铜催化芳基卤代烃与咪唑的偶联反应资料
Cu（acac）2催化酰胺与卤代烃偶联反应研究
Cu（acac）2催化酰胺与卤代烃偶联反应研究张政;王燕虾;陈宇;徐嗣昌;袁宇【摘要】Amide cross-coupling reactions involving C -N have an important application value .The amide arylation reaction was achieved under a very mild condition with copper acetylacetonate as a catalyst and potassi -um carbonate as a base .Only 10 mol%of the catalyst can achieve a good catalytic effect .%酰胺参与的C-N交叉偶联反应有着重要的应用价值。
研究得乙酰丙酮铜盐催化，碳酸钾作为碱性试剂的酰胺芳基化反应很温和，且只使用10 mol％的催化量催化剂就能达到很好的催化效果。
【期刊名称】《淮阴工学院学报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P43-45,65)【关键词】酰胺;交叉偶联;卤代烃【作者】张政;王燕虾;陈宇;徐嗣昌;袁宇【作者单位】扬州大学化学化工学院，江苏扬州225002; 上海新亚药业邗江有限公司，江苏扬州225127;扬州大学化学化工学院，江苏扬州225002;扬州大学化学化工学院，江苏扬州225002;扬州大学化学化工学院，江苏扬州225002;扬州大学化学化工学院，江苏扬州225002【正文语种】中文【中图分类】O623.130 引言狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的生成C-N键的反应，可分为交叉偶联[1]和自身偶联反应[2]。
亲电性不饱和碳和亲核性碳、氮等杂原子经过过渡金属的催化可直接成键，在有机合成上这种C-C和C-N等杂原子键的形成方法具有重要用途，特别为合成一系列芳基烯烃和炔烃化合物开辟了新的途径[3]。
铜催化的芳香卤代物的C-N及C-O偶联反应的研究的开题报告
铜催化的芳香卤代物的C-N及C-O偶联反应的研究的开题报告题目：铜催化的芳香卤代物的C-N及C-O偶联反应的研究研究背景与意义：芳香卤代物的C-N及C-O偶联反应是有机合成化学中的重要反应之一，可用于合成含有氨基、醇基等功能基团的有机分子，如药物、农药、高分子材料等。
传统的芳香卤代物的C-N及C-O偶联反应是在高温、高压下进行，反应条件苛刻，回收率不高，且对环境有一定的污染。
因此，发展一种新的高效、温和的偶联反应方法具有重要的研究意义。
铜催化是一种常见的有机合成反应的催化剂，具有催化效率高、废料产生少、反应条件温和等优点，因此铜催化的C-N及C-O偶联反应备受关注。
近年来，越来越多的研究表明，铜催化的芳香卤代物的C-N及C-O偶联反应是一种有效的新型合成方法，并受到了广泛关注。
但是，铜催化反应的机理尚不十分清楚，需进一步探究。
研究内容和研究方案：本研究将开展铜催化的芳香卤代物的C-N及C-O偶联反应的研究，探究反应机制，寻找更加优良的反应条件。
具体研究内容如下：1.合成一系列不同的芳香卤代物及其相应的取代物。
2.选取适当的铜催化剂和配体，探究其对C-N及C-O偶联反应的影响。
3.对反应体系进行优化，对反应条件进行探究，包括温度、反应物摩尔比、反应时间等，以寻找更加优良的反应条件。
4.通过核磁共振谱、质谱等多种手段对反应机理进行研究，从理论上探究铜催化的C-N及C-O偶联反应的机理。
预期研究成果：本研究将开展铜催化的芳香卤代物的C-N及C-O偶联反应的探究，预期获得以下成果：1.合成一系列不同的芳香卤代物及其取代物。
2.探究合适的铜催化剂和配体，提高C-N及C-O偶联反应的反应效率和选择性。
3.通过对反应条件的优化，寻找更加优良的反应条件。
4.对铜催化反应的机理进行深入探究。
5.最终确定铜催化的芳香卤代物的C-N及C-O偶联反应的最优反应条件。
参考文献：1. Gao, F. et al. Copper-Catalyzed C-N Cross-Coupling Reaction of Aryl Halides with Aromatic Primary Amides. J. Org. Chem. 2016, 81, 2758-2765.2. Rao, Y. et al. Highly Efficient Copper-Catalyzed C-O Cross-Coupling of Phenols with Aryl Halides under Mild Reaction Conditions. J. Org. Chem. 2018, 83, 606-612.3. Liu, X. et al. Copper-catalyzed C−O coupling reaction of boronic acids and carboxamides. Tetrahedron Lett. 2013, 54, 3744-3748.4. Mei, T. et al. Copper-catalyzed sp3 C–H amination using N-arylphthalimides. Tetrahedron Lett. 2015, 56, 5468-5472.5. Ma, H. et al. Copper-Catalyzed C-H Amination with Carbamate Esters via Sequential C-O Bond Activation. ACS Catalysis. 2019, 9, 2260-2269.。
微波促进下苯并咪唑与芳基卤化物的偶联反应
2008年第28卷有机化学V ol. 28, 2008第7期, 1278～1281 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 7, 1278～1281* E-mail: taulan@Received December 6, 2007; revised January 25, 2008; accepted March 5, 2008.浙江省自然科学基金(No. 202075)、浙江省有机化学重点学科建设(No. 020101)资助项目.No. 7 刘影英等：微波促进下苯并咪唑与芳基卤化物的偶联反应12791 实验部分1.1 仪器及试剂Vawiam Mercury 400 MHz 核磁共振谱仪; Agilent 5975质谱仪(EI, 轰击电压70 eV); 北京泰克 X-5(控温型)显微熔点测定仪(温度未校正); MAS-1 型常压微波辅助合成/萃取反应仪(上海新仪微波化学科技有限公司); ZF-型三用紫外分析仪(上海顾村光学仪器厂).二甲基亚砜(DMSO, 氢化钙干燥重蒸), 苯并咪唑与取代卤苯(分析纯)、L-脯氨酸与N,N-二甲基甘氨酸(生化试剂)、碘化亚铜(99.995%)、薄层层析硅胶(化学纯, 青岛海洋化工有限公司).1.2 1-芳基取代苯并咪唑3a～3f的合成通法在25 mL的圆底烧瓶中加入0.590 g (5 mmol)苯并咪唑, 6 mmol芳基卤化物, 1.380 g (10 mmol)碳酸钾, 0.115 g (1 mmol) L-脯氨酸, 0.095 g (0.5 mmol)碘化亚铜, 加入5 mL DMSO作溶剂, 旋摇数分钟使固体充分溶解. 将烧瓶置于微波炉中, 调节高度使红外测温探头光束通过样品溶液, 装上回流装置, 电磁搅拌约100 r/min, 设定反应温度、反应时间, TCL跟踪反应情况. 反应毕, 将反应液冷却至室温后, 直接进行柱层析分离, 以石油醚(60～90 )℃/乙酸乙酯作淋洗剂(V∶V＝20∶1), 产物经真空脱溶剂、干燥后, 即得1-芳基取代苯并咪唑衍生物3.3a[24]: 黄色油状液体. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.11 (s, 1H), 7.88 (d, J＝8 Hz, 1H), 7.56～7.43 (m, 6H), 7.32～7.30 (m, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 143.98, 142.29, 136.34, 133.69, 130.07, 128.07, 124.05, 123.74, 122.84, 120.58, 110.50; MS (EI, 70 eV) m/z(%): 194 (M＋, 100), 166 (20), 139 (15), 77 (19), 65 (12).3b[25]: 黄色油状液体. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.07 (s, 1H), 7.89 (d, J＝8 Hz, 1H), 7.49 (d, J＝8 Hz, 1H), 7.38～7.28 (m, 6H), 2.44 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 143.96, 142.39, 138.12, 133.88, 133.79, 130.57, 123.99, 123.59, 122.68, 120.52, 110.49, 21.13; MS (EI, 70 eV) m/z (%): 208 (M＋, 100), 180 (11), 91 (15), 77 (6), 65 (12).3c[24]: 黄色油状液体. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.08 (s, 1H), 7.88 (d, J＝8 Hz, 1H), 7.52 (d, J＝8 Hz, 1H), 7.42 (t, J＝8 Hz, 1H), 7.34～7.24 (m, 5H), 2.44 (s, 3H);13C NMR(CDCl3, 100 MHz)δ: 144.06, 142.33, 140.24, 136.28, 133.73, 129.81, 128.79, 124.61, 123.61, 122.72, 121.07, 120.56, 110.57, 21.43; MS (EI, 70 eV) m/z (%): 208 (M＋, 100), 180 (15), 91 (7), 76 (5), 65 (12).3d[24]: 黄色油状液体. 1H NMR (CDCl3, 400 MHz)δ: 7.98 (s, 1H), 7.89 (d, J＝8 Hz, 1H), 7.44 (s, 2H), 7.39～7.27 (m, 4H), 7.13 (d, J＝8 Hz, 1H), 2.10 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 143.24, 142.97, 135.40, 134.75, 131.54, 129.37, 127.69, 127.20, 123.56, 122.54, 120.40, 110.53, 17.62; MS (EI, 70 eV) m/z(%): 208 (M＋, 100), 180 (25), 91 (15), 76 (16), 65 (26).3e[24]: 白色固体. m.p. 98.1～98.7 ℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.06 (s, 1H), 7.88 (d, J＝8 Hz, 1H), 7.45～7.40 (m, 3H), 7.36～7.30 (m, 2H), 7.08～7.06 (m, 2H), 3.90 (s, 3H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 159.37, 143.75, 142.54, 134.25, 129.16, 125.76, 123.56, 122.63, 120.48, 115.14, 110.56, 55.66; MS (EI, 70 eV)m/z (%): 224 (M＋, 100), 209 (55), 181 (20), 154 (12), 128 (15), 77 (16), 63 (20).3f[24]: 黄色固体. m.p. 147.2～148.4 ℃; 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.45 (s, 1H), 8.34 (d, J＝8 Hz, 1H), 8.18 (s, 1H), 7.94～7.89 (m, 2H), 7.81 (t, J＝8 Hz, 1H), 7.57 (d, J＝8 Hz, 1H), 7.40 (d, J＝8 Hz, 2H); 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 149.31, 144.21, 141.67, 137.56, 133.10, 129.43, 124.51, 123.58, 122.59, 121.13, 118.76, 109.9; MS (EI, 70 eV) m/z(%): 239 (M＋, 100), 192 (48), 166 (26), 140 (13), 76 (12), 61 (10).2 结果与讨论2.1 不同取代基对反应条件、产率的影响由表1可知微波促进合成1-芳基取代苯并咪唑, 反应温度不高, 用时较短, 同时在产率上取得了较好的结果, 大多在80%以上. 但不同取代基对反应条件、产率的影响是不一样的. 碘代、溴代芳烃(Entries 1, 5, 7, 9)在该体系下反应结果优于氯代芳烃 (Entries 10, 11). 对氯苯甲醚在反应时间延长到1 h, 产率仍只能达到中等. 比较表中结果可知, 带有吸电子基团的芳基卤代物比带有给电子基团或中性基团的芳基卤代物活泼, 能在比后者更低的温度下反应(Entry 6). 值得一提的是, 在该体系下空间位阻(Entries 2～4) 对反应产率影响不大.2.2 配体及其用量对反应的影响在缺少配体时, 基本得不到目标产物. 反应温度在100 ℃以下时, L-脯氨酸的催化效果较好, 超过100 ℃则催化效果反而不令人满意, 可能是L-脯氨酸在温度较高情况下会加速自身与芳基卤化物的偶联, 导致反应物损耗的缘故. 令人高兴的是, 反应温度大于100 ℃时, 使用配体N,N-二甲基甘氨酸能取得令人满意的结果(Entry 13). 实验发现, 配体L-脯氨酸的使用量在20 mol%时效果最佳, 而且在同等条件下当它与催化剂碘化亚铜物质1280有 机 化 学 V ol. 28, 2008表1 微波辐射下产物3a ～3f 的反应温度、反应时间和产率 Table 1 Reaction temperature, times and yields of products 3a ～3f under microwave irradiationEntry Aryl halide Product t /℃ Time/min Yield/%1 3a 90 15 9323b90 159033c 90 20 8543d 90 20 8153e 90 20 8763f 75 10 927 3a 90 20 898 3b 90 25 859 3e 90 25 81103a 90 25 8011 3e 90 25 6512 3e 90 60 67 13a3e110 2582a配体为N ,N-二甲基甘氨酸.的量之比为2∶1时得到产品的产率最高. 2.3 微波设置对反应的影响微波加热是个非常迅速的过程, 如果反应直接在目标温度下进行, 往往出现体系温度瞬间过热而使反应液暴沸或有机物碳化现象. 为了避免出现该现象, 我们采取了两个措施: 一, 反应前旋摇数分钟使固体充分溶解. 二, 充分利用 MAS-1型常压微波辅助合成/萃取反应仪可在同一方案下同时设置五个工步的优点, 运用程序升温方法, 使反应温度逐步上升, 从而解决了这些问题, 使反应过程平稳、有效地进行.实验结果表明, 微波辐射下合成1-芳基取代苯并咪唑的方法与传统的合成方法相比, 可大大缩短反应时间, 且有较高的合成产率, 为合成此类化合物提供了又一种经济而有效的方法.References1 Evans, T. 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Kumada偶联反应
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ道了格氏试剂（苯基
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
• Kumada（交叉）偶联反应（熊田偶联；
Kumada coupling），又称Kumada-Corriu （交叉）偶联反应
• 烷基或芳基格氏试剂与芳卤或乙烯基卤在
镍或钯催化下的交叉偶联反应。反应产物 为苯乙烯衍生物。
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。
铜催化的偶联反应
铜催化的偶联反应作者：佟林来源：《科技创新与生产力》 2016年第7期佟林（江苏蓝丰生物化工股份有限公司，江苏新沂 221400）摘要：文章介绍了铜催化偶联反应，设计了铜催化偶联反应实验步骤并优化了反应条件，讨论了反应条件的优化与筛选、反应溶剂的选择、反应碱的选择、催化剂量的选择、目标产物的核磁表征，指出在铜催化C-S偶联反应中，以KOH为碱、DMSO为溶剂的超强碱体系催化碘代芳烃与硫酚发生偶联反应，收率较高。
关键词：铜催化；交叉偶联；Ullmann；二苯硫醚中图分类号：O643.32；O625.72 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.07.106收稿日期：２０16－03－30；修回日期：２０16－05－06作者简介：佟林（1985-），男，江苏新沂人，助理工程师，主要从事应用化学研究，E-mail：379166092@。
C-N，C-O，C-S结构广泛存在于具有生理活性的天然产物、药物及聚合物材料中。
C-X（N，O，S）键的形成是有机化学中重要反应之一，利用该反应可以合成很多复杂结构的分子。
过渡金属催化的Ullmann偶联反应是实现此类化学键合成反应中最为常用且有效的一种手段。
过渡金属催化的交叉偶联反应条件温和，可以高效地合成一系列包含C-X（N，O，S）键的芳基化合物，从而在染料、医药、农药、日用化工品以及高聚物的制备中有着广泛的应用[1-2]。
1 铜催化偶联反应简介与Pd催化方法相比，Cu催化方法价廉易得，并对环境相对友好，近年来受到人们的普遍关注。
传统的Cu催化体系需要高温、强碱、计量的Cu或Cu盐、较长反应时间等比较苛刻的条件。
经研究发现，合适配体的应用有助于提高Cu催化反应的活性，人们开始倾向于寻找更加温和高效的配体来促进该反应，研究取得了一定的进展，尤其是对于芳基卤化物的研究。
经过几十年的发展，Cu催化剂实现C-X（N，O，S）交叉偶联反应不仅成为有机合成研究的一个新热点、过渡金属催化领域中的一个新动向，而且成为化学工业绿色化进程中的一个挑战性课题[3-9]。
COF固载铜盐催化苯硼酸与咪唑的Chan-Lam偶联反应
Ｖｏｌ．４１高等学校化学学报Ｎｏ．５２０２０年５月㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＣＨＥＭＩＣＡＬＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＨＩＮＥＳＥＵＮＩＶＥＲＳＩＴＩＥＳ㊀㊀㊀㊀㊀㊀１０９１ １１００㊀㊀ｄｏｉ：１０．７５０３／ｃｊｃｕ２０１９０６３０ＣＯＦ固载铜盐催化苯硼酸与咪唑的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应刘恒烁，遇治权，孙志超，王㊀瑶，刘颖雅，王安杰（大连理工大学化工学院，大连１１６０２４）摘要㊀制备了一种含有联吡啶位点的共价有机骨架（ＣＯＦ）材料ＴｐＢｐｙ，并通过配体上的联吡啶位点固载铜盐实现了功能化，得到的Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ具有大量的不饱和铜配位位点和高表面积，可用作苯硼酸与咪唑的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应的多相催化剂．通过优化溶剂㊁铜源㊁碱及反应时间等反应条件，发现使用质子极性溶剂ＭｅＯＨ时的反应产率最高，而Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ是效果最佳的催化剂，可溶性有机碱三乙胺（ＴＥＡ）的促进效果最好．Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ在碱ＴＥＡ的促进下于７０ħ催化咪唑与苯硼酸反应４ｈ后，得到目标产物１⁃苯基咪唑的最大产率为６６％．在最优反应条件下进行了底物拓展，结果表明，取代基的位阻效应对催化体系影响显著，其中对位取代基的４⁃氯苯硼酸的产率最高（６２％）．关键词㊀共价有机骨架；铜基催化剂；Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联；Ｃ Ｎ偶联；非均相催化中图分类号㊀Ｏ６４３ ３２＋２㊀㊀㊀㊀文献标志码㊀Ａ收稿日期：２０１９⁃１２⁃０４ 网络出版日期：２０２０⁃０４⁃１１．基金项目：国家重点研发计划项目（批准号：２０１６ＹＦＥ０１０９８００）㊁国家自然科学基金（批准号：２１９７２０１４，２１６０３０２４，Ｕ１５０８２０５，２１４７３０１７）和中央高校基本科研业务费（批准号：ＤＵＴ１９ＧＪ２０５）．联系人简介：刘颖雅，女，博士，副教授，主要从事ＭＯＦ和ＣＯＦ材料的多相催化及吸附应用研究．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙｉｎｇｙａ．ｌｉｕ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎＣ Ｎ键的构建在自然界和人类社会中都是一个重要的研究课题，在生物分子科学㊁有机合成㊁药物化学和材料化学领域中具有重要地位［１ ３］．因此，科学家们开发了许多有效构建Ｃ Ｎ键的方法．传统的化学方法主要依靠自身的活性官能团间进行转化．２０世纪初，过渡金属的引入提供了一种快速便捷的合成复杂分子的方法，为Ｃ Ｎ键的构建提供了新思路．常用的过渡金属包括Ｐｄ，Ｒｈ，Ａｕ，Ａｇ和Ｎｉ等［４ ６］．在催化反应中贵金属因其自身的原子特性而具有良好的催化活性，但高昂的价格和稀缺的资源限制了其广泛应用．因此，自１９９８年Ｃｈａｎ等［７］和Ｌａｍ等［８］将Ｃｕ应用于Ｃ Ｎ偶联反应后，Ｃｕ的绿色和经济性逐渐引起人们的关注．Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应是将胺盐与芳基硼酸在铜催化下进行的偶联反应．在温和的反应条件下，Ｃｕ可促进亲电性不饱和碳与亲核性氮直接成键．研究表明，Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应可用于多种亲核试剂［９］．传统工业主要使用均相催化剂，虽然反应效率很高，但要花费大量时间和金钱进行分离回收再利用．因此，研究人员尝试将过渡金属固载在多孔材料上，作为Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应中的非均相催化剂，以便于分离和回收，目前研究较多的有石墨烯［１０］㊁多种聚合物［１１ １３］和金属⁃有机骨架（ＭＯＦ）微孔材料［１４，１５］等．应当指出，碱在Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应中非常重要，它促进反应的脱质子过程，从而促进亲核试剂的Ｎ⁃芳基化．然而，大多数多孔材料不耐碱，例如弱的配位键作用使ＭＯＦ骨架在反应所需的高极性和碱性环境下难以稳定存在，从而限制了其在Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应中的应用［１６，１７］．共价有机骨架（ＣＯＦｓ）通过有机单体之间的共价键进行连接，是结构规整有序的多孔结晶材料．ＣＯＦｓ的高比表面积㊁高结构稳定性和良好的结晶度使其可应用于气体储存和吸附㊁多相催化及光电等多个领域［１８ ２０］．因为通过共价键连接，ＣＯＦｓ具有很高的化学稳定性和热稳定性，可以在水㊁有机溶剂，甚至是强酸强碱环境下保持结构稳定［２１ ２３］．因此，ＣＯＦｓ非常适合作为活性组分的稳定载体．近年来，由于具有大量不饱和铜配位位点和高表面积，铜基ＣＯＦ被认为是相应的均相催化剂的有效替代２９０１高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀物，并且可以替代贵金属催化剂．Ｈａｎ等［２４］报道了一种聚酰亚胺共价有机骨架材料（ＰＩ⁃ＣＯＦ），并进一步固载了活性组分铜，可有效催化苯硼酸与胺类的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应．该催化剂重复使用至少８个循环而没有明显的催化活性变化．Ｐｉｌｌａｉｙａｒ等［２５］将Ｃｕ（Ⅱ）离子固载在一种新型介孔共价三嗪骨架（ＭＣＩＰ）材料上，发现其在生物活性胺与芳基硼酸之间的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ交叉偶联反应中表现出优异的催化活性，该反应条件温和㊁底物范围广泛㊁催化剂可重复使用且不降低反应活性．以上研究为这种新兴材料的设计和催化应用提供了更多可能．本文研究了苯硼酸与咪唑的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应中，修饰了活性组分铜的亚胺类共价有机骨架材料Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ的催化活性；考察了溶剂㊁铜源㊁碱及反应时间等因素对反应的影响．１㊀实验部分１．１㊀试剂与仪器２，４，６⁃三羟基⁃１，３，５⁃苯三甲醛（Ｔｐ，纯度９７％）和２，２ᶄ⁃联吡啶⁃５，５ᶄ⁃二胺（Ｂｐｙ，纯度９７％），购于郑州阿尔法化工有限公司；苯硼酸（纯度９７％）和三氟甲基磺酸铜（纯度９８％），购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；正癸烷（Ａ．Ｒ．级），购于上海化学试剂一厂；乙酸铜一水合物（纯度９９％），购于上海麦克林生化科技有限公司；硝酸铜（Ａ．Ｒ．级），购于天津市科密欧化学试剂有限公司；咪唑（纯度９９％）㊁碘化亚铜㊁氯化铜㊁硫酸铜㊁氯化亚铜㊁碳酸钠㊁碳酸钾㊁吡啶㊁三乙胺㊁Ｎ，Ｎ⁃二甲基乙酰胺（ＤＭＡ）㊁邻二氯苯（ｏ⁃ＤＣＢ）㊁乙腈㊁乙醇㊁二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）㊁Ｎ，Ｎ⁃二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）㊁二氧六环㊁无水甲醇㊁二氯甲烷㊁甲苯和１，２⁃二氯乙烷均购于国药集团化学试剂有限公司．Ｓｍａｒｔｌａｂ９ｋｗ型粉末Ｘ射线衍射仪（ＰＸＲＤ，日本Ｒｉｇａｋｕ公司），ＣｕＫα射线，λ＝０ １５４１８ｎｍ，工作电压４５ｋＶ，工作电流２００ｍＡ，扫描范围３ʎ ５０ʎ，扫描速度为８ʎ／ｍｉｎ，扫描步长０ ０２ʎ；ＥＱＵＩＮＯＸ５５型傅里叶变换红外光谱（ＦＴＩＲ，德国Ｂｒｕｋｅｒ公司），ＫＢｒ压片，测试范围４００ ４０００ｃｍ－１；Ｑ５００ＴＧＡ型热分析仪（ＴＧＡ，美国ＴＡ公司），Ｎ２气氛，加热范围２２ ８００ħ，加热速率１０ħ／ｍｉｎ；ＮｏｖａＮａｎｏＳＥＭ４５０型场发射扫描电子显微镜（ＦＥＳＥＭ，美国ＦＥＩ公司），加速电压３ ０ｋＶ，样品经喷金处理；ＴＦ３０型透射电子显微镜（ＴＥＭ，美国ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ公司），加速电压３００ｋＶ，铜网测试；Ｏｐｔｉｍａ２０００ＤＶ型电感耦合等离子发射光谱仪（ＩＣＰ⁃ＯＥＳ，美国ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ公司），样品预先用强酸消解；ＴｒｉｓｔａｒⅡ３０２０型氮气物理吸附仪（美国麦克公司），样品测量前于１２０ħ真空干燥过夜活化；Ｍｕｌｔｉｌａｂ２０００型Ｘ射线光电子能谱仪（ＸＰＳ，美国ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ公司）用于测定材料上铜元素的电子性质，ＡｌＫα光源，通过能为２０ｅＶ，以Ｃ１ｓ峰（２８４ ６ｅＶ）为基准来校准其它元素的ＸＰＳ峰位置；Ａｇｉｌｅｎｔ７８９０Ｂ型气相色谱系统（ＧＣ，美国Ａｇｉｌｅｎｔ公司），ＨＰ⁃５色谱柱；ＡＶＡＮＣＥⅢ５００型核磁共振波谱仪（ＮＭＲ，德国Ｂｒｕｋｅｒ公司），样品预先经脱水处理．１．２㊀实验过程１．２．１㊀ＴｐＢｐｙ的合成㊀参照文献［２１］报道采用溶剂热法，通过醛胺脱水缩合反应在酸催化下合成ＣＯＦ材料ＴｐＢｐｙ（见Ｓｃｈｅｍｅ１）．按照化学计量比将６３ｍｇ（０ ３ｍｍｏｌ）Ｔｐ和８３ ７ｍｇ（０ ４５ｍｍｏｌ）Ｂｐｙ添加到Ｓｃｈｌｅｎｋ反应管中，加入４ ５ｍＬＤＭＡ和１ ５ｍＬｏ⁃ＤＣＢ的混合溶剂，再加入０ ６ｍＬ６ｍｏｌ／ＬＡｃＯＨ水溶液．超声１５ｍｉｎ使其混合均匀，并通过３个冷冻⁃泵⁃解冻循环脱气，最后将反应管真空密封，置于干式加热器中于１２０ħ加热７２ｈ．冷却至室温后，将产物滤出并用大量的ＤＭＡ和水洗涤，然后用乙醇进行溶剂交换．最后，在１２０ħ真空干燥过夜，得到红色粉末（收率约为７０％，以Ｔｐ含量为标准计算）．１．２．２㊀Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ的合成㊀合成的ＴｐＢｐｙ具有丰富的联吡啶位点，其上的氮原子含有大量可与金属进行配位的孤对电子．采用后修饰法对ＴｐＢｐｙ进行了功能化改性，将活性组分铜源与氮原子进行配位，固载到ＴｐＢｐｙ的多孔骨架内（见Ｓｃｈｅｍｅ２）．为了优选催化剂，选取多种铜源进行固载．不同铜源在溶剂中的溶解度不同，因此在固载过程中针对不同铜源使用不同溶剂（见表１）．以Ｃｕ（ＯＡＣ）２㊃Ｈ２Ｏ为例，使用无水乙醇为溶剂，按理论固载铜质量分数为１０％计算，将９２ｍｇＣｕ（ＯＡＣ）２㊃Ｈ２Ｏ超声溶解于１０ｍＬ乙醇中并加入２００ｍｇＴｐＢｐｙ，在７０ħ下加热回流搅拌２４ｈ，过滤后用大量乙醇洗涤除去未固载的金属．将获得的材料干燥，于１００ħ㊀㊀㊀㊀㊀Ｓｃｈｅｍｅ１㊀ＳｏｌｖｏｔｈｅｒｍａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｏｆＴｐＢｐｙＳｃｈｅｍｅ２㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｒｅｐｒｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＣｕ（ＯＡｃ）２ａｎｃｈｏｒｅｄｏｎｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅｓｉｔｅｓｏｆＴｐＢｐｙｔｏｏｂｔａｉｎＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙｔｏｃａｔａｌｙｚｅｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｉｍｉｄａｚｏｌｅａｎｄｐｈｅｎｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄＴａｂｌｅ１㊀ＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｏｌｖｅｎｔｓｕｓｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｐｐｅｒｓｏｕｒｃｅｓＥｎｔｒｙＣｕｓｏｕｒｃｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｌｖｅｎｔ１ＣｕＩＡｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ２Ｃｕ（ＮＯ３）２㊃３Ｈ２ＯＥｔｈａｎｏｌ３ＣｕＣｌ２Ｅｔｈａｎｏｌ４Ｃｕ２Ｃｌ２ＤＭＳＯ５Ｃｕ（ＯＡｃ）２㊃Ｈ２ＯＥｔｈａｎｏｌ６ＣｕＳＯ４㊃５Ｈ２ＯＤＭＦ７Ｃｕ（ＣＦ３ＳＯ３）２Ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ真空过夜活化，得到Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ．利用ＩＣＰ⁃ＯＥＳ测定材料中Ｃｕ的含量（约１ ７ｍｍｏｌ／ｇ）．１．２．３㊀Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ催化Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应㊀合成的Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ材料可被用作苯硼酸与咪唑的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应中的多相催化剂．固载在联吡啶位点上的铜离子配位不饱和，可促进偶联反应中亲电性不饱和碳与亲核性氮直接成键（见Ｓｃｈｅｍｅ２）．取苯硼酸（０ ８２ｍｍｏｌ）㊁咪唑（０ ９８ｍｍｏｌ）㊁ＴＥＡ（０ ９８ｍｍｏｌ）㊁正癸烷（内标物，０ １３ｍｍｏｌ）㊁５ｍＬ３９０１㊀Ｎｏ．５㊀刘恒烁等：ＣＯＦ固载铜盐催化苯硼酸与咪唑的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应４９０１高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀溶剂和催化剂Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ（摩尔分数为１０％），加入到耐压Ｐｙｒｅｘ反应管中，在７０ħ下加热搅拌一段时间．反应完成后，利用ＧＣ分析上层清液，测定目标产物１⁃苯基咪唑的产率．通过过滤分离催化剂，用大量溶剂洗涤㊁干燥．使用正癸烷作为内标物．按照反应转化率分别为０，２０％，４０％，６０％，８０％和１００％配制１⁃苯基咪唑标准溶液，添加等量的正癸烷，然后进行气相色谱分析．以１⁃苯基咪唑的浓度Ｃｉ为横坐标，以１⁃苯基咪唑与正癸烷的色谱面积比Ａｉ／Ａｓ为纵坐标，绘制１⁃苯基咪唑的内标标准曲线．偶联反应后，对反应液进行色谱分析，计算Ａｉ／Ａｓ值并将其代入内标标准曲线以确定１⁃苯基咪唑的浓度Ｃｉ，从而计算出反应的ＧＣ产率．为了检验ＧＣ产率的准确性并检测目标产物，同时采用柱层析分离产物１⁃苯基咪唑并计算其分离收率．分离催化剂后，将反应液首先通过旋转蒸发除去溶剂，然后使用洗脱剂石油醚／乙酸乙酯（体积比３ʒ１）混合溶液通过硅胶柱进行分离纯化．称量所得产物以获得分离收率，并通过１ＨＮＭＲ分析产物．２㊀结果与讨论２．１㊀ＴｐＢｐｙ的表征如图１（Ａ）所示，ＴｐＢｐｙ的ＰＸＲＤ谱图显示其具有良好的结晶度，在２θ＝３ ６ʎ处出现尖锐的衍射峰，可对应于（１００）晶面；２θ＝２５ʎ ２８ʎ处的宽衍射峰对应于（００１）晶面；此外，在２θ＝６ ０ʎ，６ ９ʎ，９ ２ʎ，１２ １ʎ，１５ ２ʎ处均有弱峰存在，这与文献［２１］报道的ＴｐＢｐｙ的ＰＸＲＤ谱图一致．ＦＴＩＲ谱图［图１（Ｂ）］中，１６０８和１５７９ｃｍ－１处的谱峰分别对应于酮型ＣＯ键和ＣＣ键的伸缩振动，此外，３３００ ３５００ｃｍ－１处的大包峰归属为 ＮＨ２的伸缩振动，表明材料中有部分原料Ｂｐｙ未完全聚合，还存在 ＮＨ２．Ｆｉｇ．１㊀ＰＸＲＤｐａｔｔｅｒｎ（Ａ），ＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒｕｍ（Ｂ），Ｎ２ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ⁃ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍｓ（Ｃ）ａｎｄＴＧＡｃｕｒｖｅ（Ｄ）ｏｆＴｐＢｐｙ低温氮气物理吸附结果如图１（Ｃ）所示，活化后的ＴｐＢｐｙ的显示出可逆的Ⅳ型吸附等温线，说明该材料具有微孔结构，其ＢＥＴ比表面积为１０５８ｍ２／ｇ，为进一步引入催化活性组分提供了空间，但与文献［２１］报道的１７４６ｍ２／ｇ相比还存在一定差距，也间接证明了材料的合成过程中存在聚合不完全的问题．图１（Ｄ）为ＴｐＢｐｙ在氮气气氛下的热重分析曲线，样品在３５０ħ前基本未失重，说明ＴｐＢｐｙ具有高达３５０ħ的热稳定性，继续升温后材料有明显的失重，为ＣＯＦ骨架逐渐分解的过程．通过ＦＥＳＥＭ和ＴＥＭ表征对样品进行了形貌分析，结果如图２所示．可见，ＴｐＢｐｙ以交织的线状形态结晶，并伴有大量单个微晶的聚集．Ｆｉｇ．２㊀ＦＥＳＥＭ（Ａ）ａｎｄＴＥＭ（Ｂ）ｉｍａｇｅｓｏｆＴｐＢｐｙ２．２㊀Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ的表征以Ｃｕ（ＯＡＣ）２＠ＴｐＢｐｙ为例，对比改性前后的ＰＸＲＤ谱图［图３（Ａ）］发现，改性后的材料在２θ＝３ ６ʎ处的特征峰峰强减弱，峰形变宽，说明改性后材料的结晶度有所下降，但其骨架还保持完整．此外，改性后的ＰＸＲＤ谱图中未出现铜源或新的衍射峰，说明无新相存在，表明Ｃｕ源的引入未对ＣＯＦ结构造成影响．由图３（Ｂ）所示ＦＴＩＲ谱图可知，铜源改性后的材料在１００２ｃｍ－１处出现振动伸缩峰，表明存在Ｃｕ Ｎ配位，这证实了Ｃｕ源是通过化学成键作用固载上去的，这与ＰＸＲＤ中未出现新相的结论一致．改性后的Ｃｕ（ＯＡＣ）２＠ＴｐＢｐｙ依然显示出可逆的Ⅳ型吸附等温线，但其ＢＥＴ比表面积降低为４５５ｍ２／ｇ［图３（Ｃ）］，这说明后修饰过程对ＣＯＦ材料的外表面及内部孔道造成了一定破坏．Ｆｉｇ．３㊀ＰＸＲＤｐａｔｔｅｒｎ（Ａ），ＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒａ（Ｂ）ａｎｄＮ２ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ⁃ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍｓ（Ｃ）ｏｆＴｐＢｐｙ（ａ）ａｎｄＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ（ｂ）Ｆｉｇ．４㊀ＸＰＳｓｐｅｃｔｒａｏｆＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ（Ａ）ａｎｄＣｕＩ＠ＴｐＢｐｙ（Ｂ）ｉｎＣｕ２ｐｒｅｇｉｏｎ为进一步确认材料中铜的价态，对采用一价和二价铜源合成的ＣｕＩ＠ＴｐＢｐｙ和Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ进行了ＸＰＳ分析，结果如图４所示．Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ的ＸＰＳ谱图［图４（Ａ）］中９３４ ２和９５４ １ｅＶ处５９０１㊀Ｎｏ．５㊀刘恒烁等：ＣＯＦ固载铜盐催化苯硼酸与咪唑的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应的２个峰可归属于Ｃｕ２＋的２ｐ３／２和２ｐ１／２状态，表明Ｃｕ元素以＋２氧化态存在［２６］．ＣｕＩ＠ＴｐＢｐｙ的ＸＰＳ谱图［图４（Ｂ）］中９３１ ９和９５１ ７ｅＶ处的２个峰可分别归属于Ｃｕ＋的２ｐ３／２和２ｐ１／２状态，９３４ ４和９５４ ２ｅＶ处的２个峰可分别归属于Ｃｕ２＋的２ｐ３／２和２ｐ１／２状态，Ｃｕ元素以＋１价态以及部分＋２价态存在［２６］，说明有部分一价铜被氧化为二价铜．２．３㊀Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应为了优化以Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ为催化剂的苯硼酸与咪唑的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应的条件，筛选了溶剂㊁铜源㊁碱及反应时间等参数，结果列于表２．参考文献［２７］方法，加入苯硼酸与过量咪唑，首先使用催化剂ＣｕＩ＠ＴｐＢｐｙ，碱三乙胺（ＴＥＡ）和溶剂ＥｔＯＨ．该反应在室温下无产率（表２中Ｅｎｔｒｙ３），而在７０ħ下产率为２２％（表２中Ｅｎｔｒｙ４），表明该反应对温度敏感，后续实验选择反应温度为７０ħ．Ｔａｂｌｅ２㊀ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＣｈａｎ⁃ＬａｍｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａＥｎｔｒｙＳｏｌｖｅｎｔＣａｔａｌｙｓｔＢａｓｅＧＣｙｉｅｌｄ（％）Ｉｓｏｌａｔｅｄｙｉｅｌｄ（％）１ｂＥｔＯＨＴＥＡ２ｃＥｔＯＨＴｐＢｐｙＴＥＡ３ｄＥｔＯＨＣｕＩ＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ４ＥｔＯＨＣｕＩ＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ２２５ＭｅＯＨＣｕＩ＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ３９３８６ＭｅＯＨＣｕＣｌ２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ２３２１７ＭｅＯＨＣｕ（ＮＯ３）２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ１９８ＭｅＯＨＣｕ（ＣＦ３ＳＯ３）２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ６１９ＭｅＯＨＣｕ２Ｃｌ２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ３２１０ＭｅＯＨＣｕＳＯ４＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ５１１１ＭｅＯＨＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ６６１２ＤＭＳＯＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ６１３ＤＭＦＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡＴｒａｃｅ１４１，４⁃ＤｉｏｘａｎｅＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡＴｒａｃｅ１５ＤＣＭＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ１６１，２⁃ＤｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈａｎｅＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡ１７ＴｏｌｕｅｎｅＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙＴＥＡＴｒａｃｅ１８ｅＭｅＯＨＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ４４１９ＭｅＯＨＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙＮａ２ＣＯ３３７２０ＭｅＯＨＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙＫ２ＣＯ３１８２１ＭｅＯＨＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙｐｙｒｉｄｉｎｅ４５㊀㊀ａ．；ｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：ｐｈｅｎｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄ（０ ８２ｍｍｏｌ），ｉｍｉｄａｚｏｌｅ（０ ９８ｍｍｏｌ），ｂａｓｅ（０ ９８ｍｍｏｌ），Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ（１０％，ｍｏｌａｒｆｒａｃｔｉｏｎ），ｓｏｌｖｅｎｔ５ｍＬ，７０ħ，１２ｈ；ｂ．ｗｉｔｈｏｕｔｃａｔａｌｙｓｔ；ｃ．ｗｉｔｈｏｕｔＣｕｓｏｕｒｃｅ；ｄ．ｒ．ｔ．；ｅ．ｗｉｔｈｏｕｔｂａｓｅ．如表２中Ｅｎｔｒｉｅｓ５和６所示，ＧＣ产率与分离收率非常匹配，这验证了气相色谱分析的准确性，因Ｆｉｇ．５㊀１ＨＮＭＲｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆ１⁃ｐｈｅｎｙｌ⁃ｉｍｉｄａｚｏｌｅ此通过ＧＣ产率来衡量催化剂的催化性能．通过１ＨＮＭＲ光谱分析了分离纯化后的目标产物１⁃苯基咪唑（见图５），证明所得产物为纯物质．为了在偶联反应中选择最佳溶剂，筛选了多种极性和非极性有机溶剂，如甲苯㊁１，４⁃二氧六环㊁二氯甲烷（ＤＣＭ）㊁１，２⁃二氯乙烷㊁ＥｔＯＨ㊁ＭｅＯＨ㊁ＤＭＦ和ＤＭＳＯ等（表２中Ｅｎｔｒｉｅｓ１１ １７）．结果表明，非极性溶剂或非质子极性溶剂导致反应产率很低或没有产率，而质子极性溶剂有利于咪唑的芳基化，其中ＭｅＯＨ的反应产率最高（表２中Ｅｎｔｒｙ１１），这一结果与文献［２８ ３０］报道一致．在最佳溶剂ＭｅＯＨ中，考察了ＴｐＢｐｙ上固载不同的铜源对反应结果的影响．在不添加任何催化剂６９０１高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀时，反应无法进行（表２中Ｅｎｔｒｙ１），这说明催化剂存在的必要性．而仅使用ＴｐＢｐｙ作为催化剂时，该反应产率也为０（表２中Ｅｎｔｒｙ２），说明纯ＴｐＢｐｙ对反应无催化活性．我们通过后修饰法在ＴｐＢｐｙ上固载了系列Ｃｕ源，如ＣｕＩ，Ｃｕ（ＮＯ３）２㊃３Ｈ２Ｏ，ＣｕＣｌ２，Ｃｕ２Ｃｌ２，Ｃｕ（ＣＦ３ＳＯ３）２，ＣｕＳＯ４㊃５Ｈ２Ｏ以及Ｃｕ（ＯＡｃ）２㊃Ｈ２Ｏ（表２中Ｅｎｔｒｉｅｓ５ １１）．催化反应评价结果表明，Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ在相同反应条件下催化效果最佳（表２中Ｅｎｔｒｙ１１）．碱可在Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应中起到促进反应物脱质子的作用，因此进一步考察了碱（包括有机碱三乙胺和吡啶，无机碱Ｎａ２ＣＯ３和Ｋ２ＣＯ３）对反应的影响．需要说明的是，不加碱时在ＭｅＯＨ溶剂中使用Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ催化该反应能获得４４％的产率（表２中Ｅｎｔｒｙ１８），表明ＴｐＢｐｙ自身具有一定的碱性．而在相同条件下，无机碱参与的反应其产率不升反降，Ｎａ２ＣＯ３参与的反应产率为３７％，Ｋ２ＣＯ３参与的反应产率为１８％（表２中Ｅｎｔｒｉｅｓ１９和２０），说明无机碱对Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ催化的反应体系存Ｆｉｇ．６㊀ＰＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙｂｅｆｏｒｅ（ａ）ａｎｄａｆｔｅｒ（ｂ）ｒｅａｃｔｉｏｎｕｎｄｅｒｔｈｅｂｅｓｔｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ在抑制作用．有机碱参与的反应中，吡啶对反应无明显促进作用，其产率与不加碱时相当，为４５％（表２中Ｅｎｔｒｙ２１）；有机碱三乙胺的促进作用最明显（表２中Ｅｎｔｒｙ１１），最佳产率为６６％．对最优条件下反应后的催化剂进行了表征，结果如图６所示，反应后的Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ在２θ＝３ ６ʎ处仍然存在对应于（１００）晶面的高强度衍射峰，而对应于（００１）晶面的２θ＝２５ʎ ２８ʎ处的宽峰也仍然可见，这与反应前的粉末ＸＲＤ特征衍射峰一致，说明反应后ＣＯＦ材料的结构依然保持稳定．筛选所得最佳催化体系（表２中Ｅｎｔｒｙ１１）催化Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应的最佳收率与文献［３１ ３３］报道的部分多相催化体系相比，不具有明显优势．分析其原因可能与铜离子所在的刚性配位环境有关．ＴｐＢｐｙ是一种二维层状结构，催化活性组分Ｃｕ固载在联吡啶位点上，即ＴｐＢｐｙ六元环的边上，如果将ＴｐＢｐｙ视作一个有机配体，则铜组分位于相对刚性的配位环境中．此外，根据文献［２１］报道，结合ＰＸＲＤ数据拟合得其层状结构的层间距约为０ ３５ｎｍ，较窄的层间距使固载的Ｃｕ的配位环境中的空间位阻较大．Ｃｏｌｌｍａｎ等［３４］研究发现，铜源与不同含氮螯合配体配位形成的配合物在相同条件下催化苯硼酸与咪唑的偶联反应时，随着配体刚性增大，１⁃苯基咪唑分离收率降低．以四甲基乙二胺（ＴＭＥＤＡ）㊁Ｆｉｇ．７㊀ＧＣｙｉｅｌｄ⁃ｔｉｍｅｐｒｏｆｉｌｅｆｏｒｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｉｎｍｅｔｈａｎｏｌｗｉｔｈＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙａｓｃａｔａｌｙｓｔＰｈｅｎｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄ（０ ８２ｍｍｏｌ，１００ｍｇ），ｉｍｉｄａｚｏｌｅ（０ ９８ｍｍｏｌ），ＴＥＡ（０ ９８ｍｍｏｌ），Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ（１０％，ｍｏ⁃ｌａｒｆｒａｃｔｉｏｎ），ＭｅＯＨ５ｍＬ，７０ħ．４，４⁃联吡啶和１，１０⁃菲罗林３个配体为例，１⁃苯基咪唑分离收率最高的为ＴＭＥＤＡ配体，收率最低的为１，１０⁃菲罗林配体．在偶联反应的转金属化步骤中，由于空间位阻的原因，苯硼酸的苯环和咪唑环与不饱和铜配位较困难，从而降低了整个反应的反应活性．如图７所示，在最优反应条件下控制反应时间分别为１，２，４，６，８和１２ｈ，发现反应产率呈现先增大后不变的趋势．反应４ｈ，反应达到最大产率６６％，之后再延长反应时间，收率保持不变．以均相反应作为对比，无任何配体存在时，在最佳条件下考察了多种Ｃｕ源的催化活性，结果列于表３．可见，在相同量的铜源催化下，所有反应催化活性略高于相应的非均相反应，其中Ｃｕ（ＯＡｃ）２㊃Ｈ２Ｏ的催化活性最好，与非均相催化剂的催化活性相当．在模型反应的最佳反应条件下进行了底物拓展实验，结果列于表４．当苯硼酸中取代基在邻位时７９０１㊀Ｎｏ．５㊀刘恒烁等：ＣＯＦ固载铜盐催化苯硼酸与咪唑的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应（表４中Ｅｎｔｒｉｅｓ５和６），如２⁃溴苯硼酸和２⁃甲基苯硼酸分别与咪唑反应时，检测到只有微量目标产物生成，这是由于邻位的空间位阻较大造成的；当取代基在对位时（表４中Ｅｎｔｒｉｅｓ１ ４），４⁃甲氧基苯硼酸反应的产物产率为４４％，４⁃甲酰苯硼酸和４⁃联苯硼酸反应的产物产率分别为５４％和５３％，４⁃氯苯硼酸反应的产物产率最高为６２％；当取代基在间位时（表４中Ｅｎｔｒｉｅｓ７和８），３⁃氰基苯硼酸和３⁃甲基苯硼酸与咪唑反应的产物产率分别为５９％与４１％．Ｔａｂｌｅ３㊀ＨｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｉｍｉｄａｚｏｌｅａｎｄｐｈｅｎｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄａＥｎｔｒｙＳｏｌｖｅｎｔＣａｔａｌｙｓｔＹｉｅｌｄｂ（％）１ＭｅＯＨＣｕＩ６２２ＭｅＯＨＣｕ（ＮＯ３）２㊃３Ｈ２Ｏ７１３ＭｅＯＨＣｕＣｌ２６８４ＭｅＯＨＣｕ２Ｃｌ２６８５ＭｅＯＨＣｕ（ＯＡｃ）２㊃Ｈ２Ｏ８１㊀㊀ａ．；ｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：ｐｈｅｎｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄ（０ ８２ｍｍｏｌ，１００ｍｇ），ｉｍｉｄａｚｏｌｅ（０ ９８ｍｍｏｌ），ＴＥＡ（０ ９８ｍｍｏｌ），Ｃｕｓｏｕｒｃｅ（１０％，ｍｏｌａｒｆｒａｃｔｉｏｎ），ＭｅＯＨ５ｍＬ，７０ħ，１２ｈ；ｂ．ＧＣｙｉｅｌｄ．Ｔａｂｌｅ４㊀Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙｃａｔａｌｙｚｅｄＮ⁃ａｒｙｌａｔｉｏｎｏｆｉｍｉｄａｚｏｌｅｗｉｔｈａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄｓａＥｎｔｒｙＢｏｒｏｎｉｃａｃｉｄ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ａｍｉｎｅ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＰｒｏｄｕｃｔＹｉｅｌｄｂ（％）１４４２６２３５４４５３５Ｔｒａｃｅ６Ｔｒａｃｅ７５９８４１㊀㊀ａ．；ｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ：ａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄｓ（０ ８２ｍｍｏｌ），ｉｍｉｄａｚｏｌｅ（０ ９８ｍｍｏｌ），ＴＥＡ（０ ９８ｍｍｏｌ），Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ（１０％，ｍｏｌａｒｆｒａｃｔｉｏｎ），ＭｅＯＨ５ｍＬ，７０ħ，１２ｈ；ｂ．ｉｓｏｌａｔｅｄｙｉｅｌｄ．均相铜盐催化Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联的反应机理研究已经非常透彻［３５ ３７］，针对本文的非均相催化体系，参考文献［２５，２７，３８］报道，我们给出了以Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ为催化剂时咪唑与苯硼酸偶联反应的催化循环图．如Ｓｃｈｅｍｅ３所示，以Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ催化剂为例，活性中心Ｃｕ含有大量不饱和配位点，反应开始后，苯硼酸的苯环发生转金属化反应配位至Ｃｕ（Ⅱ）中心（①ң②）；碱与咪唑的活泼氢结合，发生去质子化作用，从而促进咪唑的Ｎ⁃芳基化，因此在碱ＴＥＡ的促进下，咪唑也与Ｃｕ（Ⅱ）中心配位（②ң③）．在Ｏ２的存在下，Ｃｕ（Ⅱ）被氧化为Ｃｕ（Ⅲ）（③ң④）；随后发生还原消除反应，得到目标产物１⁃苯基咪唑和再生催化剂（④ң⑤）；然后，Ｃｕ（Ⅰ）被Ｏ２氧化为Ｃｕ（Ⅱ）（⑤ң①），发生下一轮循环．８９０１高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀Ｓｃｈｅｍｅ３㊀Ｐｌａｕｓｉｂｌｅｃａｔａｌｙｔｉｃｃｙｃｌｅｆｏｒｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｉｍｉｄａｚｏｌｅａｎｄｐｈｅｎｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄ３㊀结㊀㊀论采用真空溶剂热方法合成了含联吡啶位点的ＣＯＦ材料ＴｐＢｐｙ，再通过后修饰法引入系列铜源得到Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ，并用于催化咪唑和苯硼酸的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应．作为多相催化剂，Ｃｕ＠ＴｐＢｐｙ在反应中具有良好的催化活性．通过优化反应条件，发现质子极性溶剂ＭｅＯＨ是该催化反应的最佳溶剂，而Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ的催化性能最佳，有机碱ＴＥＡ的促进效果最好．在ＭｅＯＨ溶液中，Ｃｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙ在碱ＴＥＡ的促进下于７０ħ催化咪唑与苯硼酸反应４ｈ后，得到１⁃苯基咪唑的最大产率（６６％）．粉末ＸＲＤ表征结果表明，反应后的催化剂仍保持原有骨架．在最优反应条件下进行了底物拓展实验，结果表明，取代基的位阻效应对该催化体系有显著影响，其中对位取代的４⁃氯苯硼酸的反应产率最高（６２％）．参㊀考㊀文㊀献［１］㊀ＰｉｔｚｅｒＪ．，ＳｔｅｉｎｅｒＫ．，Ｊ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，２０１６，２３５，３２ ４６［２］㊀ＸｕＭ．，ＺｈｅｎｇＺ．，ＷａｎｇＭ．，ＫｏｎｇＬ．，ＡｏＹ．，ＬｉＹ．，Ｏｒｇ．Ｂｉｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，２０１８，１６（４５），８７６１ ８７６８［３］㊀ＪｉｎＸ．，ＬｉｕＭ．Ｙ．，ＺｈａｎｇＤ．Ｆ．，ＺｈｏｎｇＸ．，ＤｕＫ．，ＱｉａｎＰ．，ＧａｏＨ．，ＷｅｉＭ．Ｊ．，Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．Ｒｅｓ．，２０１９，１４５，１０４２５３ １０４２５３［４］㊀ＫｉｄｗａｉＭ．，ＢａｎｓａｌＶ．，ＫｕｍａｒｂＡ．，ＭｏｚｕｍｄａｒｂＳ．，ＧｒｅｅｎＣｈｅｍ．，２００７，９，７４２ ７４５［５］㊀ＲｏｓｅｎＢ．Ｍ．，ＱｕａｓｄｏｒｆＫ．Ｗ．，ＷｉｌｓｏｎＤ．Ａ．，ＺｈａｎｇＮ．，ＲｅｓｍｅｒｉｔａＡ．Ｍ．，ＧａｒｇＮ．Ｋ．，ＰｅｒｃｅｃＶ．，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，２０１１，１１１（３），１３４６ １４１６［６］㊀ＳｈａｎｇＲ．，ＬｉｕＬ．，Ｓｃｉ．ＣｈｉｎａＣｈｅｍ．，２０１１，５４（１１），１６７０ １６８７［７］㊀ＣｈａｎＤ．Ｍ．Ｔ．，ＭｏｎａｃｏＫ．Ｌ．，ＷａｎｇＲ．Ｐ．，ＷｉｎｔｅｒｓＭ．Ｐ．，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ．，１９９８，３９，２９３３ ２９３６［８］㊀ＬａｍＰ．Ｙ．Ｓ．，ＣｌａｒｋｔＣ．Ｇ．，ＳａｕｂｅｒｎｔＳ．，ＡｄａｍｓｔＪ．，ＷｉｎｔｅｒｓＭ．Ｐ．，ＣｈａｎＤ．Ｍ．Ｔ．，ＣｏｍｂｓｔＡ．，ＴｅｔｒａｈｅｄｒｏｎＬｅｔｔ．，１９９８，３９，２９４１ ２９４４［９］㊀ＭｕｎｉｒＩ．，ＺａｈｏｏｒＡ．Ｆ．，ＲａｓｏｏｌＮ．，ＮａｑｖｉＳ．Ａ．Ｒ．，ＺｉａＫ．Ｍ．，ＡｈｍａｄＲ．，Ｍｏｌ．Ｄｉｖｅｒｓ．，２０１９，２３（１），２１５ ２５９［１０］㊀ＧａｊａｒｅＳ．，ＪａｇａｄａｌｅＭ．，ＮａｉｋｗａｄｅＡ．，ＢａｎｓｏｄｅＰ．，ＲａｓｈｉｎｋａｒＧ．，Ａｐｐｌ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ．Ｃｈｅｍ．，２０１９，３３（６），ｅ４９１５［１１］㊀ＫａｎｔａｍＭ．Ｌ．，ＲｏｙＭ．，ＲｏｙＳ．，ＳｒｅｅｄｈａｒＢ．，ＤｅＲ．Ｌ．，Ｃａｔａｌ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２００８，９（１３），２２２６ ２２３０［１２］㊀ＩｓｌａｍＳ．Ｍ．，ＳａｌａｍＮ．，ＭｏｎｄａｌＰ．，ＲｏｙＡ．Ｓ．，ＧｈｏｓｈＫ．，ＴｕｈｉｎａＫ．，Ｊ．Ｍｏｌ．Ｃａｔａｌ．Ａ：Ｃｈｅｍ．，２０１４，３８７，７ １９［１３］㊀ＢｕｋｏｗｓｋａＡ．，ＢｕｋｏｗｓｋｉＷ．，ＢｅｓｔｅｒＫ．，ＨｕｓＫ．，Ａｐｐｌ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ．Ｃｈｅｍ．，２０１７，３１（１２），ｅ３８４７［１４］㊀ＤｈａｋｓｈｉｎａｍｏｏｒｔｈｙＡ．，ＧａｒｃｉａＨ．，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１４，４３（１６），５７５０ ５７６５［１５］㊀ＤｈａｋｓｈｉｎａｍｏｏｒｔｈｙＡ．，ＡｓｉｒｉＡ．Ｍ．，ＧａｒｃｉａＨ．，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１５，４４（７），１９２２ １９４７９９０１㊀Ｎｏ．５㊀刘恒烁等：ＣＯＦ固载铜盐催化苯硼酸与咪唑的Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍ偶联反应００１１高等学校化学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４１㊀［１６］㊀ＡｒａｉＴ．，ＫａｗａｓａｋｉＮ．，ＫａｎｏｈＨ．，Ｓｙｎｌｅｔｔ．，２０１２，２３（１０），１５４９ １５５３［１７］㊀ＰｒｉｙａｄａｒｓｈｉｎｉＳ．，ＡｍａｌＪｏｓｅｐｈＰ．Ｊ．，ＫａｎｔａｍＭ．Ｌ．，ＳｒｅｅｄｈａｒＢ．，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，２０１３，６９（３１），６４０９ ６４１４［１８］㊀ＤｉｎｇＳ．Ｙ．，ＷａｎｇＷ．，Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｒｅｖ．，２０１３，４２（２），５４８ ５６８［１９］㊀ＷｕＭ．Ｘ．，ＹａｎｇＹ．Ｗ．，ＣｈｉｎｅｓｅＣｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．，２０１７，２８（６），１１３５ １１４３［２０］㊀ＨｕＨ．，ＹａｎＱ．，ＧｅＲ．，ＧａｏＹ．，ＣｈｉｎｅｓｅＪ．Ｃａｔａｌ．，２０１８，３９（７），１１６７ １１７９［２１］㊀ＳｈｉｎｄｅＤ．Ｂ．，ＡｉｙａｐｐａＨ．Ｂ．，ＢｈａｄｒａＭ．，ＢｉｓｗａｌＢ．Ｐ．，ＷａｄｇｅＰ．，ＫａｎｄａｍｂｅｔｈＳ．，ＧａｒａｉＢ．，ＫｕｎｄｕＴ．，ＫｕｒｕｎｇｏｔＳ．，ＢａｎｅｒｊｅｅＲ．，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ａ，２０１６，４（７），２６８２ ２６９０［２２］㊀ＤｉｎｇＳ．Ｙ．，ＧａｏＪ．，ＷａｎｇＱ．，ＺｈａｎｇＹ．，ＳｏｎｇＷ．Ｇ．，ＳｕＣ．Ｙ．，ＷａｎｇＷ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２０１１，１３３（４９），１９８１６ １９８２２［２３］㊀ＸｕＨ．，ＧａｏＪ．，ＪｉａｎｇＤ．，Ｎａｔ．Ｃｈｅｍ．，２０１５，７（１１），９０５ ９１２［２４］㊀ＨａｎＹ．，ＺｈａｎｇＭ．，ＺｈａｎｇＹ．Ｑ．，ＺｈａｎｇＺ．Ｈ．，ＧｒｅｅｎＣｈｅｍ．，２０１８，２０（２１），４８９１ ４９００［２５］㊀ＰｕｔｈｉａｒａｊＰ．，ＰｉｔｃｈｕｍａｎｉＫ．，ＧｒｅｅｎＣｈｅｍ．，２０１４，１６（９），４２２３ ４２３３［２６］㊀ＮｏｒｉｎｉＴ．，ＧｕａｎｇｂｏＷ．，ＩｕｌｉｉａＯ．，ＮａｔｈａｌｉｅＤ．，ＫａｒｅｎＬ．，ＲｉｎｏＭ．，Ｊ．Ｃａｔａｌ．，２０１９，３７５，２４２ ２４８［２７］㊀ＮａｉｎｍａｌａｉＤ．，ＰａｌａｎｉｓｗａｍｙＳ．，ＣｈｅｍＣａｔＣｈｅｍ，２０１６，８，１ ９［２８］㊀ＷｕＣ．Ｄ．，ＬｉＬ．，ＳｈｉＬ．Ｘ．，ＤａｌｔｏｎＴｒａｎｓ．，２００９，（３４），６７９０ ６７９４［２９］㊀ＧｕａｎＣ．，ＦｅｎｇＹ．，ＺｏｕＧ．，ＴａｎｇＪ．，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ，２０１７，７３（４９），６９０６ ６９１３［３０］㊀ＪｉａＸ．，ＰｅｎｇＰ．，Ｏｒｇ．Ｂｉｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，２０１８，１６（４６），８９８４ ８９８８［３１］㊀ＬｉＺ．Ｈ．，ＸｕｅＬ．Ｐ．，ＷａｎｇＬ．，ＺｈａｎｇＳ．Ｔ．，ＺｈａｏＢ．Ｔ．，Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０１３，２７，１１９ １２１［３２］㊀ＩｓｌａｍＳ．Ｍ．，ＤｅｙＲ．Ｃ．，ＲｏｙＡ．Ｓ．，ＰａｕｌＳ．，ＭｏｎｄａｌＳ．，ＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＭｅｔ．Ｃｈｅｍ．，２０１４，３９（８），９６１ ９６９［３３］㊀ＳｈａｒｇｈｉＨ．，ＳｅｐｅｈｒｉＳ．，ＡｂｅｒｉＭ．，Ｍｏｌ．Ｄｉｖｅｒｓ．，２０１７，２１（４），８５５ ８６４［３４］㊀ＪａｍｅｓＰ．Ｃ．，ＭｉｎＺ．，ＣｈｉＺ．，ＣｏｓｔａｎｚｏＳ．，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２００１，６６（２３），７８９２ ７８９７［３５］㊀ＣｏｌｌｍａｎＪ．Ｐ．，ＺｈｏｎｇＭ．，ＯｒｇａｎｉｃＬｅｔｔｅｒｓ，２０００，２（９），１２３３ １２３６［３６］㊀ＫｉｎｇＡ．Ｅ．，ＢｒｕｎｏｌｄＴ．Ｃ．，ＳｔａｈｌＳ．Ｓ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２００９，１３１，５０４４ ５０４５［３７］㊀ＶａｎｔｏｕｒｏｕｔＪ．Ｃ．，ＭｉｒａｓＨ．Ｎ．，Ｉｓｉｄｒｏ⁃ＬｌｏｂｅｔＡ．，ＳｐｒｏｕｌｅｓＳ．，ＷａｔｓｏｎＡ．Ｊ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，２０１７，１３９（１３），４７６９ ４７７９［３８］㊀ＫｈｏｓｒａｖｉＡ．，ＭｏｋｈｔａｒｉＪ．，Ｎａｉｍｉ⁃ＪａｍａｌＭ．Ｒ．，ＴａｈｍａｓｅｂｉＳ．，ＰａｎａｈｉＬ．，ＲＳＣＡｄｖ．，２０１７，７（７３），４６０２２ ４６０２７ＣｏｐｐｅｒＳａｌｔＡｎｃｈｏｒｅｄｏｎａＣｏｖａｌｅｎｔＯｒｇａｎｉｃＦｒａｍｅｗｏｒｋａｓＨｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓＣａｔａｌｙｓｔｆｏｒＣｈａｎ⁃ＬａｍＣｏｕｐｌｉｎｇＲｅａｃｔｉｏｎ†ＬＩＵＨｅｎｇｓｈｕｏ，ＹＵＺｈｉｑｕａｎ，ＳＵＮＺｈｉｃｈａｏ，ＷＡＮＧＹａｏ，ＬＩＵＹｉｎｇｙａ∗，ＷＡＮＧＡｎｊｉｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ａｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｃｏｖａｌｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋ（ＣＯＦ），ｎａｍｅｌｙＴｐＢｐｙ，ｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｃｏｐｐｅｒｉｏｎｓｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄ．ＴｈｅｏｂｔａｉｎｅｄＣｕ＠ＴｐＢｐｙｗａｓｕｓｅｄａｓａｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｃａｔａｌｙｓｔｆｏｒＣ Ｎｃｒｏｓｓ⁃ｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｏｆａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄｗｉｔｈｉｍｉｄａｚｏｌｅ．Ｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｅｈａｖｅｓｃｒｅｅｎｅｄｖａｒｉｏｕｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｃａｔａｌｙｓｔ，ｓｏｌｖｅｎｔ，ｂａｓｅａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｕｓｉｎｇｔｈｅｐｏｌａｒｓｏｌｖｅｎｔＭｅＯＨｇｉｖｅｓｔｈｅｂｅｓｔｙｉｅｌｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｍｏｔｉｏｎｏｆｂａｓｅＴＥＡ，ｗｈｉｌｅＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙｉｓｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃａｔａｌｙｓｔ．Ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎａｃｈｉｅｖｅｓｍａｘｉｍｕｍｙｉｅｌｄｏｆ６６％ａｆｔｅｒ４ｈｒｅａｃｔｉｏｎｃａｔａｌｙｚｅｄｂｙＣｕ（ＯＡｃ）２＠ＴｐＢｐｙｗｉｔｈＴＥＡｉｎＭｅＯＨａｔ７０ħ．Ｉｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｒｙｌｂｏｒｏｎｉｃａｃｉｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｂｓｔｉｔｕｅｎｔｓｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄｉｎｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅａｃｔｉｏｎｗｉｔｈｉｍｉｄａｚｏｌｅ，ａｍｏｎｇｔｈｅｍ，４⁃ｃｈｌｏｒｏｐｈｅｎｙｌｂｏｒｉｃａｃｉｄｓｈｏｗｅｄｔｈｅｂｅｓｔｙｉｅｌｄｏｆ６２％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｃｏｖａｌｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋ；Ｃｏｐｐｅｒ⁃ｂａｓｅｄｃａｔａｌｙｓｔ；Ｃｈａｎ⁃Ｌａｍｃｏｕｐｌｉｎｇ；Ｃ Ｎｃｒｏｓｓ⁃ｃｏｕｐｌｉｎｇ；Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｃａｔａｌｙｓｉｓ（Ｅｄ．：Ｖ，Ｋ）†ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．２０１６ＹＦＥ０１０９８００），ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａ⁃ｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏｓ．２１９７２０１４，２１６０３０２４，Ｕ１５０８２０５，２１４７３０１７）ａｎｄｔｈｅＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈＦｕｎｄｓｆｏｒｔｈｅＣｅｎｔｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ，Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．ＤＵＴ１９ＧＪ２０５）．。
PDⅡ催化碘代芳烃的ULLMANN偶联反应
Pd(II)催化碘代芳烃的Ullmann偶联反应摘要联芳烃结构广泛存在于天然产物、药物和有机导体以及有机半导体等物质中。
在上个世纪初，Ullmann发现了在计量的铜存在下，及高温（超过200 o C）条件下卤代芳烃经自身偶联反应合成联芳烃化合物。
近几十年来，发展为可以用过渡金属催化剂，但必须要有外加的还原剂同时作用下的催化偶联反应。
同时，更有意义的通过交叉偶联反应生成不对称的联芳烃，对化学家而言也一直是个挑战。
虽然有关不同的卤代芳烃之间，如碘代芳烃和溴代芳烃、溴代芳烃和氯代芳烃等，实现交叉偶联已有报导，但是仅在碘代芳烃之间实现交叉偶联反应的研究成果，还非常少见。
这需要开发较高反应选择性的催化体系来实现。
在此，我们介绍一个新的有效的催化体系（Pd(OAc)2 / MeCOEt / K2CO3），实现无外加还原剂条件下的碘代芳烃的Ullmann催化自身和交叉偶联反应，可以分别得到对称联芳烃和不对称联芳烃的产物，收率在53-88%之间。
特别是对于交叉偶联反应，我们发现选择不同活性的反应底物对以及控制反应底物对的投入比，可以保证反应主要生成不对称联芳烃。
另外，我们也对此无外加还原剂的二价钯催化的偶联反应提出新的反应机理假设，并通过一系列试验，证明了该反应的溶剂没有还原作用，而是碘代芳烃自身作为还原剂，起始催化剂为二价钯，由此可以合理地推断反应中存在四价钯中间体。
总之，我们发现了一个由二价钯催化的碘代芳烃在不需额外添加还原剂的条件下经偶联反应合成对称联芳烃和不对称联芳烃的新方法。
这个方法简便、有效，不仅符合合成化学对绿色化学的要求，而且对新反应的开发也有启示的意义。
关键词：钯、Ullmann反应、碘代芳烃、交叉偶联、联芳烃PALLADIUM(II)–CATALYZED ULLMANNREACTION OF ARYL IODIDESABSTRACTBiaryl motifs are easily found in many natural products, medicines and organic electronical materials. One century ago, Ullmann discovered successfully that biaryls were prepared through homocoupling reactions of aryl halides in the presence of stoichiometric copper under high temperature. After that, transition metal-catalyzed couplings of aryl halides were developed, but additional reductants were also necessary in these reactions.On the other hand, the formation of unsymmetrical biaryls, the more important products in organic synthesis by cross-coupling reactions is always a challenge to chemists. Although a few examples on the cross-couplings between two different aryl halides have been disclosed, the catalytic cross-couplings of only aryl iodides are rarely reported because enhancing the reaction selectivity on the formation of unsymmetrical products is not easy using the current systems.Herein, we describe a novel Pd(II)-catalyzed Ullamnn coupling reaction of various aryl iodides in the absence of special reductants to afford symmetrical or unsymmetrical biaryls respectively. Especially inthe cross-coupling reactions, both selecting a pair of aryl iodides with different reactivity and tuning the ratio of them are crucial to obtain the unsymmetrical biaryls as major products. Furthermore, a new mechanism of these Pd(II)-coupling reactions is also proposed. In a series of tests to investigate the actual reductants in these processes, we found that the aryl iodides could play the role of reductant and the initial catalysts should be Pd(II) complexes. Thus, Pd(IV) species involved in the catalytic cycles of these couplings are reasonable.In summary, a new effective and convenient method has been established for the preparation of symmetrical and unsymmetrical biaryls through Pd(II)-catalyzed coupling reactions of various aryl iodides without additional reductants. This process is not only green in organic synthesis but also significant in basic chemistry for exploring more new reactions.Key word: palladium, the Ullmann reaction, aryl iodides, cross-coupling, biaryls.学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
Ulman苯偶联反应
Cu
(1)
X
CuX
CuX
CuX
(2)
CuX
X
CuX2
（2）氧化加成/ 还原消除机理：
Cu X
Cu CuX
Cu
Cu
X
-CuX Cu
X
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。
芳卤的偶联
（Ullmann反应）
药物化学
陈明明
铜催化的Ullmann反应
Ullmann 反 应 是 由 德 国 化 学 家 Ullmann 于 1903 年 发 现的，最初是用卤代芳烃在铜粉存在下加热发生偶联反 应生成联苯类化合物。
反应方程式：
2
X Cu
Ullmann 反 应 是 一 般 认 为 通 过 芳 基 铜 中 间 体 进 行 的。到目前为止，对Ullmann 反应的反应机理还不是完 全明了，而且对这方面的研究也比较少，现在较多为人 们所接受的二两种机理： （1)自由基阴离子机理：
反应在四氢吠喃/甲苯中进行，当卤代芳烃的对位 上有强吸电子基团、酚钠的邻、对位有给电子基团时， 以较高产率得到二芳基醚。
Ullmann反应研究的新进展
经过Ullmann反应不断研究发现，其不仅可以实现芳卤的偶联（C-C 键），还是形成C-N键、C-O键、C-S键的有效方法，通过Ullmann反应所生 成的芳基醚、芳基胺、芳基硫醚、烷基醚、烷基胺、烷基硫醚及其衍生物， 实现亲电性sp2碳与亲核试剂之间的直接偶联，被用来合成许多有机分子的 重要中间体，广泛应用于医药、农药、染料及有机导体、有机半导体等领 域中。反应的通式表示如下：
铜催化芳基卤代烃与咪唑的偶联反应资料
目录摘要: (2)关键词： (2)引言 (3)1 实验部分 (4)1.1 实验原理 (4)1.2 实验仪器及试剂 (4)1.3 实验步骤 (4)1.4 产物及产率 (5)2 结果与分析 (5)3 讨论 (6)3.1 本实验的优点 (6)3.2 实验中的注意事项 (6)相关产物谱图： (7)参考文献 (10)致谢 (10)铜催化芳基卤代烃与咪唑的偶联反应田小李化学化工学院应用化学专业 2008级指导老师：秦大斌摘要:某些过度金属可催化亲电性不饱和碳与含活泼氢的氮、氧、硫、碳原子直接成键，这种交叉偶联反应是现代有机合成中重要的手段之一，与钯、镍等过度金属相比，铜是一种廉价且毒性低的金属。
近年来，亚铜催化的碳杂偶联反应以其高效、低成本和易制备等优点被广泛研究并应用于工业生产、有机合成及生物活性分子的制备中。
用铜来催化这些交叉偶联反应不仅可以节省贵金属的消耗，降低成本，而且可以减少对环境的污染，促进绿色化学的发展。
偶联反应，是由两个有机化学单位进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程.偶联反应又可分为交叉偶联和自身偶联反应。
进行偶联反应时，介质的酸碱性是很重要的。
在这里，我们研究了以亚铜为催化剂，在弱碱性条件下芳基卤代烃与咪唑的偶联反应，其产物为咪唑衍生物。
咪唑衍生物种类繁多，如烷基咪唑、硝基咪唑、苯并咪唑、吡啶并咪唑，其在农业，医药等领域都有广泛应用。
关键词：铜催化；偶联反应；咪唑衍生物Copper catalyzed aryl radical coupling reaction of alkyl halides withimidazoleLi TianxiaoSchool of Chemistry and Chemical Engineering Grade 2008 Instructor:Dabin QinAbstract:Some transition metal catalyzed electrophonic unsaturated carbon containing active hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, carbon atoms directly bonded, this cross-coupling reaction is one of the important tool in modern organic synthesis, Compared with palladium,nickel and other transition metals, copper is a cheap and low toxic metal. In recent years, the cuprous-catalyzed C hybrid coupling reaction has been extensively studied and used in the preparation of industrial production, organic synthesis and biological activity of molecules because its high efficiency, low cost and ease of preparation and other advantages. Using copper to catalyze cross-coupling reaction can not only save precious metal consumption, reduce costs, but also can reduce environmental pollution, and promote the development of green chemistry.Coupling reaction is a chemical reaction process of an organic molecule composed of two organic chemistry units. The coupling reaction can be divided into the cross-coupling and coupling reaction. The medium pH is very important when the coupling reaction.Here, we studied the copper as catalyst, in the condition of weak alkaline aryl halogenated hydrocarbons and imidazole coupling reaction, their product is the imidazole derivatives. There are wide variety of imidazole derivatives, such as alkyl imidazole, nitroimidazole, benzimidazole, pyridine and imidazole, which are widely used in agriculture, medicine and other fields.Key words:Copper catalysis, coupling reaction, sulfonated derivatives引言有机含氮化合物(即分子中含有C—N 键的有机化合物)是一类非常重要的化合物, 它不仅广泛存在于各类具有生理活性的天然产物、药物中, 也是诸多化工材料的重要组分, 有些更是生命活动不可缺少的物质. 因此在一些结构简单的含氮化合物基础上构建新的C—N键对这类化合物的合成显得尤为重要, 而对这一领域的研究也一直是有机化学的热点之一.Ullmann[1]在1903年首次提出了铜盐催化的芳香卤代物与胺反应合成二芳基胺衍生物的方法。
铜催化C-N-C-O偶联合成N-芳基咪唑和苯并恶唑的催化体系研究
铜催化C-N-C-O偶联合成N-芳基咪唑和苯并噁唑的催化体系研究铜催化C-N/C-O偶联合成N-芳基咪唑和苯并噁唑的催化体系研究摘要：N-芳基咪唑和苯并噁唑作为一类重要的有机化合物，在医药、农药和材料科学领域中具有广泛的应用。
铜催化C-N/C-O偶联反应是一种有效的合成方法，通过将芳基胺和醇类引入反应体系，可以在催化剂存在下实现N-芳基咪唑和苯并噁唑的高选择性制备。
本文综述了铜催化C-N/C-O偶联反应在N-芳基咪唑和苯并噁唑合成中的应用及其反应机理研究。
1. 引言近年来，有机合成领域的研究不断发展，同时对高效、低成本和高选择性的合成方法的需求也日益增加。
N-芳基咪唑和苯并噁唑作为重要的杂环化合物，具有广泛的生物活性和药物活性，因此引起了学术界和工业界的广泛关注。
传统的合成方法中，大多数都存在一些不足之处，如低产率、废弃物产生过多等。
因此，开发新的高效、环保的合成方法成为了当前研究的热点。
2. 铜催化C-N/C-O偶联反应铜催化C-N/C-O偶联反应是合成N-芳基咪唑和苯并噁唑的重要方法之一。
该反应通常以芳基胺和醇类为底物，在催化剂的存在下发生反应，通过形成醇醚中间体实现偶联反应。
在反应体系中，催化剂的选择对反应的效果起着至关重要的作用。
铜催化剂的设计及调控能够影响反应的速率和选择性，因此，许多研究集中于寻找高效的催化体系。
3. 铜催化体系的应用及反应机理研究3.1 N-芳基咪唑合成一种常见的铜催化体系是以芳基胺和醇为底物，针对N-芳基咪唑的合成进行反应。
研究发现，底物的选择对反应的效果有较大影响。
例如，对于芳基胺而言，取代基的电子性质和空间位阻会影响反应的产率和选择性。
此外，反应温度，催化剂配体的选择以及反应时间等因素也会对反应结果产生影响。
催化体系中铜离子的还原能力和配位能力的研究表明，铜催化剂能够有效催化反应的进行，并且通过调控反应条件可以获得较高的产率和选择性。
3.2 苯并噁唑合成铜催化C-N/C-O偶联反应也可用于苯并噁唑的合成。
Suzuki-Miyaura偶联反应
目录
CONTENTS
1. 反应概述
2. 反应机理
3. 底物及催化剂的介绍
3.1 催化剂 3.2 碱 3.3 溶剂 3.4 添加剂 3.5 亲电试剂 3.6 亲核试剂
4. 合成实例
1. 反应概述
Suzuki-Miyaura 偶联反应是指：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。
3.3.3 磺酰氯化合物
实验结果表明：反应活性高于溴代芳香烃而低于碘代芳香烃
3. 反应底物及催化剂介绍
3.3 亲电试剂 3.3.4 芳香重氮盐化合物
℃
3. 反应底物及催化剂介绍
3.4 亲核试剂
பைடு நூலகம்
① 反应所用亲核试剂（即各类硼酸衍生物）化学性质稳定、低毒、易保存； ② 硼原子具有与碳原子相近的电负性，使得该类亲核试剂中可以有功能基团存在； ③ 反应中所产生的硼化合物副产品容易后处理（如加碱液洗涤等）。
B(OR)2 X
对于氯代物， Pd(dba)2/PCy3(3-6mol %) 的催化下此类反应可以接近当量的进行， 配体当量为催化剂的2.4倍最佳
3.4.1 硼酸化合物
3.4.1.1 硼酸化合物的制备
I. 通过Grinard 试剂制备
ArMgX + B(OMe) 3
H3O
ArB(OH) 2
II. 通过有机锂试剂制备
3. 反应底物及催化剂介绍
3.4 亲核试剂 3.4.1 硼酸化合物 3.4.1.1 硼酸化合物反应实例
3. 反应底物及催化剂介绍
2. 反应机理
如图所示： suzuki偶联反应的机理主要是三个催化循环: I. 氧化加成；II. 转移金属法；III. 还原消除。
乌尔曼反应（Ullmann）
乌尔曼反应（Ullmann）乌尔曼反应（Ullmann）是指卤代芳香族化合物与Cu共热生成联芳类化合物的反应。
这个反应是德国化学家 Fritz Ullmann 在1901年发现的，因此叫乌尔曼反应（Ullmann）。
该反应是形成芳-芳键的最重要的方法之一。
经过历代前贤研究发展，现在合成中最常用的是碘化亚铜催化下的芳香C-N偶联反应。
反应机理：[1]Scheme 1 Reactionmechenism of Ullmann该反应分四个阶段：第一阶段，配体二胺和亚铜配合生产偶合铜；第二阶段，芳基氮原子被吸引参与偶合，形成四元耦合态；第三阶段，脱除一个卤化氢，回到三元偶合态；第四阶段，卤代芳烃参与偶合，并最终形成稳定的偶合产物，二胺和铜配体回归原始状态，继续参与下一分子催化偶联。
反应影响因素：芳香胺基底物、卤代芳烃、Base的选择、溶剂、温度。
反应示例：YJFX-1216-A (15.0 mmol) and SM1 (16.5 mmol) were dissolved in Toluene/THF (v/v=8/2). N,N'-Dimethyl-ethane-1,2-diamine (3.0mmol), CuI (3.0 mmol) and K3PO4 (45 mmol) were added tothe solution, the mixture was stirred at 80-90°C under nitrogen for 2 hours. H2O(5V) was added into the mixture, the mixture was extracted with EtOAc (5V*2).The organic layer was dried with anhydrous Na2SO4 andconcentrated, and the residue was purified by column chromatography to give product as a colorless solid.经验总结：1.反应中铜和配体不局限与催化量，可根据需要，多加点，实验证明，多加点确实反应很快，其中配体不加，确实不反应，因此，反应确实需要这个配体和铜偶联，之后才继续促进反应。
偶联反应
偶联反应——《百度百科》自由基偶联反应酯等羰基化合物在金属还原下，会形成双分子偶联产物（偶姻反应）。
例如：COOEt3OOHCOOEtCOOEt OHO 3芳基重氮盐与不饱和化合物在氯化亚酮的作用下，可以发生芳基化反应（Meerwein 反应）。
例如：PhN 2++OCOCH 3337o CH 3CPhON 2+ Cl-O 2NOOOONO 235-45%+CuCl1924年Gomberg 和Bachmann 发现，芳香重氮盐在碱性条件下与其它芳香族化合物偶联生成联苯或联苯衍生物。
反应是通过自由基历程进行的。
N 2+Cl -+五、过渡金属催化偶联反应偶联反应（Coupling reaction ）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-碳键生成反应，根据类型的不同，又可分为交叉偶联和自身偶联反应。
下面对各种偶联反应作简单介绍。
1）Wurtz-Fittig 反应1855年，法国化学家Wurtz 发现卤代烷和金属钠作用后，生成了含碳原子数增加1倍的烷烃。
上述反应对伯卤代烷较为适宜，叔卤代烷则形成烯烃。
反应可能形成有机钠中间体，属于S N 2历程。
例如：EtOOCI23COOEtEtOOC德国化学家费提希用金属钠、卤代烷和卤代芳烃一起反应，得到了烷基芳烃，称为“武尔兹-费提希反应”。
本法收率较高，副产物容易分离，是一种重要的制备烷基芳烃方法。
2）Glaser 偶联反应1869年，Glaser 发现末端炔烃在亚铜盐、碱以及氧化剂作用下，可以形成二炔烃化合物。
例如：4260%3）Ullmann 反应Ullmann 偶合反应是有机合成中构建碳—碳键最重要的方法之一。
Ullmann 偶合反应首次报道1901年, 它通常是利用铜作为催化剂, 催化卤代芳烃发生偶合反应生成联苯及其衍生物。
一般反应式为：2 ArXPd(0)或Pd(II)X= Cl 、Br 、I Ar-Ar目前该反应的底物范围、反应条件以及催化剂等都有了较大的改进。
纳米铜颗粒的制备及其偶联反应中的初步应用
纳米铜颗粒的制备及其偶联反应中的初步应用Preperation of Copper nanoparticles and their preliminaryapplication in coupling reaction医药化工学院化学（师范）学生：王梦岚指导教师：陈定奔1前言亲电性不饱和碳与亲核性原子经过某些过渡金属的催化可以直接成键。
这种交叉偶联反应是现代有机合成中的重要手段之一，在化学合成中占有极为重要的地位[1]。
诸如许多药物、染料和农药等有机化学品的合成过程中都包含着这一关键步骤。
有机化学合成中，芳基碳碳键、碳杂键的形成是非常重要的反应。
1903年，Ullamnn发现利用铜盐催化碳-氮交叉偶联反应，主要是卤代芳烃和芳基亲核化合物之间的偶联。
但是在实际催化过程中，通常需要加入过量的铜粉，反应温度高达200℃，而且后处理困难，产率也不高。
而运用Pd、Ni做为偶联剂，却具有条件温和，反应简单等优点[2]。
因此迄今为止，绝大多数的C一O、C—N等键的偶联反应使用了含Pd和Ni作为偶联剂。
尽管这类交叉偶联反应有较高的效率，但是也存在某些限制，一方面Pd、Ni的价格较贵，另一方面Pd和Ni的毒性较强，阻碍了这类交叉偶联反应在很多场合中(例如药物合成)的应用。
于是，在最近这几年，人们又开始研究Cu催化Ullamnn反应产生了浓厚的兴趣。
与Pd和Ni相比，Cu是一种廉价而且低毒的金属，也是偶联反应中的偶联剂。
Cu盐催化的反应和Pd等过渡金属催化的反应相比，其铜盐便宜易得，更重要的是Cu源比较温和、而且配体简单，可以避免Pd催化反应在发生还原消除时发生的β-H消除反应[3]，从而可以避免带有β-H底物的副反应的发生。
此外，应用铜盐还可以避免Pd等过渡金属在反应中引起的双键移位现象[4]。
正因为如此，应用Cu盐进行催化偶联反应是目前非常热门的一个领域。
在1998年，马大为等[5]报道卤代芳烃与α-氨基酸之间进行偶联得到N-芳基-α-氨基酸的反应。
铜催化卤代芳烃ullmannc-n偶联反应和水解反应研究
铜催化卤代芳烃ullmannc-n偶联反应和水解反应研究1. 什么是铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应是一种有机合成方法，通过使用铜催化剂将卤代芳烃与氨基化合物（通常是胺）进行偶联反应。
这种反应可以在中性条件下进行，生成C-N键，从而构建芳香胺化合物。
这种反应对于有机合成领域非常重要，因为芳香胺化合物在医药、化学品和材料科学等领域具有广泛的应用。
2. 铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应的机理是什么铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应的机理是一个复杂的过程，涉及多个反应步骤。
首先，铜催化剂与卤代芳烃形成配合物。
然后，胺分子中的氮原子与卤代芳烃上的卤素形成中间体。
接下来，中间体被铜催化剂促使脱去卤素，并与胺分子发生亲电进攻反应形成Ar-N键。
最后，通过脱去配体，形成最终的芳香胺产物。
整个反应过程中，铜催化剂起到催化剂和氧化剂的作用。
3. 铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应有哪些优点铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应具有多个优点。
首先，这种反应方法具有高选择性，可以在芳烃分子中选择性地引入氨基基团而不影响其他功能团。
其次，反应条件温和，不需要高温或强酸碱条件，有利于可持续发展的绿色化学。
此外，铜催化剂具有较高的反应活性和广泛的底物适应性，可以应用于多种卤代芳烃和不同类型的氨基化合物。
所有这些优点使得铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应成为有机合成中的重要工具。
4. 铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应有哪些应用领域铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应在医药、化学品和材料科学等领域具有广泛的应用。
在医药领域，芳香胺化合物是许多药物分子的重要结构基元，通过铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应可以高效地合成这些关键结构。
在化学品领域，芳香胺化合物可以用作染料、涂料和高分子材料的前体。
在材料科学领域，通过铜催化卤代芳烃Ullmann-C-N偶联反应可以合成具有特定电子结构和光学性质的分子，用于有机电子器件和光电材料的制备。
钯催化卤代芳烃 Ullmann 偶合反应
2005年第25卷有 机 化 学V ol. 25, 2005 第2期, 147～151Chinese Journal of Organic ChemistryNo. 2, 147～151* E-mail: jhli@Received January 31, 2004; revised April 29, 2004; accepted June 7, 2004.国家自然科学基金(No. 20202002)、湖南省教育厅(No. 02C211)和湖南师范大学资助项目.1 钯催化还原Ullmann 偶合反应1.1 零价钯催化还原Ullmann 偶合反应148有 机 化 学 V ol. 25, 2005Scheme 1Sasson 等[4]首先研究了使用氢气为还原剂, 以Pd/C 为催化剂催化卤代芳烃Ullmann 偶合反应. 由于氢气具有价廉和易大量处理分离等优点, 从而有利于大规模的工业应用. 但由于这一反应是多相催化反应, 因此对相转移催化剂依赖性很大. 他们发现使用PEG-400为相转移催化剂取得较好的结果, 可以有效地促进选择性地朝偶合反应进行(Eq. 2).Sasson 等[5]还研究了锌和水体系代替氢气为还原剂, Pd/C 为催化剂催化卤代芳烃的偶合反应(Eq. 3). 该方法操作简单安全, 不需要高压反应釜. 但其反应机理类似于直接提供氢气为还原剂的Pd/C 催化卤代芳烃偶合反应．这一体系中利用锌与水反应当场生成氢气使二价钯还原生成零价钯催化剂, 从而实现新的催化循环.Sasson 等[6]还研究了在甲酸盐的水溶液体系中Pd/C 催化卤代芳烃的偶合反应(Eq. 4). 该反应的关键利用零价钯催化甲酸盐与水反应生成氢气(Eq. 5). Bamfield 等[7]也报道了同一类型的反应, 他们特别研究了相转移催化剂作用, 通过一系列相转移催化剂的筛选, 发现溴化十六烷基三甲基铵的效果最好.总之、在上述反应体系中相转移催化剂的使用非常重要, 因为它们都属于多相催化反应. 此外, 碱的加入也是必须的, 因为碱的存在能够促使零价钯的生成, 从而有利于催化循环过程进行下去. 研究还显示, 要提高偶合反应的选择性, 从上述反应机理可知, 要控制适合的氢气压力, 高压力有利于零价钯的生成, 从而提高反应速度, 但同时也有利于副反应即芳香卤还原脱卤反应的进行. 实验结果还表明温度升高有利于朝着卤代芳烃偶合反应方向进行.Li 等[8]报道了利用Pd/C 作催化剂, 在空气和过量的锌的存在等条件下, 在丙酮和水为共溶液中偶合卤代芳烃, 可以得到较高产率的偶合反应产物. 例如间碘基苯乙酮的偶合反应, 以Pd/C (300 mg, 质量分数为5%)和锌粉(400 mg)为催化体系, 水/丙酮(1/4, 体积比)为反应溶剂, 间碘基苯乙酮可以顺利的发生偶合反应, 产率为73% (Eq. 6). 在该反应中不加锌或者不加水, 偶合反应的产率非常低, 其原因可能是没有还原剂, 催化剂无法发生催化循环.Li 等[9]还研究了以锌为还原剂, 在相转移催化剂18-冠-6存在下, Pd/C 为催化剂催化碘代和溴代芳烃的偶合反应(Eq. 7). 该反应操作简单, 偶合反应的选择性也比前面报道的方法[8]有所提高.1.2 二价钯催化还原Ullmann 偶合反应二价钯催化的Ullmann 类型的偶合的反应, 然而二价钯并不能直接催化芳香卤的偶合, 因此它必须在化学No. 2梁云等：钯催化卤代芳烃Ullmann 偶合反应149计量的还原剂作用下使二价钯转化为零价钯, 然后零价钯还原卤代芳烃发生偶合反应, 形成碳—碳键. Juntand 等报道了利用较大量的锌作还原剂(锌/反应底物的摩尔比为20), PdCl 2(PPh 3)2为催化剂催化Ullmann 偶合反应, 获得了较高的产率, 但是由于使用大量的锌为还原剂限制了其实际的应用(Eq. 8)[10].Lemaire 等[11]报道了利用醋酸钯作催化剂催化芳香卤的偶合(Eq. 9), 利用异丙醇作还原剂使二价钯转化成零价钯. 该反应须注意二价钯转化成零价钯时易形成较大颗粒的钯黑而失去催化活性.Lemaire 等[12]报道了利用醋酸钯作催化剂催化一系列具有官能团的卤代噻吩的偶合反应, 并获得了较好的产率(Eq. 10).Tanaka 等[13]利用醋酸钯等作催化剂, 以TDAE 为配体和促进剂, 促进溴代芳烃顺利地发生还原偶合反应(Eq. 11).2 一类特殊的偶合反应——钯催化氧化Ullma- nn 偶合反应氧化Ullmann 偶合反应是指二价钯催化下芳烃或卤代芳烃发生的偶合反应. 该类型的偶合反应具有一些优点, 即可以进行含杂原子的芳烃的偶合反应, 但是它需要化学计量的二价钯或者催化量的钯与再氧化剂组成的催化体系, 而且氧化偶合只能适用富电子的芳香环, 因此只有少数几个例子报道了氧化偶合芳香环. 例如Itahara [14]报道了利用过化学计量的醋酸钯催化偶合芳香环(Eq. 12).Sonnenschien 等[15]报道了利用Pd/C 催化氧化偶合芳香环, 他利用了空气作氧化剂来完成这一反应, 如果在没有氧气存在的条件下, 可以观察到反应的产率显著下降(Eq. 13).另外, Sasson 等[16]报道了一个比较特殊的偶合反应, 在同一反应体系中发生了芳香环的氧化和还原偶合(Eq. 14). 在这一反应体系中, 没有加入苯则观察不到反应的发生, 没有氯苯存在的情况下, 仅检测到微量的联苯生成. 该反应的反应机理是: 首先由氯化钯氧化偶合苯形成联苯和零价钯, 然后零价钯催化还原偶合氯苯形成联苯和二价钯, 从而使该还原氧化偶合可以连续地进行(Scheme 2).150有 机 化 学 V ol. 25, 2005Scheme 23 我们研究小组的工作我们主要研究如何实现Ullmann 偶合反应的绿色化、高效和高选择性. 我们首先研究了在液态二氧化碳中Pd/C 催化的芳香卤的偶合反应(Eq. 15)[17]. 实验结果表明, 不加锌或者不加水, 反应产率非常低. 在Pd/C 、锌和水存在下, 以液态二氧化碳为反应介质, 不但活泼的碘代芳烃和溴代芳烃可以顺利的发生Ullmann 偶合反应, 而且活性低的氯代芳烃也能发生偶合反应, 得到较满意的选择性和产率.该反应无需加入其它有机溶剂或相转移催化剂. 需要指出的是偶合活性低的氯代芳烃需要增加催化剂用量和延长反应时间.以液态二氧化碳为反应介质的研究中发现, 二氧化碳除了作为反应介质外还有另一功能即替代相转移催化剂作为促进剂促进反应选择性朝偶合反应方向. 为了揭示二氧化碳在 Ullmann 偶合反应中的作用及其反应机理, 我们进一步研究了不同二氧化碳压力下钯催化卤代芳烃的Ullmann 偶合反应[17]. 实验结果表明, 二氧化碳可以作为Ullmann 偶合反应的反应调控剂实现对反应选择性的调控. 以水为反应溶剂, Pd/C 和锌为催化体系, Ullmann 偶合反应的选择性随着二氧化碳的压力升高而改变(Eq. 16). 例如偶合碘苯, 不加入二氧化碳, 二联苯2的产率只有27% (Run 1); 加入0.1 MPa 的二氧化碳, 2的产率升高至41% (Run 2). 当加入的二氧化碳压力升高到1.0 MPa 时, 只有偶合反应发生, 得到＞99%的2 (Run 3). 但是继续升高二氧化碳的压力, 偶合反应的产率反而降低, 例如加入6.0 MPa 的二氧化碳, 联苯的产率降至65% (Run 4).我们对反应机理作了一些探讨. 我们认为除了二氧化碳与水反应生成碳酸, 从而有利于活性氢的生成外, 二氧化碳可以插入Pd —H 键, 当场生成活性钯催化剂: 一方面降低Pd(H)催化剂的浓度即阻止了还原卤原子反应的发生; 另一方面由于提高了催化剂的活性, 从而加快了反应速度(Scheme 3).Scheme 34 结束语尽管在过去的一些年来, 钯催化卤代芳烃Ullmann 偶合反应方面取得了一定的成果, 但是离实现其工业化仍有一段距离, 仍然有待人们去继续深入探索, 寻找出高效、高选择性及绿色的催化体系催化卤代芳烃Ullmann 偶合反应, 从而为其工业化实现提供理论及实践基础.References1 Ullmann, F.; Bielecki, J. Chem . Ber . 1901, 34, 2174.2 Hassan, J.; Sevignon, M.; Gozzi, C.; Schulz, E.; Lemaire,M. Chem . Rev . 2002, 102, 1359. 3 (a) Fanta, P. E. Synthesis 1974, 9.(b) Fanta, P. E. Chem . Rev . 1964, 64, 613. (c) Sainsbury, M. Tetrahedron 1980, 36, 3327.(d) Bringmann, G.; Walter, R.; Weirich, R. Angew . Chem ., Int . Ed . Engl . 1990, 29, 977. 4 Mukhopadhyay, S.; Rothenberg, G.; Wiener, H.; Sasson, Y.Tetrahedron 1999, 55, 14763.5 Mukhopadhyay, S.; Rothenberg, G.; Gitis, D.; Sasson, Y.Org . Lett . 2000, 2, 211.6 Mukhopadhyay, S.; Rothenberg, G.; Gitis, D.; Wiener, H.;Sasson, Y. J . Chem . Soc ., Perkin . Trans . 2 1999, 2481. 7 Bamfield, P.; Quan, P. M. Synthesis 1978, 537. 8 Venkatraman, S.; Li, C. J. Org . Lett . 1999, 1, 1133.9 Venkatraman, S.; Li, C. J. Tetrahedron Lett . 2000, 41, 4831 10 Juntand, A.; Mosleh, A. Synlett 1993, 568.11 Hassan, J.; Penalva, V.; Lavenot, L.; Gozzi, C.; Lemaire, M.No. 2 梁云等：钯催化卤代芳烃Ullmann偶合反应151Tetrahedron1998, 54, 13793.12 Hassan, J.; Lavenot, L.; Gozzi, C.; Lemaire, M. Tetrahe-dron Lett. 1999, 40, 857.13 Kuroboshi, M.; Waki, Y.; Tanaka, H. J. Org. Chem. 2003,68, 393814 Itahara, T.; Hashimoto, M.; Yumisahi, H. Synthesis1984,255.15 Sonnenschien, H.; Kossli, H.; Tittelbach, F. Synthesis1998,1596.16 Mukhopadhyay, S.; Rothenberg, G.; Gitis, D.; Sasson, Y. J.Org. Chem. 2000, 65, 3107.17 Li, J.-H.; Xie, Y.-X.; Jiang, H.-F.; Chen, M.-C. Green.Chem. 2002, 4, 424.18 Li, J.-H.; Xie, Y.-X.; Yin, D.-L. J. Org. Chem. 2003, 68,9867.(Y0401319 QIN, X. Q.; FAN, Y. Y.)CHINESE JOURNAL OFORGANIC CHEMISTRY V olume 25, Number 2 (YOUJI HUAXUE) February 2005CONTENTSAdvancement in Study on Rocaglamide AnaloguesLI, Hong-Sen; FU, Bin; LI, Nan; DONG, Yan-Hong; QIN, Zhao-Hai*Chin. J. Org. Chem. 2005, 25(2), 141 A plenty of rocaglamide analogues have been iso-lated and identified in the past two decades. Most of them exhibited considerable insecticidal activities and several compounds were proved to be excellent tumor growing inhibitors. The advancement in studies on rocaglamide analogues was reviewed.Palladium-Catalyzed Ullmann-Type Cou-pling of Aryl HalidesLIANG, Yun; LI, Jin-Heng* Chin. J. Org. Chem. 2005, 25(2), 147Recent advances in the palladium-catalyzed Ullmann-type coupling of aryl halides in-cluding reductive coupling and oxidative coupling reactions have been reviewed.Recent Advances in Synthesis of Condensed Heterocycles on Poly-meric SupportsSHANG, Yong-Jia*; JIN, JieChin. J. Org. Chem. 2005, 25(2), 152 The exploration of privileged structures in drug discovery is a rapidly emerging theme in medicinal chemistry. Many condensed heterocycles have been described as privileged structure. Combinatorial libraries based on these structures may be a means of easily generating multiple lead compounds for a variety of receptors. This article reviews the recent advances in synthesis of condensed heterocycles on insoluble polymeric and soluble polymeric supports.[2+3] Cycloaddition to [60]fullerene: Ad-vancement and Future ProspectsZHU, Yu-Lan*; CAO, Li; YIN, Qi-Fan; ZHU, Dao-BenChin. J. Org. Chem. 2005, 25(2), 159Being an electron deficient polyene, [60]fullerene (C60) is prone to radical and nucleo-philic addition reactions as well as to cycloadditions. Various [2＋n] cycloaddition re-actions show considerable promise for functionalization of the fullerene sphere, the [2＋3] addition has been widely studied. Investigations on [2＋3] cycloaddition to [60]-fullerene are reviewed. The main reagents used in cycloaddition and the reaction mechanisms are surveyed.Progress in Aza-Michael ReactionXU, Li-Wen; XIA Chun-Gu*; WU, Hugjiltu; YANG, Lei; ZHOU, Wei; ZHANG, Yan Chin. J. Org. Chem. 2005, 25(2), 167Aza-Michael reaction was a novel atomic economy reaction and has attracted much attention in past ten years. In the past few years, a large number of effective procedures for this reaction have been developed. This review deals with the progress in aza-Michael reaction.。
CuI 催化酰胺与卤代烃偶联反应的研究
CuI 催化酰胺与卤代烃偶联反应的研究作者：佟林来源：《科技创新与生产力》 2016年第12期摘要：文章介绍了铜盐催化偶联反应与酰胺的N-烃基化产物，设计了CuI催化酰胺与卤代烃偶联反应实验步骤并优化了反应条件，讨论了碱的筛选、配体的筛选、催化剂用量的选择、反应时间的选择、目标产物的核磁表征，指出在铜盐催化C-N键偶联反应中，以KOH作为碱、1，2-环己二胺作为配体、DMSO作为溶剂、反应温度为120 ℃、反应时间为20 h时，产率较高。
关键词：铜盐催化；交叉偶联；酰胺中图分类号：O643.32；O625.6 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.12.119偶联反应是有机合成的最重要手段之一，它被广泛用于染料、高分子材料等合成领域中。
在含氮化合物基础上，构建新的C-N键对这类化合物的合成尤为重要，其中，C-N键偶联反应研究一直是这一领域研究的热点[1-3]。
C-N键的有机化合物被广泛应用于医药、聚合物、各种精细化工品的合成实践中，为社会带来了巨大的经济效益。
人们对于采用钯（Pd）、铑（Rh）等金属作为偶联反应的催化剂已经不陌生，其催化效率也比较高，然而，由于它们价格昂贵、对环境会造成破害等客观原因，使其逐渐被淘汰。
与此同时，铜盐作为一种廉价、低毒的金属催化剂，应用价值也相对比较高，越来越受到科研工作者们的青睐[4]。
酰胺是一种在生物、医药、电子材料等方面应用都很普遍和重要的化合物，在酰胺的N-烃基化产物中，很多都具有药物活性。
因此，铜盐催化酰胺与卤代烃的交叉偶联反应具有重要应用价值。
1 CuI催化酰胺与卤代烃偶联反应实验1.1 实验试剂国药集团化学试剂有限公司生产的分析纯实验试剂包括：CuI，碘苯，K2CO3，K3PO4，KOH，t-BuO-K+，1，2-环己二胺，苯甲酰胺，二甲基亚砜（DMSO）等。
1.2 实验仪器一是85-1型磁力搅拌器；二是RE-52A型旋转蒸发仪；三是布鲁克皇冠（Bruker AVANCE）系列核磁共振（NMR）波谱仪，其工作频率为600 MHz，溶剂为氘代氯仿（CDCl3），内标为四甲基硅烷（TMS）。
乌尔曼偶联反应(C-N)
THE END
1.二胺类配体
Stephen L. Buchwald JACS 2002, 124, 11684-11688
可以看出2a和3对CuI来说是 较好的配体。
Stephen L. Buchwald JACS 2002, 124, 11684-11688
二、乌尔曼反应---卤代苯与含氮杂环的反应
2. 1.3-二酮类配体
Reaction conditions: bromobenzene (1.0 mmol), imidazole (1.5 mmol), K2CO3 (2.0 mmol), CuI (0.1 mmol), and ligand (0.1 mmol) in 3 mL of DMF at 110 C under N2 atmosphere for 24 h.
目录：
一、乌尔曼反应简介 二、乌尔曼反应（卤代苯与含氮杂环的反应）-支持配体
Ullmann反应（乌尔曼反应），又称“Ullmann联芳烃合成” 经典的Ullmann反应：芳香卤化物与铜共热发生偶联反应，得到联芳烃。
ligand，base，温度
影响反应的因素： 1.卤代芳烃 2.base的选择 3.温度
8.苯并三唑 Ramesh Chandra Tetrahedron Letters 48 (2007) 4207–4210
经典的Ullmann反应一般需要剧烈的条件（高于200 °C），过量的Cu粉 催化。伴随着金属有机化学的发展，Ullmann反应的条件和适用范围得到 了扩展。比如，除了最常用的碘代芳烃，溴代芳烃、氯代芳烃也可用于反 应。催化剂除了Cu外，Ni催化的偶联也有报道。
4.催化剂
5.配体
N
CuI,18-crown-6,
双咪唑偶联化合物的制备实验报告
双咪唑偶联化合物的制备实验报告双咪唑偶联化合物是一类具有广泛应用价值的化合物，其制备方法多样且较为常见。
本实验报告将介绍一种常用的制备双咪唑偶联化合物的方法，并详细描述实验步骤和结果。
实验目的：本实验旨在通过一种简单的反应方法制备双咪唑偶联化合物，并对其结构进行表征。
实验原理：双咪唑偶联化合物的制备方法中，常用的一种是利用双咪唑与芳香醛或酮反应生成偶联产物。
这种反应通常在碱性条件下进行，通过咪唑环上的氮原子与芳香醛或酮上的羰基发生亲核加成反应，形成C-N键，从而生成目标产物。
实验步骤：1. 准备实验所需的双咪唑、芳香醛或酮、碱性溶剂和催化剂。
2. 将双咪唑溶解在碱性溶剂中，加入适量的催化剂。
3. 将芳香醛或酮溶解在同样的碱性溶剂中。
4. 将双咪唑溶液缓慢滴加到芳香醛或酮溶液中，同时搅拌反应体系。
5. 反应一定时间后，停止搅拌，继续加热反应混合物，使其充分反应。
6. 反应结束后，冷却反应体系，过滤固体产物并进行洗涤。
7. 对洗涤后的产物进行干燥，并进行结构表征。
实验结果：本实验中，我们以2-甲基-4,5-二氯苯醛为芳香醛，双咪唑为底物，以苯为溶剂，三乙胺为催化剂。
将双咪唑溶解在苯中，并加入适量的三乙胺。
将2-甲基-4,5-二氯苯醛溶解在同样的苯中。
将双咪唑溶液滴加到2-甲基-4,5-二氯苯醛溶液中，同时搅拌反应体系。
反应进行一定时间后，停止搅拌，继续加热反应混合物。
反应结束后，冷却反应体系，并将产物通过过滤和洗涤的方式进行分离。
最后，对洗涤后的产物进行干燥，并进行结构表征。
结论：通过本实验，我们成功制备了双咪唑偶联化合物，并对其结构进行了表征。
本实验所使用的方法简单且效果良好，可用于制备其他类似的双咪唑偶联化合物。
该类化合物具有广泛的应用前景，例如在药物合成、有机光电材料等领域均具有重要的应用价值。
总结：双咪唑偶联化合物是一类具有重要应用价值的化合物，其制备方法多样且较为常见。
本实验采用了一种简单的反应方法，通过双咪唑与芳香醛或酮的偶联反应制备了目标产物。
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目录摘要: (2)关键词： (2)引言 (3)1 实验部分 (4)1.1 实验原理 (4)1.2 实验仪器及试剂 (4)1.3 实验步骤 (4)1.4 产物及产率 (5)2 结果与分析 (5)3 讨论 (6)3.1 本实验的优点 (6)3.2 实验中的注意事项 (6)相关产物谱图： (7)参考文献 (10)致谢 (10)铜催化芳基卤代烃与咪唑的偶联反应田小李化学化工学院应用化学专业 2008级指导老师：秦大斌摘要:某些过度金属可催化亲电性不饱和碳与含活泼氢的氮、氧、硫、碳原子直接成键，这种交叉偶联反应是现代有机合成中重要的手段之一，与钯、镍等过度金属相比，铜是一种廉价且毒性低的金属。
近年来，亚铜催化的碳杂偶联反应以其高效、低成本和易制备等优点被广泛研究并应用于工业生产、有机合成及生物活性分子的制备中。
用铜来催化这些交叉偶联反应不仅可以节省贵金属的消耗，降低成本，而且可以减少对环境的污染，促进绿色化学的发展。
偶联反应，是由两个有机化学单位进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程.偶联反应又可分为交叉偶联和自身偶联反应。
进行偶联反应时，介质的酸碱性是很重要的。
在这里，我们研究了以亚铜为催化剂，在弱碱性条件下芳基卤代烃与咪唑的偶联反应，其产物为咪唑衍生物。
咪唑衍生物种类繁多，如烷基咪唑、硝基咪唑、苯并咪唑、吡啶并咪唑，其在农业，医药等领域都有广泛应用。
关键词：铜催化；偶联反应；咪唑衍生物Copper catalyzed aryl radical coupling reaction of alkyl halides withimidazoleLi TianxiaoSchool of Chemistry and Chemical Engineering Grade 2008 Instructor:Dabin QinAbstract:Some transition metal catalyzed electrophonic unsaturated carbon containing active hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, carbon atoms directly bonded, this cross-coupling reaction is one of the important tool in modern organic synthesis, Compared with palladium,nickel and other transition metals, copper is a cheap and low toxic metal. In recent years, the cuprous-catalyzed C hybrid coupling reaction has been extensively studied and used in the preparation of industrial production, organic synthesis and biological activity of molecules because its high efficiency, low cost and ease of preparation and other advantages. Using copper to catalyze cross-coupling reaction can not only save precious metal consumption, reduce costs, but also can reduce environmental pollution, and promote the development of green chemistry.Coupling reaction is a chemical reaction process of an organic molecule composed of two organic chemistry units. The coupling reaction can be divided into the cross-coupling and coupling reaction. The medium pH is very important when the coupling reaction.Here, we studied the copper as catalyst, in the condition of weak alkaline aryl halogenated hydrocarbons and imidazole coupling reaction, their product is the imidazole derivatives. There are wide variety of imidazole derivatives, such as alkyl imidazole, nitroimidazole, benzimidazole, pyridine and imidazole, which are widely used in agriculture, medicine and other fields.Key words:Copper catalysis, coupling reaction, sulfonated derivatives引言有机含氮化合物(即分子中含有C—N 键的有机化合物)是一类非常重要的化合物, 它不仅广泛存在于各类具有生理活性的天然产物、药物中, 也是诸多化工材料的重要组分, 有些更是生命活动不可缺少的物质. 因此在一些结构简单的含氮化合物基础上构建新的C—N键对这类化合物的合成显得尤为重要, 而对这一领域的研究也一直是有机化学的热点之一.Ullmann[1]在1903年首次提出了铜盐催化的芳香卤代物与胺反应合成二芳基胺衍生物的方法。
1906年，Goldberg[2]报道了铜盐催化的芳香卤代物与酞胺类化合物的C-N 偶联反应。
但是这两个反应通常都要求剧烈的反应条件，如较高的反应温度（150到300O C）和较大量的催化剂用量等，反应需要使用高沸点溶剂，如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、硝基苯、N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）等，存在后处理困难，反应复杂、产率低、底物适用范围窄等因素，限制了该反应的使用[3]。
进过不断的发展，人们发现Pd 和Ni催化的交叉偶联反应较传统的Ullmann反应具有条件温和、反应简单等优点,在Pd 和Ni催化反应被发现之后, 人们从二十世纪七十年代起逐渐放弃了对Ullmann反应的研究。
然而,经过多年对Pd和Ni催化偶联反应的研究,人们也逐渐认识到Pd 和Ni催化剂的一些缺点,这主要包括:毒性较大,价格较高,以及对不稳定而且剧毒的有机膦配体的依赖性等。
为了寻找廉价而且低毒的催化剂,在最近的几年里,人们又对Cu 催化的Ullmann 反应产生了浓厚的兴趣。
在1998 年,马大为等报道了卤代芳烃与α2氨基酸之间进行偶联得到N 2芳基2α2氨基酸的反应。
这一反应使用CuI 作催化剂,溶剂为DMA ,反应条件较为温和。
利用该反应,他们合成了重要的医药试剂Benzolactam2V8。
近几十年来，亚铜催化的偶联反应逐渐成为热门的话题，并且被广泛地应用于工业生产、有机合成及生物活性分子的制备中［4—8］。
相对于目前广泛研究的钯催化剂，亚铜催化剂的主要优点在于铜的价格低廉，且不需要使用毒性较大的含磷配体，因此在较大规模的合成应用中更有优势。
亚铜催化的碳-杂偶联反应往往比钯的催化更加有效，反应条件也更加温和，具体表现为反应温度较低、外加碱的碱性较弱。
过渡金属催化的C-N 偶联反应已经有上百年的发展历史，并且在近几十年来一直是一个非常热门的课题。
目前过渡金属催化的C-N 偶联反应已经被广泛地应用于工业生产和学术研究中［9，10］。
这里，我们就以亚铜催化芳基卤代烃与咪唑的偶联反应为例来说明。
咪唑是一种含有两个氮原子的五元杂环化合物, 它不仅是生物体内组氨酸的组分, 也是核糖核酸(RNA ) 和脱氧核糖核酸(DNA ) 嚷吟的组分。
咪唑分子本身具有良好的电子转移性和易功能化的特点, 含有咪唑环的许多化合物因其具有良好的生物活性而在医药和农药领域发挥着重要的作用。
咪唑易于生成衍生物, 生成的途径有氰乙化反应、烷基取代反应、季胺化反应、卤代反应、经甲基化反应和盐化作用等。
常用的咪唑衍生物是烷基取代作用后的生成物。
另外, 还有氰乙化系列、氰乙化产物盐系列、氮杂苯系列、三聚异氰酸系列、经甲基咪唑系列、咪唑琳系列等。
近年来,咪唑类化合物成为了国内外含氮新型杂环化合物合成与应用的研究热点。
1 实验部分 1.1 实验原理RXHN N+RNN咪唑分子中N 上的H 具有酸性，在这个实验中，用弱碱脱去咪唑上的酸性H,再用被脱去酸性H 的咪唑去取代芳烃中的卤素，得到咪唑衍生物。
整个反应是一个亲核取代反应。
1.2 实验仪器及试剂电子天平（万分之一）、反应釜、微量注射器、磁力搅拌子、磁力加热搅拌器、旋转蒸发仪、胶头滴管、试管、防爆瓶。
咪唑、碘化亚铜、配体 TBAF (氯化四丁基铵)、K 3PO 4 3H 2O 、对甲 氧基溴苯、2-溴吡啶、对氟碘苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、石油醚、蒸馏水 1.3 实验步骤如表1所示，在反应釜中加入上述各物质，再分别加入表2中各原料，120O C下反应24小时，点板待其反应结束，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用无水硫酸镁干燥，过滤，用旋转蒸发仪旋干，过柱子。
过柱子时，先用二氯甲烷将其溶解，再均匀加入到硅胶柱子中，过柱子采用的溶剂为石油醚与乙酸乙酯的混合溶液，极性逐渐增加，其比例依次为7:1、4:1、3:1、2:1、3:2、1:1。
最后根据点板产物分布情况，当石油醚:乙酸乙酯=3:1时收集产物，用旋转蒸发仪旋干，得黄色油状物。
烘干，称量，计算产率。
（反应原料，反应条件及产物如表2）表1物质M n eq m(g)吡啶碘化亚铜L氯化四丁基铵三水磷酸钾68.1191186.3261.52661.2mol0.1mol0.2mol2mmol1mmol1.20.10.20.220.08160.01910.03720.05230.5322表2编号原料碱温度(o C) 时间（h）催化剂产物1 2 3 对氧甲基溴苯3-溴吡啶对氟碘苯K3PO43H2OK3PO43H2OK3PO43H2O120120120242424CuICuICuI对甲氧基咪唑苯2-咪唑吡啶对氟咪唑苯1.4 产物及产率根据实验原理及相关数据计算各产物的产量及产率列于表3.表3编号原料体积（ul）密度(g/ml)质量(g)产物产量(g)产率(%)1 2 3 对氧甲基溴苯3-溴吡啶对氟碘苯128.194.7115.31.461.661.9250.1870.1570.222对甲氧基咪唑苯2-咪唑吡啶对氟咪唑苯0.1370.1070.17778.874.384.82 结果与分析快速过柱（石油醚：乙酸乙酯=3:1）得黄色油状物。