有机合成过程中钯催化交叉偶联

分子间Heck反应
不对称分子间Heck反应
1992年，Tamio Hayashi等报道了手性钯催化的环状烯烃的不对称 Heck芳基化反应。
有机合成中的钯催化交叉来自百度文库联反应的研究，在多个基础科学 研究领域和工业应用技术中得到了广泛应用，深刻地影响着 科学大发展和人们现今的生活。
Heck Reaction
通常把在碱性条件下钯催化的芳基或乙烯基卤代物和活性烯烃之间的 偶联反应称为Heck反应。自从20世纪60年代末Heck和Morizoki独立发 现该反应以来,通过对催化剂和反应条件的不断改进使其的应用范围 越来越广泛,使该反应已经成为构成C-C键的重要反应之一。另外， Heck反应具有很好的Trans选择性。
Heck, Ei-ichi Negishi, Akira Suzuki
贡献：
瑞典皇家科学院在颁奖词中说，借助工具手册上的赫克反应、根岸反 应和铃木反应，化学家们合成出海绵，根岸反应则是这个合成中的中 心步骤。其他的科学家优化了这个过程，获得足够量的海绵，开始了 对人类癌症治疗的临床试验。
赫克反应是创建碳原子间单键链接的最重要方法之一，被用于止痛药 萘普生（naproxen）、哮喘药孟鲁司特等的大规模生产。
2010诺贝尔化学奖
“有机物合成过程中钯催化交叉偶联”
历史上碳基的研究获得的6次诺贝尔奖：
1912 Grignard Reaction，Victor Grignard(1871－1935), France 1950 Diels-Alder Reaction, Otto Paul Hermann Diels (1876－1954),
Heck Reaction Mechanism
研究表明，Heck反应的机 理有一定的规律，通常认 为反应共分四步：
1）氧化加成（Oxidative addition）: RX (R为烯基 或芳基，X=I > TfO > Br >> Cl)与Pd0L2的加成，形 成PdⅡ配合物中间体；
2）配位插入 Cordinationinsertion）:烯键插入Pd-R 键的过程；
3）β-H的消除；
4）催化剂的再生：加碱催 化使重新得到Pd0L2。
Heck Reaction
Heck反应可以分为两大类：分子内反应和分子间反应
第一篇分子间该反应的报道是Heck 在1972年发表
Mori 和 Ban于1977年首次报道了分子内的Heck反应：
分子内Heck反应
生成烯基取代的反应
试管中利用钯催化交叉偶联反应创建水螅毒素（palytoxin），这种自 然界生产的毒素于1972年首次从夏威夷的珊瑚中分离出来，它是化学 中的“恐龙”：有129个碳原子、223个氢原子、3个氮原子和54个氧 原子。1994年，借助于铃木反应，科学家们成功合成了这个巨型分子。
铃木章反应被广泛用于商业（成千吨）农作物杀菌剂的生产。
该类反应主要用于生成环外双键。环外双键是合成上一大难题，该 反应成功的应用具有重大意义。目前已有合成的报道。
该反应还被Danishefsky应用到全合成Taxol上。
分子内Heck反应
形成季碳中心的反应
从20世纪80年代早期研究以来Heck反应得到了广泛的应用。1989年， Shibasaki 和 Overman 首先报道不对称Heck反应。
分子间Heck反应
常规分子间Heck反应
端基烯烃与卤代芳香烃发生分子间Heck反应，是研究最早的一类反 应。这类反应已经成为芳烃烷基化的重要反应。
该类反应在卤代物中，卤素的β位的碳原子上不能有SP3杂化的氢 原子。主要是因为这类卤代物形成烷基钯络合物时，氢化钯的消除反 应速度大于烯烃的加成反应，因此仅有消除产物。卤代芳烃、卤代杂 环、卤化苄、卤代乙烯等都能较好的反应。但其他一些卤素的β位的 碳原子上没有SP3杂化的氢原子存在的化合物由于种种原因也不能正 常反应，例如：卤代甲烷、卤代乙酸乙酯、苯甲酰甲基溴等。该类反 应常用碘代物和溴代物为反应底物，碘代物相对溴代物反应活性要高。 氯代物反应活性很差（几乎不反应或者收率很低）。
Kurt Alder(1902－1958), Germany 1963 Ziegler-Natta catalyst, Karl Waldemar Ziegler ( 1898 – 1973),
Germany, Giulio Natta (1903 - 1979), Italy 1979 Wittig Reaction, Georg Wittig(1897－1987) Germany,
同一年，Overman及其工作组首先利用Heck 反应合成了手性季碳原 子
分子内Heck反应
像天然产物physostigmine的合成，成功的运用和Heck反应构成手性的 季碳中心。
分子内Heck反应
多烯大环的合成
Zeigler 利用Heck反应成功合成十六元环的大环多烯化合物
也有多烯经过多次分子内Heck反应，一步构建多个碳碳键和多元环。 Overman 就成功应用Heck反应一步构建了二个环和二个季碳中心。
分子间Heck反应
决定烯烃活性的主要因素是烯烃双键碳原子取代基的大小和数目。一 般情况下，取代基越大，数目越多，反应速度越小，收率越低。
在大多数情况下，Pd-H的消除符合Curtin-Hammett动力学控制规则， 即过渡态的能量反应了顺反异构体的比例。一般情况下，除非R特别小 （如 –CN）,反式异构体是主要产物，（见下例）。其选择性甚至超 过Wittig-Horner反应。但由于存在异构化，热力学控制时常常产生二 者的混合物，从而导致例外的情况出现。
Herbert Charles Brown(1912－2004), America 2005 Olefin metathesis，Yves Chauvin (1930－)，France; Robert H.
Grubbs(1942-), Richard Royce Schrock(1945－), America 2010 Heck Reaction, Negishi Reaction, Suzuki Reaction, Richard F.