反应的一些工艺路线。
1 甲烷氧化偶联反应制环氧乙烷(E0)甲烷氧化偶联是一个产物较为复杂的反应，从目前研究结果来看，产物中C 烃总收率不超过25％， 一般为20% ， 烯烷比约为l‐2，其余是未反应的CH4。
co氧化偶联法制乙二醇技术开发现状及思考
co氧化偶联法制乙二醇技术开发现状及思考
该技术是一种将二氧化碳与乙烯醇通过共催化剂进行偶联反应生成乙二醇的技术。
该技术是一种环保、节能的技术，并且可以有效地降低二氧化碳的排放，减轻环境污染的压力。
目前，该技术已经得到了广泛的应用和推广。
然而，该技术在应用过程中还存在一些问题。
首先，该技术的催化剂稳定性需要进一步提高，以确保其长期的应用。
其次，该技术的经济性也需要进一步优化，以提高其应用的竞争力。
最后，该技术的可持续性也需要进一步探究，以确保其在长期的应用中不会对环境造成负面影响。
为了解决这些问题，我们需要进一步开展技术研究和创新。
首先，可以通过改进催化剂结构和制备工艺，提高催化剂的稳定性和活性，以实现该技术的长期应用。
其次，可以通过优化工艺流程和降低生产成本，提高该技术的经济性和竞争力。
最后，可以通过对该技术的生命周期进行全面评估，探究其对环境的影响和可持续性，以确保该技术在长期的应用中不会对环境造成负面影响。
综上所述，co氧化偶联法制乙二醇技术在环保、节能方面具有重要的意义，但在应用过程中还存在一些问题需要解决。
通过进一步的技术研究和创新，我们可
以解决这些问题，实现该技术在长期的应用中的稳定和可持续发展。
氧化磷酸化的偶联部位
氧化磷酸化的偶联部位
氧化磷酸化偶联的部位有NADH→泛醌、泛醌→细胞色素c、细胞色素c→O2。
氧化磷酸化是一个生物化学过程，发生在真核细胞的线粒体内膜或原核生物的细胞质中，是物质在体内氧化时释放的能量通过呼吸链供给ADP与无机磷酸合成ATP的偶联反应。
2019年5月，Cancer Cell最新刊登了一篇文章，研究人员发现在禁食状态下使用二甲双胍可以显著抑制肿瘤生长，并提出PP2A-GSK3β-MCL-1通路可能是肿瘤治疗的新靶点。
研究发现，肿瘤细胞会出现不同于正常细胞的代谢变化，同时肿瘤细胞自身可通过糖酵解和氧化磷酸化（OXPHOS）之间的转换来适应代谢环境的改变。
1。
c-o偶联方法
c-o偶联方法
C-O 偶联方法是一类有机合成反应，从20世纪初开始得到广泛应用。
其原理是通过硫酸盐或过硫酸盐的氧化作用，将含有碘化物或溴化物基团的芳香化合物与醇类反应，进而形成新的C-O 键连接。
乌尔曼C-O 偶联反应是具有广泛应用的高效合成方法，并且在该反应过程中不会出现副产物，因此在有机合成领域得到了广泛的应用。
刘心元团队曾报道一种铜（I）-催化酰基自由基的对映选择性去对称化 C-O 键偶联反应，该反应可与多种（杂）芳基醛和烷基醛兼容，并且一系列具有挑战性的醇底物也能够顺利进行反应，合成了一系列具有无环四取代碳手性中心的对映体富集的酯衍生物。
C-O 偶联方法在制药工业中应用较为广泛，常用于合成医药品。
随着化学领域的不断发展，C-O 偶联方法也将不断更新和改进，以适应不同的合成需求。
化学偶联反应技术的研究与应用
化学偶联反应技术的研究与应用化学偶联反应（Chemical cross-linking）是指在化学物质中引入化学键，使分子之间形成三维网络结构的反应。
该技术可以用于合成高分子材料、构建分子探针、制备酶的固定化载体、构建生物材料等不同的方向。
在生物医学、材料科学和纳米技术等领域中，化学偶联反应技术正在被广泛引用。
化学偶联反应技术的基本原理化学偶联反应包括许多不同的反应类型，例如双烯烃和双烯基烷等反应，但是它们通常有以下共同特点：1.由于反应条件通常为室温下，所以它可以在环境中进行，不需要耗费过多能量。
2.该反应的化学反应物具有很高的反应活性和广泛的化学适应性，可以与不同的化学物质进行反应。
3.该技术处理化学反应物时通常是选择性的，因此它可以在大多数环境下进行。
化学偶联反应技术的应用1.构建生物材料化学偶联反应技术可以被应用于构建生物材料。
例如，在该技术的帮助下，生长因子和细胞膜蛋白可以被固定并缓慢释放，以促进细胞分化和生长。
其他应用包括制备表面可控的生物分子和调节细胞植入物的机械强度等。
2.制备酶的固定载体将酶固定在载体上是调节酶活性和长期保存酶的必要步骤。
化学偶联反应技术可以制备不同形态、大小和化学性质的载体，来满足不同酶基团的固定要求。
这也是生物技术中最常见的应用之一。
3.构建分子探针化学偶联反应技术可以构建分子探针。
这些探针通常与靶分子的结构相似，并且可以在诊断和生物学研究的过程中使用。
例如，磁性纳米粒子可以标记肿瘤细胞，以便在MRI（磁共振成像）或其他成像技术中进行检查。
4.合成高分子材料化学偶联反应技术在高性能材料的合成中扮演重要的角色。
例如，在纳米材料中引入偶联键可增强其强度和刚度。
在挠度传感器中，化学偶联反应可以增强传感器的纵向稳定性，并且能在强磁场下进行。
5.其他应用化学偶联反应技术还可以用于生物传感器的制造、生物组织工程、谷氨酰胺尿病检测、制备材料等多领域。
结论化学偶联反应技术是一种很有前景的技术。
光催化苯胺氧化偶联
光催化苯胺氧化偶联
光催化氧化偶联是指使用光能将某些化合物（例如苯胺）中的某一部分（如有机部分）转化为另一种状态（如氧化态），同时偶联到其他化合物上。
这种反应在有机合成中有着广泛的应用，尤其是在构建复杂有机分子时。
光催化苯胺氧化偶联的具体步骤如下：
1.催化剂的激活：首先，需要使用特定波长的光照射催化剂，使其从基态跃
迁到激发态。
这是光催化反应的关键步骤，因为催化剂的激发态具有足够的能量去活化底物。
2.底物活化：在催化剂的作用下，苯胺分子得到活化，为其氧化偶联做好准
备。
这通常涉及到电子的转移或重排。
3.氧化偶联：经过活化的苯胺分子与其他反应物质进行偶联。
这个过程中可
能会产生一些中间产物，这些中间产物可能不稳定，会进一步转化成最终产物。
4.产物形成：经过一系列的化学反应，最终形成目标产物。
光催化苯胺氧化偶联反应的选择性和效率受到许多因素的影响，如催化剂的种类和浓度、光照条件、反应温度和反应物浓度等。
因此，在实际操作中，需要根据具体情况进行优化。
此外，尽管光催化氧化偶联在合成复杂有机分子方面具有巨大的潜力，但其仍然面临一些挑战，如催化剂的稳定性、可回收性和光能的利用率等。
因此，进一步的研究和改进是必要的，以充分发挥其在实际生产和科学实验中的应用价值。
氧化交叉偶联
氧化交叉偶联
氧化交叉偶联是一种流行的反应，它可以用于制备许多有机分子化合物。
在氧化交叉
偶联反应中，两个有机分子化合物发生反应，产生交叉偶联产物。
氧化交叉偶联可以产生许多有用的化合物，如臭氧和烯烃的反应可以用于制备醇和醛
等有机化合物。
此外，还有熊果苷合成反应、德M主体反应等。
氧化交叉偶联是一种加成反应，它是通过一种氧化反应来组合两个有机分子化合物，
形成一个较大的产物。
一般而言，氧化交叉偶联需要高温和高压才能发生，因此通常需要特殊的反应容器和
我们称之为氧化剂的化学物质。
通常，氧化交叉偶联反应使用的氧化剂是过氧硫酸钾(K2S2O8)或过氧化氢(H2O2)。
在
实验中，这些化学物质通常会在反应中直接用作反应条件。
在这种反应中，氧化剂可以提供活性自由基，该自由基能够鉴定化学反应物分子中的
不饱和键，例如双键或芳香环。
这些自由基加在化合物上，形成了一个反应中间体，此中
间体随后与止痛药过氧化物一起发生反应，结合形成可控的反应产物。
在氧化交叉偶联反应中，两个化合物的酸碱性质、立体化学等因数会影响化学反应的
速率和选择性。
因此，选择不同的反应条件有助于准确地控制该反应，以获得所需的产
物。
最后，氧化交叉偶联反应是有用的有机合成反应之一，它可以制备许多有机化合物和
精细化学品。
通过调整反应条件和反应物的选择，可以在反应中获得所需的化合物和产物。
这种反应为有机合成学进一步发展提供了支持和启示。
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Chinese Journal of Organic Chemistry ACCOUNT* E-mail: aiwenlei@Received November 14, 2014; revised January 24, 2015; published online January 28, 2014. Project supported by the ―973’’ Project from the MOST of China (2011CB808600) and the National Natural Science Foundation of China (21025206 and21272180). .国家重点基础研究发展计划(―973‖计划) (No. 2011CB808600)和国家自然科学基金基金(No. 21025206和21272180 )资助项目.氧化偶联反应的最新研究进展张剑a 陆庆全a 刘超a 雷爱文*,a ,b(a 武汉大学 化学与分子科学学院 武汉 430027)(b 江西师范大学 国家单糖化学合成工程技术研究中心 南昌 330022)摘要 近年来, 过渡金属催化的氧化偶联反应已成为有机合成化学中构建碳—碳键以及各类碳—杂键的重要方法. 本文主要综述了我们研究小组在氧化偶联领域, 尤其是第三代氧化偶联反应方面所取得的研, 直接使用亲核试剂构建各类化学键的氧化偶联反应便应运而生[3]. 与经典偶联反应相比, 氧化偶联反应不仅减少了繁冗的底物前功能团化操作, 提高了反应效率, 而且其原料来源也更为广泛, 大大增加了反应的实用性, 降低了生产成本. 值得一提的是, 第三代氧化偶联反应使用碳氢化合物作为亲核试剂, 偶联反应之后丢掉的只是两个氢原子, 从反应形式上看, 大大提高了物质构建过程中的原子经济性, 更符合当今绿色化学发展的宗旨. 目前, 氧化偶联反应的发展虽然还处于一个初级阶段, 但是其发展迅速, 每年发表的SCI 论文数量持续攀升, 表明氧化偶联反应已是有机化学的热点研究领域之一.本文主要综述了我们研究小组近几年来在氧化偶联领域所取得的一些研究成果, 将分为三个部分进行论述：氧化偶联反应进展、第三代氧化偶联反应、结论与展望; 其中着重介绍第三代氧化偶联反应.网络出版时间：2015-01-28 15:20网络出版地址：/kcms/detail/31.1321.O6.20150128.1521.002.html1 氧化偶联反应进展负负相斥是自然界的基本规律, 要实现两个亲核试剂之间的偶联反应, 就需要往反应体系里面引入氧化剂, 转移成键过程中多余的两个负电荷, 这从反应历程上决定了其与经典偶联反应的本质不同. 近年来, 在金属有机化学研究的推动下, 氧化偶联反应取得了许多突破. 本部分将根据亲核试剂的不同来论述氧化偶联反应的发展.1.1 第一代氧化偶联反应: 两个金属试剂作为亲核试剂1993年, Lipshutz等首次实现了两个芳基金属试剂的交叉偶联反应, 该反应中使用化学当量的CuCN和氧气作为氧化剂在低温下实现了多种不对称联芳烃的合成[4].我们课题组于2006年报道了第一例烷基锌试剂与炔基锡试剂的钯催化氧化偶联反应[5]. 我们使用廉价的2-氯-2-苯基苯乙酮(desyl chloride)作为氧化剂在Pd(dba)2催化下高选择性地得到了氧化交叉偶联产物(Eq. 1), 该反应的底物适用范围也比较广泛，各种脂肪链的烷基锌试剂都可以取得中等到优秀的收率, 而且该反应体系还可以兼容羰基化合物.氧化到二价钯物种启动催化循环, E , 之后中间体E,其原因可能是联苯乙烯酮图式1 烷基锌试剂与炔基锡试剂的氧化偶联反应可能的反应机理Scheme 1Proposed mechanism for the oxidative cross-coupling of alkylzinc with alkynylstannanes基于我们对该反应机理的深刻理解以及动力学行为的认识和探究. 随后我们还高选择性地实现了芳基锌试剂与烷基铟试剂的氧化交叉偶联反应(Eq. 2)[6]. 该反应对于不同的一级以及二级铟试剂都可以取得很好的结果, 进一步丰富和拓展了氧化偶联反应的成键类型以及底物适用范围, 其反应机理与上面类似, 不再赘述.1.2 第二代氧化偶联反应: 碳氢化合物与金属试剂作为亲核试剂第一代氧化偶联反应使用不同金属试剂作为亲核试剂高选择性地得到氧化交叉偶联产物，该方法为各种化学键的构筑提供了一种新的成键模式. 然而从其原料的来源和制备角度考虑, 该类反应不够绿色经济, 底物范围也要局限很多. 相反, 作为自然界普遍存在的碳氢化合物不仅来源十分广泛, 相对也更廉价易得, 作为亲核试剂实现氧化偶联反应, 从反应形式上而言, 最终丢掉的原子更少, 原子经济性也更高, 实际应用也会更加广泛. 例如Oi等于19982-芳基吡啶的芳基邻位C—H, 我们课题2008年, [8]. 我们仍然使用了廉价的2-氯-2-. 同时,苯基苯乙酮(desyl chloride)再经过转金属化和图式2 烷基/芳基取代的铟试剂的氧化羰基化反应的推测机理Scheme 2Speculated reaction pathways of the oxidative carbonylation of aryl and alkyl indium reagents 在此基础上, 2010年, 我们又首次实现了芳基硼酸酯的氧化羰基化反应(Eq. 5)[11]. 该反应在40℃～50℃即可顺利进行, 使用一个大气压的一氧化碳以及使用氧气作为氧化剂, 通过调控二者的比例可以很好的控制羰基化反应的选择性, 大大提高了反应的实用性.催化活性物种[(η[14],, 迄今为止, 烷基碳, 反应条件苛刻.面上的不足. 2010(Eq. 6)[16], 该反π酸配[17].性的原因之一. , 这说明在该2 第三代氧化偶联反应: 碳氢物种作为亲核试剂不论是从原料的来源还是原子利用率角度考虑, 从反应形式上, 直接使用两个碳氢化合物实现氧化交叉偶联反应无疑是更为理想的构建物质的方式[3]. 在该研究领域内, 已有许多杰出的成果, 如在1993年Murata等通过Cu/O2条件首次实现了烷烃和炔烃的氧化偶联反应[18], Fuchita等于2001年在研究芳基金化合物地过程中也首次实现了芳烃和炔烃之间的氧化偶联反应[19], 此外在2004年Sanford等还在钯催化条件下实现了芳烃和烷烃与醇或羧酸的高选择性C—O成键反应[20]. 通过对氧化偶联反应的进一步深入思考, 我们课题组发展了第三代氧化偶联反应, 即直接使用不同的碳氢化合物实现氧化交叉偶联反应, 减少原子浪费的同时, 使反应更加高效, 进一步弥补前两代氧化偶联反应的不足. 本部分将根据反应类型的不同来论述第三代氧化偶联反应, 主要包括: 炔烃参与的氧化偶联反应、氧化羰基化反应、氧化酯化反应、碳杂成键的氧化偶联反应四个部分.2.1 炔烃参与的氧化偶联反应炔烃是自然界中广泛存在和廉价易得的化合物, 也是有机合成中重要的中间体, 基于炔烃的功能团化反应已经成为有机合成中的重要方法[21]. 目前为止, 大多数的炔烃的功能团化反应主要都是集中在内炔上, 这是由于端炔化合物在过渡金属催化条件下反应活性较高, 极易发生自身偶联反应, 从而导致反应选择性差、效率低等非预期的不利结果[22]. 考虑到端炔化合物的重要应用价值以及对端炔化合物浓厚的研究兴趣, 我们在端炔参与的氧化偶联反应方面取得了一些研究成果, 介绍如下.作为天然产物、医药中间体以及电子发光体的重要骨架结构的共轭二炔化合物, 其制备一直以来都是化学合成领域的研究热点[23]. 尽管Glaser早在1869年就报道了炔烃化合物的自偶联反应[21a][21b], 但是对于不对称共轭二炔化合物的高效合成则是直到上世纪七十年代才发展起来的Cadiot-Chodkiewicz反应[24], 该反应使用炔卤化合物与炔烃在铜催化条件下实现了交叉偶联反应. 由于其中作为反应底物的炔卤化合物是由炔烃经过卤化制备而来, 因此, 不论是从经济角度还是环境友好方面考虑, 直接使用不同炔烃化合物通过氧化交叉偶联反应合成非对称共轭二炔化合2008年,化剂, 利用氧气/合物的浓厚兴趣, , 结果反应一个小时我们以大幅度地提高到了应的速率. . 实验研究表明, , 在苯乙炔/乙酸倍当量的情况下高D再经过还图式3 不同炔烃的氧化交叉偶联反应的推测机理Scheme 3 Speculated reaction pathways of alkyne couplings为了证明镍催化剂的作用以及炔基金属物种的产生, 我们使用炔基锌试剂(Eq. 8)或者通过加入氯化锌原位生成炔基锌试剂(Eq. 9)进行反应, 最终都取得了良好的结果.. 而我们提出的机理中, , 我们使用100 mmol的关系,图1Ni(II)/Cu(I)催化的苯乙炔(100 mmol)的自偶联反应的时况图. 红线代表二苯乙炔随时间变化图; 黑色代表氧气消耗随时间变化图Figure 1Time profiles of homocoupling of benzylacetylene (100 mmol) catalyzed by Ni(II)/Cu(I) in THF in 500 mL Schlenk flask. Red line represents the amount of diphenylacetylene versus time; black line represents the consumed O2 ver-sus time在我们成功地实现了C sp—C sp的氧化交叉偶联反应之后, 是否可以直接使用炔烃化合物与羰基化合物实现C sp —C sp3的氧化交叉偶联反应引起了我们的关注. 基于这样的实验设想, 我们使用苯乙炔和乙酰丙酮在铜盐做氧化剂的条件下尝试了C sp—C sp3的氧化交叉偶联反应, 但是在大多数的情况下的主要产物都是苯乙炔的自偶联产物. 令人惊喜的是, 当使用银盐代替铜盐作为氧化剂时, 我们以较好的收率高选择性地得到了多取代的呋喃结构产物, 而且没有观察到炔烃氧化自偶联产物的生成(Scheme 4)[30]. 我们推测可能是银盐的存在使后续的环异构化反应更容易进行[31], 进而得到了氧化交叉偶联-环异构化串联反应的产物.Scheme 4的中间体,点[32].的, . 值得一提的是,图式5 银盐的回收实验Scheme 5 Recovery experiment of Ag salts我们对该反应的可能的机理也进行了初步的探索. 根据端炔与银盐作用可能会生成炔银物种的相关文献报道[34],我们推测在该反应体系中, 炔银物种可能是反应的重要中间体. 因此我们使用提前制备好的炔银在没加碳酸银的条件下与乙酰乙酸乙酯反应, 结果只得到了很少量的呋喃产物. 而在该条件下额外加入2倍当量的碳酸银则能以中等收率得到目标产物(Eq. 11), 这表明炔银可能是反应的中间体. 同时在标准条件下使用苯乙烯代替苯乙炔参与反应, 发现并没有得到二氢呋喃产物, 因此也排出了氧化自由基途径的可能性[35]. 目前, 该反应的机理仍在研究之中.咪唑杂环类化合物是天然产物以及生物活性分子中的一类重要骨架结构[36], 其中具有药理学性质的咪唑并[1, 2-α]吡啶类化合物是一些广为使用的重要药物如唑吡坦、阿吡坦、佐利米定的有效成分中的关键骨架部分[37], 尽管它们的合成方法已经有所报道, 但是直接使用简单易得的碳氢化合物如吡啶衍生物和炔烃作为原料无疑是十分吸引人的[36a][38]. 在实现C—H/C—H氧化交叉偶联/环化反应的启示下, 我们推测C—H/N—H氧化交叉偶联/环化反应也是很有可能进行的, 即使用2-氨基吡啶与苯乙炔反应合成咪唑杂环类化合物是可行的. 正如我们预期的一样, 经过系统的条件优化过程, 2-氨基吡啶与苯乙炔在银盐的促进下很好地得到了咪唑并[1, 2-α]吡啶(Eq. 12)[39]. 该反应使用, 各类取代的2-,利用该方法, 3ak, 化合物3ak图式6 佐利米定的合成Scheme 6 Preparation of zolimidine我们对反应的机理也进行了初步的探究, 当使用诸如二苯乙炔、1-苯基-1-丙炔等内炔作为底物在标准条件下并没有得到目标产物. 而直接使用提前制备好的炔银在不加碳酸银的条件下只得到很少产物, 额外加入2倍当量的碳酸银则能以中等收率得到目标产物(Eq. 13), 这表明炔银可能是反应的中间体.据此我们推测该反应可能先是炔与银作用生成炔银中间体A, 之后按照其他相关文献中所描述的在银辅助下2-氨基吡啶对炔银A进行亲核进攻得到关键中间体B[41],中间体B再经过银诱导的氧化环化反应即得到最终产物3aa(Scheme 7). 目前, 该反应的机理仍在进一步的研究之中.Scheme 72.2其在过去的五十年[43]. 然而, 一氧度. 因此, [45], 这在一定, 这也使得[46]. 在我们实验室化羰基化反应(Eq.合物[48]. 该反应使用氧气作为氧化剂, 在常压一氧化碳压力下不需要加碱就可以高选择性地在吲哚的3-位或是噻吩的2-位实现氧化羰基化反应. 此外, 未保护的吲哚的N—H也可以很好地参与反应得到氨基甲酸酯类化合物. 对于杂环底物, 不论是含有富电子还是缺电子取代基都可以得到相应产物. 对于醇类底物, 一级、二级醇以及苄醇类都是很好的反应底物.[49], 我们推测反, (Scheme 8).Scheme 8 Proposed mechanism of oxidatve carbonylation of heteroarenes 在实现了C sp2—H/O—H氧化羰基化反应之后, C sp2—H/C sp2—H的氧化羰基化反应引起了我们浓厚的研究兴趣, 相比之下, 后者的反应难度更大. 这是因为芳环化合物的亲核性和醇类化合物相差很大, 在转金属化过程中相对要困难很多. 迄今为止, 双碳氢键的羰基化反应仍旧是该领域中所面临的巨大挑战之一[50]. 基于我们对氧化偶联反应[49c]以及羰基化反应[51]上的深刻认识, 我们将目光瞄准在二芳基醚类化合物的氧化羰基化反应上. 这主要基于两方面的考虑: 其一, 二芳基醚类化合物的两个芳环都属于相对富电性芳环, 与贫电子钯物种都可以较为容易地发生亲电钯化, 分子内实现氧化羰基化反应的可能性很大; 其次, 我们预期得到的产物是占吨酮类化合物, 它们广泛存在于自然界以及人工合成的药物中, 具有很显著的生物和药物活性, 从化学到生物乃至药学领域都具有很广泛的应用, 是一种非常重要的结构单元[52]. 传统的合成占吨酮的方法往往步骤繁琐且条件苛刻[53], 相比之下, 我们设计的合成方法优势则非常明显. 基于以上设想, 我们最终使用三氟乙酸作为溶剂, 醋酸钯作为催化剂, 过硫酸钾作为氧化剂, 在常压温和的条价下即以良好的收率得到了各种占吨酮类化合物(Eq. 15) [54].Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, xxxx ～xxxx © 2014 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS / 11我们对该反应的机理也进行了探究, 使用在线红外检测发现不同的底物浓度与反应速率皆呈现零级的关系(图2), 即反应过程中反应速率不随反应底物浓度的降低而变化. 这表明第一个碳氢键断裂步骤不是反应的决速步.另外, (图 3).12/© 2014 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, xxxx～xxxx图Figure 3: 第二:到中间体D,Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, xxxx ～xxxx © 2014 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS / 13图式9 二芳基醚类化合物的双C —H 键氧化羰基化反应的可能机理Scheme 9 Proposed reaction mechanism of oxidative double C —H carbonylation of diaryl ethers2.3 氧化酯化反应酯基是天然产物、聚合物、各种化学药品中极其重要的官能团结构[57], 其传统的合成方法主要包括卤代物的羰基化反应[58]、羧酸衍生物与醇的反应[59]以及醛与醇的氧化酯化反应[60]等. 这些方法往往都需要经过多步反应制备最初的原料, 反应过程中常常伴有不需要的副产物, 有时还需要高温强氧化剂等苛刻的反应条件. 因此, 如何发展绿色的符合可持续发展观的酯类化合物的合成方法来替代传统合成方式是化学界的一大挑战. 作为广泛存在且廉价易得的醇类化合物, 如果可以绕过传统的多步合成过程, 以直接转化方式合成酯类化合物, 将会是一个上佳的选择[61]. 正式基于这样的设计理念, 2011年, 我们首次实现了钯催化的醇类化合物的有氧氧化交叉成酯反应(Eq. 16) [62]. 该反应使用氧气作为氧化剂, 在温和的条件下以可以合成各类芳香甲酸酯类化合物.反应之初, 2作为催化剂前体,叔丁醇钠作为碱, 展的时候发现: , 但是主要3c 的生成, 但其转化率很低. 3b 作图式10 氧化酯化反应的取代基效应14 / © 2014 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, xxxx ～xxxxScheme 10 Substitution effect on the oxidative esterification reaction根据这样的结果我们推断: 醇的氧化交叉成酯的反应历程可能包括两个过程, 苄醇类化合物在第一步中与二价钯配位经过β-氢消除后得到相应的苯甲醛类化合物, 第二步则是原位生成的芳香醛类化合物与甲醇反应得到半缩醛类化合物, 该半缩醛与钯配位经过β-氢消除后即得到最终的酯(Scheme 11). 在第一个过程中, 对于富电子的苄醇更容易发生β-氢消除得到相应的醛, 而对于贫电子的苄醇则由于亚甲基的贫电子性不容易发生β-氢消除得到相应的醛. 而在第二个过程中, 富电子取代的芳香醛由于羰基的亲电性被削弱从而不容易被醇亲核进攻得到半缩醛, 因此不能够顺利得到最终的酯, 相反对于贫电子取代的芳香醛则可以很顺利与醇反应得到半缩醛, 进而发生β-氢消除得到最终的酯.基于以上分析β-氢消除得到相应的醛, β-氢消除得到相应的酯, 应的酯, 的作用, , 产率中等.的研究兴趣, 2012(Eq. 17) [66], 发现.要认识和理解这些科学问题, 首先需要先从反应的机理上对醇氧化成醛反应以及醛与醇氧化酯化反应进行区分. 我们推测它们的反应机理如下: 首先是氧化剂A —B 对低价金属钯进行氧化加成得到中间体Ⅰ, 其后醇在碱作用下对中间体Ⅰ进行醇解得到中间体Ⅱ, 此时中间体Ⅱ可以通过β-氢消除途径得到醛并释放出钯氢物种Ⅲ (Path Ⅰ), Ⅲ经过还原消除重新得到零价钯物种实现醇氧化到醛的催化循环. 中间体Ⅱ也可以通过醛的插入途径得到半缩醛中间体Ⅳ(Path Ⅱ), 中间体Ⅳ再经过β-氢消除途径即得到酯并释放钯氢物种Ⅲ, Ⅲ则经过还原消除重新得到零价钯物种实现醛与醇氧化酯化的催化循环(Scheme 12). 从反应机理上不难看出: 要想高选择性地实现醛醇的氧化酯化反应, 关键就在于控制醇氧化成醛相对于生成半缩醛钯中间体物种的反应速度. 而在这个过程中A —Pd 结构始终存在于催化循环里面, 我们推测A 作为共价偶联配体, 其结构和电性对反应路径的选择起着十分关键的作用.Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, xxxx ～xxxx © 2014 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS / 15R —Pd —X, 随后Pd —X . 3a , α-氯代选择性.16 / © 2014 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, xxxx ～xxxx图式13 钯催化氧化酯化反应中三种氧化剂的测试效果Scheme 13 Three oxidants tested in palladium-catalyzed oxidative esterification根据相关文献报道, 在反应过程中, 苄氯与钯氧化加成得到的钯物种会选择性的在Pd —Cl 键上发生醇解[69], 最终苄基作为共价偶联配体得以保留(Eq. 18), 而α-氯代苯乙酮与钯氧化加成得到的钯物种会选择性的在烯醇化后的Pd —O 键上发生醇解, 最终得到氯原子得以保留的钯物种(Eq. 19), 对溴甲苯与钯氧化加成得到的钯物种则会选择性的在地在Pd —Br 键上发生醇解[70], 最终得到对甲基苯基得以保留的钯物种(Eq. 20). 这些结果说明苄基作为共价偶联配体在选择性醛醇氧化酯化反应中起着关键作用.Bn-[PdCl(PPh 3)2]和[PdCl 2(PPh 3)2](Eq. 21),既然如此, 共价偶联配体是如何影响反应选择性的呢？我们推测苄基作为共价偶联配体与钯可以很容易地发生η3配位, 该配位效应使钯上的配体如三苯基磷可以较容易发生配体解离, 从而促进了醛与钯的配位, 利于半缩醛中间体的生成. 为了证明该η3配位效应, 我们往该体系里面加入双齿螯合配体1,1'-双(二苯基膦)二茂铁(dppf), 结果导致氧化酯化产物大大降低的同时还伴有少量的醇氧化成醛产物, 这可能就是因为双齿螯合配体dppf 与钯强烈的螯合作用阻碍了η3配位的形成从而使反应不能很顺利的进行, 这也验证了我们上面推断的合理性.我们使用苄氯作为氧化剂很好地实现了醛醇的氧化成酯反应, 不仅克服了醛醇氧化酯化反应中往往因使用过强的氧化剂而导致反应选择性差的缺陷, 而且苄氯作为廉价易得的工业品, 其最终副产物只有甲苯, 便于后处理, 增加了反应的实用性. 难能可贵的是该反应使用的底物以及氧化剂的比例是一比一的关系, 原子经济性优势明显, 底物的普适性也很好, 不论贫电子取代还是富电子取代、芳香族还是脂肪族的醛醇都能够顺利反应并得到中等及以上Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, xxxx ～xxxx © 2014 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS / 17的收率. 更让人欣喜的是, 该反应还可以在无溶剂条件下仅使用0.25 mol %的钯催化剂就可以使反应很好的进行.2.4 碳杂成键的氧化偶联反应苯并噻唑作为制药领域中重要的一类杂环化合物[71], 其通常的合成方法往往需要往反应体系里面加入一些非环境友好的氧化剂如高价碘化合物、溴、醌类等[72], 或者是使用一些功能团化的卤代物作为起始原料[73], 这些都在一定程度上限制了这些方法的实用性. 相比之下, 通过直接的氧化偶联反应实现苯并噻唑类化合物的合成吸引了众多化学工作者. 2012年, 我们实现了铁催化的通过氧化碳氢键功能化反应实现苯并噻唑类化合物的合成(Eq. 23) [74]. 该反应使用廉价易得且低毒性的三氯化铁作为催化剂, 规避了碳氢功能化反应中常常使用贵金属作为催化剂的缺陷[75], 而且使用了廉价的过硫酸钠作为氧化剂, 反应条件温和. 同时该反应对于N-烷基取代的硫酰胺以及硫脲化合物也可以顺利反应得到相应的目标产物.这说明碳氢键的断由基过程情况下才会发生(, 对氧化剂浓度则是零级关系.18/© 2014 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, xxxx～xxxx图4中通过在线红3(0.02 M) and图式14 铁催化氧化C—H键官能团化构建C—S键反应的可能机理Scheme 14 Proposed mechanism of Fe-catalyzed oxidative C—H functionalization/C—S bond formation 除了碳硫氧化成键以外,我们还报道了碳氧氧化成键反应(Eq. 26)[76]. 迄今为止, 使用O—H物种实现氧化碳氧成键的报道仍然非常稀少[77]. 与一般的交叉脱氢偶联反应(CDC反应)不同[78], 我们直接使用苄基碳氢化合物种作为反应底物, 不需要邻位杂原子的活化, 解决了该类底物的碳氢键由于失去杂原子活化往往存在的反应活性低、选择Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, xxxx ～xxxx © 2014 Chinese Chemical Society & SIOC, CAS / 19性差、难于与过渡金属配位而很难被活化的问题[79]. 该反应还可以使用亚催化量的二氯二氰基苯醌(DDQ)以及廉价低毒性的二氧化锰[80]作为再生氧化剂即可高收率得到目标产物, 避免了使用当量昂贵且具有中等毒性的二氯二氰基苯醌(DDQ)作为氧化剂, 降低了成本的同时也使反应更为绿色经济. 反应底物的适用范围也较广, 不论富电子还是贫电子取代的二苯甲烷类化合物都能很好地转化为相应的产物. 需要指出的是, 含有硝基取代的二苯甲烷没有得到相应的产物, 说明该反应可能经过了一个自由基的过程, 因为硝基往往可以抑制自由基反应. 不同的长链酸、芳香酸、烯基酸都能很好的参与反应. 而对于酸性较弱的羧酸类化合物, 由于他们的反应活性较低, 需要往体系里面加入酸性强、亲核性弱的三氟乙酸作为添加剂, 以此来提高二氧化锰再生DDQ 的能力, 从而促使反应高效进行.7a 经过Tsuji –Trost 偶联反应, 6a , 6a 中的亚甲基旁边连有氧原子, 化产物6a . 体系中, 图式15 DDQ 促进的苯丙烯和乙酸的碳氧偶联反应的可能反应历程和三取代烯烃的合成方法Scheme 15 DDQ-mediated oxidative C —O coupling of allylbenzene with acetic acid and the synthetic routes toward thetrisubstituted olefin为了进一步研究该反应可能的反应机理, 我们往反应体系里面分别加入自由基捕获剂TEMPO 或1,1-二苯乙烯(Eq. 27, 28), 结果均导致该反应产率大大降低甚至被彻底抑制, 说明该反应可能经历了自由基的过程. 该反应的分子间以及分子内的同位素标记实验得到的KIE 值分别为4. 8和1. 6(Eq. 29, 30), 说明碳氢键断裂的过程可能是反应的决速步.。