钯催化交叉偶联反应

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钯催化交叉偶联反应

钯催化交叉偶联反应什么是钯催化交叉偶联反应？钯催化交叉偶联反应(Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reaction)是一种重要的有机合成反应。

它是一类碳-碳键构造的反应，是通过将两种不同的碳基官能团或碳碳键连接在一起，以形成新的C-C化合物。

反应机理在钯催化交叉偶联反应中，两个分子的有机基团进行偶联，然后由钯离子起催化作用，生成新的碳碳键。

催化剂形式上是Pd(0)配合物，反应机理如下：1.钯催化剂先通过脱对氢化学计量通常分配Pdcatalyst (I)。

2.钯催化剂进一步和配体形成配合物(PdL2)。

3.配合物和卤代烃发生交换生成过渡态PdL2(RX)。

过渡态中，钯离子与亲电吸引剂的卤素原子形成键；此过程中C-X钩体断裂，形成第一级碳中间体。

4.结合第二个有机基团生成PdL2(RY)介于新的物种。

5.最后的反应产物通常通过还原反应，将钯催化剂还原为Pd(0)。

应用钯催化交叉偶联反应已经成为有机合成中的重要反应之一，广泛应用于制药、化工、材料科学等领域。

其重要应用包括:•制备非对映选择性或对映选择性的C-C连接化合物。

•制备有机材料。

•合成复杂天然产物的合成方法研究。

反应类型钯催化交叉偶联反应可以根据反应物和类型进行分类。

最常用的交叉偶联反应类型是官能团反应 (Functional Group Coupling) 和碳-碳双键偶联反应 (Carbon-Carbon Double Bond Coupling)，这些反应分类包括下列:1.骨架化反应 (Fragmentation Reaction)2.偶联反应 (Cross-Coupling Reaction)3.代换反应 (Substitution Reaction)4.重排反应 (Rearrangement Reaction)反应优点由于钯催化交叉偶联反应具有高效性、选择性、重复性和收率高的特点，它已经成为有机化学领域极为重要的反应之一。

有机合成钯催化交叉偶联反应

有机合成中钯的催化交叉偶联反应20102401046吴健华摘要：2010年诺贝尔化学奖授予给美国化学家理查德·赫克、日本化学家根岸英一和铃木章，以表彰其发现的钯催化交叉偶联反应，更有效的连接碳原子以构建复杂分子。

钯催化交叉偶联反应，用于碳碳键形成的重要化学反应，因其反应条件温和，化学选择性高，副产品少，在有机合成领域中应用广泛。

本文综合概述了钯催化交叉偶联反应机理与发展，并对其应用领域及发展前景作简单介绍。

关键词：钯催化；交叉偶联反应；反应机理；碳碳键；有机合成；引言:碳是构成生命体的重要组成物质，而这些物质是以C-C单键或双键为基础，形成各种形式的碳胳化合物，组成生命体的各个部分。

而经过多年来的探究与改进，美国化学家理查德·赫克、日本化学家根岸英一及铃木章在有机合成中取得重大贡献与研究进展，发现钯催化交叉偶联反应，有效地连接碳原子，为构造更复杂的分子提供反应方法。

因此于2010年，诺贝尔化学奖颁发给他们三位在有机合成中杰出并取得重大贡献的有机化学家，以表彰他们在有机合成领域中所取得的卓越成就。

钯催化交叉偶联反应，作为五个被授予诺贝尔化学奖反应之一，其重要性则不言而喻。

前四个反应分别是Grignard反应(格氏反应，1912年)，Diels-Alder反应(迪尔斯-阿尔德反应，1950年)，Wittig反应(叶立德、维蒂斯反应，1979年)和Olefinmetathesis反应(烯烃的转位反应，2005年)。

在钯催化的交叉偶联反应中，反应步骤缩短，所需条件温和，副产品少，且可使大量的官能团在进程中得以保留而不被破坏，是一种可靠、实用的工具，广泛应用于精细化学及制药工业中, 对有机合成具有长久和深远的影响力,得到合成化学者的普遍应用。

一、钯催化交叉偶联反应机理与发展1.格氏试剂——拉开钯催化交叉偶联反应的序幕有机合成化学所构造出来的物质大部分都是以碳胳为骨架所构建起来的，然而碳原子本身十分稳定，在化学反应中并不活泼。

hiyama交叉偶联反应

hiyama交叉偶联反应Hiyama交叉偶联反应是一种重要的有机合成方法，可以用于构建碳-碳键和碳-硅键。

该反应以有机卤化物和有机硅试剂为底物，在催化剂的作用下进行反应，生成交叉偶联产物。

本文将介绍Hiyama交叉偶联反应的原理、应用和研究进展。

一、Hiyama交叉偶联反应的原理Hiyama交叉偶联反应是由日本化学家Hiyama于1988年首次报道的。

该反应属于钯催化的交叉偶联反应，以有机卤化物和有机硅试剂为反应底物，在钯催化剂的作用下，发生碳-硅键的形成。

催化剂通常采用钯配合物，如[Pd(PPh3)4]、Pd2(dba)3和[PdCl2(dppf)]等。

有机硅试剂可以是硅醚、硅酮、硅酸酯等。

在反应中，有机卤化物首先与钯催化剂形成配合物，然后发生氧化加成，生成中间产物。

接着，有机硅试剂与中间产物发生还原消除，生成交叉偶联产物。

整个反应过程中，钯催化剂起到了关键的催化作用，促进了反应的进行。

二、Hiyama交叉偶联反应的应用Hiyama交叉偶联反应在有机合成中具有广泛的应用价值。

首先，该反应可以用于构建碳-碳键。

有机卤化物可以是烷基卤化物、芳基卤化物等，有机硅试剂可以是芳基硅试剂、烷基硅试剂等。

通过Hiyama交叉偶联反应，可以将不同的有机基团连接在一起，构建复杂的有机分子骨架。

Hiyama交叉偶联反应还可以用于构建碳-硅键。

有机硅试剂可以是含有硅醚、硅酮等官能团的化合物，通过与有机卤化物的反应，可以在分子中引入硅基团。

硅基团在有机合成中具有重要的应用，可以参与到后续的反应中，进一步改变分子的性质。

Hiyama交叉偶联反应还可以用于天然产物的合成。

很多天然产物中含有复杂的碳-硅键结构，通过Hiyama交叉偶联反应，可以高效地合成这些天然产物的类似物。

这对于药物研究和化学生物学研究具有重要意义。

三、Hiyama交叉偶联反应的研究进展近年来，研究人员对Hiyama交叉偶联反应进行了深入的研究，不断改进反应条件和催化剂体系，提高反应的效率和选择性。

suzuki-miyaura交叉偶联反应机理

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钯催化反应及其机理

钯催化反应及其机理研究摘要：目前过渡金属催化的有机反应研究一直是一个比较热的话题，其中由于钯催化的反应活性和稳定性等原因，使其在有机反应中得到了广泛的使用，被全球广泛关注。

本文主要列举了钯催化的交叉偶联反应的机理，及与偶联反应相关的钯催化的碳氢键活化反应、钯催化的脂肪醇的芳基化反应等的机理。

关键词：过渡金属催化偶联反应钯催化机理1.引言进入二十一世纪以后，钯催化的偶联反应已经建立了比较完整的理论体系，研究的侧重点也和以前有所不同化学键的断裂和形成是有机化学的核心问题之一。

在众多化学键的断裂和形成方式中，过渡金属催化的有机反应有着独特的优势：这类反应通常具有温和的反应条件，产率很高并有很好的选择性（包含立体、化学、区域选择性）。

很多常规方法根本无法实现的化学反应，采用了过渡金属催化后可以很容易地得到实现。

在众多过渡金属中，金属钯是目前研究得最深入的一个。

自上世纪七十年代以来，随着Kumada，Heck，Suzuki，Negishi [1]等偶联反应的陆续发现，钯催化的有机反应发展十分迅速，时至今日，钯催化的偶联反应作为形成碳-碳、碳-杂键最简洁有效的方法之一，已经得到了广泛应用。

2.钯催化各反应机理的研究2.1.钯催化的交叉偶联反应自上世纪七十年代以来，随着Kumada，Heck，Suzuki，Negishi 等偶联反应的陆续发现[1]，钯催化的有机反应发展十分迅速，时至今日，钯催化的偶联反应作为形成碳-碳、碳-杂键最简洁有效的方法之一，已经得到了广泛应用[2]。

交叉偶联，就是两个不同的有机分子通过反应连在了一起（英文中交叉偶联为crosscoupling，同种分子偶联为homo coupling）。

2.1.1Heck反应Heck 反应是不饱和卤代烃和烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的反应，是一类形成与不饱和双键相连的新C—C 键的重要反应[3]。

反应物主要为卤代芳烃（碘、溴）与含有α－吸电子基团的烯烃，生成物为芳香代烯烃。

钯催化的偶联反应

AgNO3/KF作用下的Pd催化2-溴噻吩S原子邻位上的C-H键选择性偶联反应摘要：溴噻吩的衍生物与芳基碘在加入了钯的硝酸银/氟化钾催化剂的催化下发生C—H键的偶联反应，而C—Br键未发生变化。

这些含有C —Br键的偶联产物在钯的进一步催化下使溴噻吩和芳基碘的C—C键相连接从而得到理想的产量。

引言：狭义上的偶联反应是涉及由基金属催化剂的C-C键生成的反应，根据类型不同，可分为交叉偶联反应和自身偶联反应。

交叉偶联反应是一个有机分子与另一有机分子发生的不对称偶联反应。

例如：烯丙基锂与2-氯辛烷可以发生交叉偶联反应生成4-甲基-1-癸烯。

格利雅试剂、有机铝、有机锌、有机锡、有机铜、有机铅、有机汞等多种有机金属化合物也都可以与卤化烷等烃基化试剂发生交叉偶联反应，生成相应的不对称烃，是合成不对称烃，特别是单烷基芳烃和含有三级碳原子的链烃的有效方法。

交叉偶联反应的范围很广，像芳烃重氮盐与苯酚或N,N-二甲基苯胺的偶联反应，也属于交叉偶联反应。

正文：芳香族化合物与有机卤化物的C-H键取代反应和那些含金属试剂与相同的有机卤化物的偶联反应相比，在有机合成中更有前景。

【1】相比之下，C-H键上的直接反应将有利于含有不同种类的官能团的衍生物的合成，并且，反应也会加强合成中原子的效应。

我们注意到噻吩衍生物的偶联反应是发生在C-H键上，从而形成了联噻吩。

在添加了AgF后，反应效率得到了提高。

【2】当噻吩与2-溴噻吩反应生成正联溴噻吩时，仍然是C-H键发生偶联，而C-Br键未发生变化。

我们的注意力集中到溴噻吩衍生物C-H键的交叉耦合上,来介绍噻吩环上的取代基。

【3】溴噻吩上的C-H键偶联，如果可以通过C-Br键的反应而进一步改变偶联产物，那么C-H键和C-Br键的偶联反应的相互结合将得到一种新的合成取代噻吩的方法。

这将把人们的注意力都吸引到设计更先进的有机金属材料来揭示液晶、光发射和有机半导体的特点。

【4】在此，我们报告一个新的催化剂系统—AgNO3/KF，它有助于提高钯催化下溴噻吩衍生物C-H键的取代反应发的效率。

钯催化交叉偶联反应及其在有机合成中的应用

第16卷第12期江苏技术师范学院学报JOURNAL OF JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l.16,No.12Dec .,20102010年12月0引言2010年的诺贝尔化学奖颁发给了三个有机化学家，理查德·海克（Richard Heck ）、根岸英一（Ei-ichi Negishi）和铃木章（Akira Suzuki ），他们发现的钯催化交叉偶联反应具有高度的选择性，在相对温和的条件下，形成碳-碳单键。

在过去的40年里，这些反应成为有机化学家主要的非常有效的工具。

该反应作为五个被授予诺贝尔化学奖反应之一，其重要性已不言而喻。

前四个反应分别是Grignard 反应（1912），Diels-Alder 反应（1950），Wittig 反应（1979）和烯烃复分解（olefin metathesis ）反应（2005）。

由Heck 、Negishi 和Suzuki 研究的钯催化碳-碳单键的成键反应给有机合成带来了巨大的影响，在靶向合成方面有很多的应用。

这三个反应之所以被广泛应用于合成大量的天然化合物和具有生物活性的复杂分子结构的物质，主要是因为反应条件温和，大量的官能团在如此温和的条件下，能够不被破坏而保留下来。

这三个反应同样也广泛应用于精细化学品工业和制药工业中。

1钯催化交叉偶联反应———Heck 反应的发现20世纪50年代过渡金属开始在有机化学中发挥了相当大的作用，出现了大量的由过渡金属催化的构建有机化合物分子的反应。

一家德国公司Wacker Chemie AG 以钯作为催化剂，以空气氧化乙烯生成乙醛，这一重要的方法在工业上称为Wacker 法[1]。

Richard Heck 当时就职于美国Delaware 的一家化学公司，由于受到对化学生产中Wacker 法成功应用的日渐强烈的好奇心的驱使，他开始使用钯作为催化剂进行实验。

1968年，Heck 就其成功的研究工作，以唯一作者的身份发表了一系列研究论文[2-6]。

09-钯催化反应汇总

5、溶剂和试剂不需要严格干燥，然而，为了保持 Pd催化剂的活 28 性，溶剂的脱氧是必需的；
Sonogashira交叉偶联反应
二、Sonogashira交叉偶联反应的特点（续）
6、通常碱也同时用作溶剂，偶尔也用一个助溶剂；
7、不论实验量的大小，反应总是进行得很好；
8、偶联反应是立体选择性的，底物的立体化学在产物中保持； 9、卤代物的反应活性顺序：I ≈ OTf > Br >> Cl； 10、碘和溴的活性差异相当大，因此在溴存在下，仍选择性地与碘反应；
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Sonogashira交叉偶联反应
二、Sonogashira交叉偶联反应的特点
1、交叉偶联反应在室温或稍高于室温的温度下进行，这比 Castro-Stephens偶联的反应条件要温和得多，是一大优点；
2、使用催化量的Cu助催化剂，可以避免极易爆炸的炔铜(摇晃就可能引起爆炸)的处置； 3 、 Cu(I) 化合物可以用市售的 CuI 或 CuBr ，通常用底物的 0.55mol%的助催化剂量； 4、最好的Pd催化剂是Pd(PPh3)2Cl2 or Pd(PPh3)4；
4
Kumada交叉偶联反应
二、Kumada交叉偶联反应的特点（续） 4 、使用配体 dppf 会一定程度上减慢 -H 消除，加速还原消除，因此，可以使仲烷基格氏试剂在反应中不发生异构化；
5、氯代芳香化合物反应很顺利，即使是氟苯也能碱性Ni催化的交叉偶联反应；
6、偶联反应具有立体选择性，起始的烯基卤代物的立体化学保持；
5
Kumada交叉偶联反应
二、Kumada交叉偶联反应的特点（续） 7、Pd催化的过程具有更好的化学选择性和立体选择性，而且比 Ni催化具有更广的碳负离子的适用性。但是Pd催化只能用芳基溴和芳基碘，芳基氯不反应；

钯催化交叉偶联反应的发展历程简介_但世辉

[1] 曾昭琼 . 有机化学（上册） . 第三版 [M]. 北京：高等教育出版社， 1993： 227. [2] 张刚，宋子煜 . 解读 2010 诺贝尔奖 [ J]. 科学中国人， 2010，（11）： 43. [3] 肖唐鑫，刘立，强琚莉等. 钯催化的交叉偶联反应 [ J]. 自然杂志， 2010， 32（6）： 325~326. [4] 李媛，马宏佳，葛春洋等 . 钯催化的交叉偶联反应 [ J]. 化学教与学， 2010，（11）： 2~3. [5] 施章杰，余达刚 . 合成化学中的 “焊接 " 技术 [ J]. 科技导报， 2010， 28（2）： 30~31.
图6 似蛇霉毒结构简式（R=CH3或C2H5）（椭圆内化学键即为偶联处）
成路线。但纵观所有的钯催化交叉偶联反应的实例，它们的应用还是十分有限的，例如，现在参与钯催化交叉偶联反应的底物主要是卤代烃，而很多卤代物难以制备、价格高昂，且制备过程中产生大量酸，对环境不友好；此外，如何扩大偶联反应的应用范围、提高催化效率也是需要长期探索的课题。因此，钯催化交叉偶联反应还要在将来的发展中不断得以改进和创新，才能让实际的生产和生活受益更大。参考文献：
·76·
弄醒碳原子，使它变得勤快起来，愿意与其他碳原子反应。 1901 年，法国科学家格林纳发明了一种试剂，他将镁屑放在无水乙醚中，滴加卤代烷，卤代烷与镁作用生成有机镁化合物，这种有机镁化合物称为格林纳试剂，简称格氏试剂，一般用 RMgX 表示。实际上，格林纳是将一个镁原子接在了一个他希望使之活性增强的碳原子上。由于镁最外层有 2 个电子且极想失去，因此在和碳原子相遇时它便强行将电子塞给了碳原子，使碳原子核的正电荷与核外电子云的负电荷数不均，活性大大增强，可以与很多的碳原子相互反应以合成新物质。格氏试剂的发明将有机合成技术向前推进了一大步，使得合成烷烃、醇、醛、羧酸等有机物变得十分简单。为此，格林纳也获得了 1912 年的诺贝尔化学奖。格氏试剂的另一重大用途是将碳原子进行偶联以增长碳链，为大分子的合成拉开了序幕。但是，格林纳的方法让碳原子变得太活泼了，反应无法控制，在制造大分子的过们曾这样赞誉福井所走过的化学求索之路：他用心灵去拥抱大自然，他以锲而不舍的精神和勤劳向大自然求索；他凭借学习与思考，双翼起飞，终于走上了一条化学创新之路，获取了丰收的硕果！参考文献：

钯催化偶联反应的最新进展

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3.1 亲电试剂
碘代物成为C-N偶联反应中较难反应的底物之一
OMe MeO i-Pr PCy2 i-Pr PCy2 Oi-Pr
i-PrO
L
Pd
NH2 Cl
i-Pr L1
1: L=L1 4: L=L2 L2
甲苯是碘代物C-N反应较好的溶剂，因为它对I负离子的溶解性最小
J. Am. Chem. Soc.,2009, 131, 5766–5768 Buchwald coupling Reaction
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3.2 亲核试剂：芳香胺类
BrettPhos对于这类碱性较弱的芳香杂环胺类也具有较高的催化活性
X. H. Huang, K. W. Anderson, D. Zim, L. Jiang, A. Klapars and S. L. Buchwald, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 6653–6655.
Buchwald coupling Reaction
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酰胺和磺酰芳烃反应的首次报道
1160861-60-8
9
0.25g/Aldrich/￥2800 1g/Alfa/￥548
1g/Aldrich/￥533 1g/Aldrich/￥479
Buchwald coupling Reaction
2.1 配体
此配体同时适用Suzuki和Ketone Arylation反应
D. W. Old, J. P. Wolfe and S. L. Buchwald, J. Am. Chem. Soc., 1998,120, 9722–9723. Buchwald coupling Reaction
Org. Lett., 2010, 12,2350–2353

suzuki交叉偶联反应

suzuki交叉偶联反应
Suzuki交叉偶联反应是一种重要的有机合成反应，它是由日本化学家铃木章于1979年首次报道的。

这种反应通常用于合成芳香族化合物，特别是联苯化合物。

在这个反应中，芳基硼酸酯和卤代芳烃在钯催化下发生偶联反应，生成双芳基化合物。

这种反应具有广泛的应用，可以用于制备药物、农药、材料科学等领域的化合物。

Suzuki反应的机理涉及钯催化下的烷基转移、还原消除和还原消除交叉偶联等步骤。

这个反应的发现对有机合成化学产生了深远的影响，被广泛应用于现代有机合成中。

有机合成中钯催化下的交叉偶联反应

有机合成中钯催化下的交叉偶联反应－2010年诺贝尔化学奖简介陈明华( 兴义师范学院化学生物系，贵州兴义 562400)摘要:介绍了2010年诺贝尔化学奖的科学背景，即“有机合成中钯催化下的交叉偶联反应”的产生、发展和应用，体现了有机化学已经发展成为一门艺术形式，在这个形式下，科学家们在试管里创造性的产生出不可思议的化学物质的过程。

关键词:钯催化剂；交叉偶联反应；赫克反应；铃木反应；根岸反应Palladium-Catalyzed Cross Couplings in Organic SynthesisCHEN Ming-Hua(Department of Chemistry and Biological, Xingyi Normal College, Xingyi, Guizhou 562400)Abstract: This paper introduces scientific background of the Nobel Prize in Chemistry for 2010, it’s palladium-catalyzed cross couplings in organic synthesis.And this fack had been presents that “Organic chemistry has developed into an art form where scientists produce marvelous chemical creations in their test tubes”.Key words: palladium catalyst; cross-coupling reaction; heck reaction; suzuki reaction; negishi reaction2010年10月6日，瑞典皇家科学院决定授予美国特拉华大学(University of Delaware) 理查德-赫克(Richard F. Heck), 普渡大学(Purdue University)根岸荣一(Ei-ichi Negishi)和日本北海道大学(Hokkaido University)的铃木彰(Akira Suzuki)三位教授2010年的诺贝尔化学奖，以表彰他们在“有机合成中钯催化下的交叉偶联反应”作出的贡献[1]。

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.)。

钯催化烯烃偶联

钯催化烯烃偶联是一种在强碱和钯催化剂的存在下，将烯烃与有机卤化物交叉偶联生成取代烯烃的化学反应。

这种反应类型在合成生物学和有机化学领域有广泛的应用。

该反应的主要步骤包括：
钯配合物与含有离去基的试剂进行氧化加成反应，钯的氧化态上升，也即是被氧化。

含有π键的钯与烯烃的π键进行配合，将烯烃拉近活性强的金属中心。

烯烃插入到钯与R4中间。

该分子进行β-H消除，并获得目标偶联烯烃。

钯部分经过还原消除，获得HX和原本的钯化合物，开启新一轮的催化循环。

请注意，此反应对烯烃的耐受性较好，可以适用于多种类型的烯烃，包括烷基、芳基、烯基和卤素等。

然而，对于烯丙醇，由于其容易发生重排，因此需要注意。

同时，芳基氯化物反应缓慢，导致产率较低。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅化学专业书籍或咨询专业化学专家。

钯催化Stille交叉偶联反应研究新进展

2006年第26卷有机化学V ol. 26, 2006 第1期, 19～26Chinese Journal of Organic ChemistryNo. 1, 19～26 * E-mail: jhli@ Received January 17, 2005; revised April 15, 2005; accepted May 24, 2005.国家自然科学基金(No. 20202002)资助项目.此后Stille 等[3,4]对该类反应做了大量研究, 对其反应的机理也做了初步研究. 此后, 随着人们对Stille 反迄今为止, 有关Stille 反应的报道主要集中在有机锡与卤代芳香烃、卤代烷烃以及酰氯的反应等方面. 为了让读者更好地了解Stille 反应的最新研究动态, 本文20有机化学V ol. 26, 2006反应都用三苯基膦作配体[11,12]. 最近, Littke等[13]用三叔丁基膦作配体的钯催化体系催化Stille反应, 成功地解决了上述难题(Eq. 3).作者首先利用上述反应对碱进行筛选, 发现用底物量的2.2倍的CsF效果最理想. 于是, Littke及其合作者们利用这一条件进行了一系列反应, 效果很好(Eq. 4).对于带钝化基团(供电子基团)的氯代芳香烃以及位阻极大的2.6-二甲基氯苯都取得了较高的产率, 达到90%以上. 更难能可贵的是作者利用这一条件, 首次将氯代芳烃的Stille偶联在室温条件下得以实现, 产率达到86% (Eq. 5).总之, 利用P(t-Bu)3为配体的钯催化体系催化Stille 反应有相当宽的底物适用范围, 反应条件更加优越, 产率很高, 从而进一步拓展了Stille反应的应用范围.Simon等[14]用CuI协同钯催化溴代及氯代芳香烃, 效果也不错, 对底物的兼容性也较好, 但对氯代芳香烃的催化效果不理想, 而且必须用DMF作溶剂, 产物后处理较麻烦.但是这些配体一个最大的缺陷是对空气和水敏感, 从而造成操作困难. 虽然后来Fu等[15]利用对空气稳定的[(t-Bu)3PH]BF4来代替上述配体, 取得类似的结果, 但该配体同样存在合成困难和价格昂贵等不足. 最近, Yoshifuji等[16]尝试使用另一种对对空气和水均稳定的DPCB代替上述配体(Eq. 6). 但是在该配体作用下只有溴代芳烃可以与有机锡试剂反应, 而氯代芳烃则不能发生该反应.最近Verkade等[17]报道了以P(i-BuNCH2CH2)3N为配体, 不但溴代芳烃可以顺利地与有机锡试剂反应, 氯代芳烃包括带吸电子基团而且带供电子基团的同样可以顺利发生反应. 不过对于不活泼的带供电子基团氯代芳烃需要更强的含氟的碱即Me4NF (Eq. 7).然而所有上述配体均合成困难, 从而价格昂贵. 因此发展高效和价廉的配体仍具有重要意义. 我们发现叔胺可以作为钯催化Stille交叉偶联反应配体[18]. 研究结果表明: 当Dabco(三乙二胺)作为钯催化Stille交叉偶联反应的配体时催化效果最好. 在3 mol%到0.0001 mol%醋酸钯和6 mol%到0.0002 mol% Dabco存在下, 卤代芳烃包括芳基碘、溴和氯均可以顺利地与不同类型的有机锡化合物反应得到非常好的产率, 并且最高转换率达到九十八万(Eq. 8).虽然Chiappe等[19a]实现了在绿色介质中无配体条件下的Stille反应, 但底物仅局限于碘代芳烃, 意义有限. 最近, Park等[19b]利用可回收重复使用的SiO2/TEG/ Pd和TiO2/TEG/Pd等钯催化剂来催化Stille反应, 但是底物同样局限于碘代芳烃.2 饱和碳原子上的Stille反应2.1 卤代烷烃的Stille偶联反应最近, 用一种新型的配体钯催化体系成功地催化了卤代烷烃与有机锡的Stille偶联(Eq. 9)[20], 使Stille偶联反应的应用范围更加广泛.这一反应对溴代烷烃在室温条件下就能进行, 对底物的兼容性也较好, 但对于氯代烷烃则不反应.No. 1王德平等：钯催化Stille 交叉偶联反应研究新进展212.2 苄基卤的Stille 反应近年来, 苄基卤与有机锡的反应逐渐为人们所关注. Crawforth 等[21]用一种含P 和N 配体的钯试剂作催化剂, 对于苄基溴的催化效果比较好(Eq. 10).Crawforth 等[22]还详细研究了这一反应, 利用他们的反应条件, 不仅对苄基卤效果较好, 对于烯丙基溴的Stille 偶联的催化效果也很不错. 作者还对苄基溴及溴苯与有机锡作了一个对照实验(Eq. 11), 结果, 用Ligand A 得到的苄基溴偶联反应产物高达86%, 而溴代芳烃则没有反应.3 其它类型的Stille 偶联反应3.1 合成胺的反应最近, 一种合成饱和胺的反应通过Stille 偶联得以实现[23]. 这个反应条件十分优越, 在室温下就能进行, 选择性也非常好(Eq. 12).作者对这个反应的机理也进行了研究后认为, 首先是胺与酰氯及钯加成, 再与有机锡反应, 得到目标产物(图1).作者首次利用Stille 反应, 采用一锅法, 一步合成了α-取代饱和胺. 这个反应的实现对于许多具有高生物活性的α-取代胺及其衍生物的合成无疑具有重大的现实借鉴意义.3.2 有机磺酰氯的Stille 反应有机磺酰氯的Stille 反应[24]最近也有报道(Eq. 13).图1 反应的机理Figure 1 Mechanism of the reaction并且通过一系列实验, 得出一个Stille 反应的活性顺序: ArI ＞ArSO 2Cl ＞ArBr ＞＞ArCl, 作者对Stille 系列的羰基化也作了研究, 效果较好(Eq. 14).3.3 羰基化反应Mazzola 等[25]对于Stille 类型的羰基化反应作了比较详细的研究(Eq. 15).Mazzola 与其合作者们发现这一反应必须用铜盐作助催化剂, 否则, 产率很低. Alphonse 等[26]在用杂环芳香烃硫醚为原料进行Stille 反应时发现, 他们的反应也必须加铜盐作助催化剂, 否则反应不发生.4 Stille 交叉偶联反应机理4.1 反应机理的研究随着人们对钯催化的Stille 偶联反应研究的不断深化, Stille 反应机理也日趋完善. 有关Stille 反应机理的文献报道[27]较多, 1986年, Stille 等[4]在综合大量实验数据的基础上提出了它的反应机理, 他认为, Stille 反应分四步进行: (1)氧化加成; (2)金属转移; (3)分子内异构化;22有机化学 V ol. 26, 2006(4)还原消除(图2).图2 Stille 反应的机理Figure 2 Mechanism of the Stille reaction作者认为, 从1到2是决定反应速率的关键步骤, 其中这一过程是通过形成一个过渡态4得以实现的, 上述机理对于大多数实验结果可以进行较为完善的解释.后来, Falk 等[28,29]在通过Stille 偶联合成手性化合物时, 发现手性保持不变(Eq. 16-2), 与Stille 等[30]的研究(Eq. 16-1)相冲突. 显然, 这一现象用上述机理是无法解释的. 按照上述机理, 应当发生构型翻转.为了解释上述现象, Espinet 等[31,32]提出了双过渡态理论, 即环状过渡态与开放式过渡态理论(图3). 他认为, 当形成环状过渡态A 时, 构型保持不变, 当形成开放式过渡态B 时, 构型翻转. 在图(3)所示状过渡态机理中, 作者认为在氧化加成后的金属转移步骤时, 不是卤族元素X 被有机锡上的α碳原子取代, 而是形成了一个Pd —X —Sn 桥键环状状过渡态A . 在开放式过渡态机理理论中, 作者认为有两种可能: (1)氧化加成后卤族元素X 直接被有机锡化合物的α碳原子取代, 形成过渡态B; (2)氧化加成后卤族元素X 被(S)取代, 得到一种复合盐, 再与有机锡化合物反应完成金属转移. 这一理论较好地解释了上述两种不同的实验现象, 一直以来, 为人们所认同.Christian 等[33]以及Espinet 等[34]在上述反应机理的图3 Stille 反应的机理Figure 3 Mechanism of the Stille reaction基础上对于钯催化的Stille 反应机理也作了十分详细的阐述和补充.4.2 铜盐对Stille 反应的影响人们在研究[PdL 4]催化的Stille 偶联反应时, 发现加入CuI 或其它铜盐可以明显加快反应速率, 缩短反应时间[26,35～38]. Farina 等[35]在1991年发现这一现象后, 又进行了一番细致的研究, 1994年, Farina 等又在研究基础上建设性地提出了CuI 促进Stille 反应机理[39]. 他们认为, 对于反应的决速步骤是从中间体1到中间体2(图2中)时, CuI 具有促进1与配体L(如PPh 3等)分裂, 从而快速与有机锡反应.后来的研究证明, CuI 不能直接参与[PdRXL 2]与L 的分裂, 但CuI 却具有捕获中性配体L 能力, 在进行氧化加成以及决速步骤从中间体1到中间体2(图2中)过程中释放出的配体L 都可以被铜盐捕获, 由于上述氧化加成以及决速步骤从中间体1到中间体2是可逆的, 而这些配体被铜盐捕获后, 促使反应朝预定方向发展, 且CuI 对[PPh 3]的捕获能力比[AsPh 3]要强很多, 而在解吸附时[PPh 3]又比[AsPh 3]快, 从而很好地解释了加入铜盐对两种不同配体[PPh 3]及[AsPh 3]的影响力不同的原因[40].Farina 等[36]还发现另一现象, 在极性很强的溶剂中, 能够发生Sn/Cu 之间的交换, 这一发现预示着可以用铜盐催化Stille 反应, 很快, Piers 等[41]利用当量的CuCl 成功催化合成了分子内的Stille 偶联, 后来, 有关铜盐催No. 1王德平等：钯催化Stille 交叉偶联反应研究新进展23化的报道也越来越多[42,43]. 例如, Savall 等[44]就报道了一例铜盐催化的反应(Eq. 17).最近, Kim 等[45]又报道了一例奇怪的现象(Eq. 18), 他们在用3,5-二溴吡喃酮进行Stille 偶联时, 发现加入CuI 后反应的选择性发生了改变(表1).表1 3,5-二溴吡喃酮进行Stille 偶联反应时在不同极性溶剂中有无CuI 的选择性Table 1 Regioselectivity of the coupling of 3,5-dibromo-2- pyrone in the presence/absence of CuI EntryConditionsRatio of C ∶D 1 Toluene, 100 ℃ 100∶0 2 Toluene, 100 ℃, CuI (1 equiv.) 100∶0 3 DMF, 50 ℃ 100∶04 DMF, 50 ℃, CuI (1 equiv.)30∶704.3 氟离子对Stille 反应的影响Fu 组[13,46a]和Nolan [46b]组分别发现氟离子对Stille 偶联反应具有促进作用. 例如Fu 等[13,46a]以对氯甲苯和乙烯基锡的反应为模板, 研究了一系列含氟离子的碱和不含氟离子的碱对Stille 偶联反应的影响(Eq. 19), 实验结果见表2. 实验结果表明, 虽然不含氟离子的碱对Stille 偶联反应同样有促进作用, 但效果没有含氟离子的碱的好, 其中CsF 作用下的Stille 偶联反应产率最高(50%, 表2中Entry 5), 增加CsF 的量到2.2 equiv., Stille 偶联反应的产率升高到59%(表2中Entry 6).Nolan 和Grasa 等[46b]得到类似的结果, 并且他们从机理上进一步证实了氟离子对Stille 偶联反应具有促进作用(Eq. 20). 他们当场通过19F 谱确定了六价态的锡中间体1的生成, 从而揭示了氟离子的作用Stille 偶联反表2 碱对Stille 偶联反应的影响Table 2 The effect of bases on Stille cross-coupling reactionEntryAdditives (1.1 equiv.)Yield/%1 None 122 TAS-F 43 TBAF 244 KF 285 CsF 506CsF (2.2 equiv.)597 NEt 3 16 8 Cs 2CO 3 409 NaOH 42应的机理.5 Stille 交叉偶联在有机合成中的应用近年来, Stille 交叉偶联反应得到了广泛的应用. 许多天然产物及医药原料都通过Stille 反应来合成. 5.1 11C 标记的PET 示踪剂的合成利用正电子扫描进行体层摄影的方法称为PET, 该方法广泛用于生命性的脑、心脏等重要器官的扫描. PET 扫描的实现需要一种PET 示踪剂来协助进行. 最近, 一种快速且简单的合成PET 示踪剂的方法通过Stille 反应[47]得以实现(Eq. 21).反应采用{Pd 0[P(t -Bu 3)]4}作催化剂, CsF 或KF 作碱, DMF 作溶剂在60 ℃条件下只需5 min 便可达到95%的产率. 这个反应条件十分温和, 速度快, 产率高, 因此, 此类反应具有非常高的实际应用作值. 5.2 α-取代吡喃酮的合成α-取代吡喃酮的合成是一类具有高生物活性的有机化合物, 它的合成也成为有机化学及医学界的注目焦点[48]. 长期以来, 它的合成是利用过渡金属(Ag, Hg, Rh 和Pd)等来催化, 用炔酸与有机锡发生加成反应而得到[49,50], 这些反应选择性很低, 且生成较多副产物, 产率低, 难以分离. Thibonnet 等通过Stille 偶联制α-取代24有机化学 V ol. 26, 2006吡喃酮的[51]方法引起了人们的关注(Eq. 22).该反应条件温和, 产率可以达到85%. 作者认为反应是通过如下过程进行的(Eq. 23):即通过两次Stille 偶联一步合成α-取代吡喃酮, 这一过程的实现对于天然产物α-取代吡喃酮及其衍生物的合成具有十分重要的意义.5.3 分子内的Stille 偶联合成天然产物天然产物通常具有高生物活性、药用价值较高、市场需求量较大. 从自然界中直接提取天然产物, 产量有限, 且费用较高. 因此, 通过化学方法合成天然产物近年来逐渐流行[52]. 然而, 天然产物通常结构复杂, 相连着大量高活性基, 通过一般的有机反应通常难以得到目标产物, 而通过Stille 偶联则可以实现[53]. 例如, 一种从深海植物中提取的大环内酯化合物 Macrolactin A 的合成通过Stille 偶联反应得以实现(Scheme 1)[54].Scheme 1Entwistle 等[55,56]报道了通过Stille 偶联反应合成具有抗焦虑、抗癌功效的威里霉素(Virginiamycins) (Eq.24).Lett 和Quéron 等[57]首次报道通过分子内的Stille 偶联反应合成具有生理活性的bafilomycin A 1. 该反应条件温和, 总产率达到33% (Eq. 25).同样Vogel 等[58]巧妙地利用Stille 偶联反应和Stille 偶联羰基化反应高效选择性合成了具有阻止酶水解等生理功能的C -Glycosides (Eq. 26).当然上面的所提到的只是Stille 偶联反应在具有生理活性的天然产物和药物合成中应用的众多例子中的一小部分. 我们有理由相信, 随着包括新配体、底物及催化剂的发现和应用等在内的Stille 偶联反应的新技术和方法的发展, 将大大拓宽Stille 偶联反应在有机合成的应用途径.No. 1 王德平等：钯催化Stille交叉偶联反应研究新进展256 结论与展望综上所述, 钯催化Stille交叉偶联反应适用范围广, 产物易分离, 对底物的兼容性较好, 产率一般较高. 因此, Stille交叉偶联反应已经越来越为人们所关注, 在医药以及天然产物合成中得到了广泛的应用.目前, 钯催化Stille交叉偶联反应还存在以下几个关键问题: (1)有机锡化物是一种剧毒化合物, 且造价高昂, 因此, 使催化量的锡通过置换反应, 从而减少有机锡化合物的用量无疑将是一个值得进一步探讨的课题;(2)进一步寻找适合钯催化的高效、稳定的配体, 发现新的反应渠道; (3)优化条件进一步拓宽Stille交叉偶联反应的应用范围. 我们相信, 越来越多的研究者将对这一方向产生兴趣, 解决这些问题, 从而使Stille交叉偶联反应得到更加广泛的应用.References1 For selected reviews, see: (a) Diederich, F.; Stang, P. 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Classics in Total Synthesis,VCH, Weinheim, 2003.7 Shair, M. D.; Yooin, T. Y.; Mosny, K. K.; Chou, T. C.;Danishefsky, S. J. J. Am. Chem. Soc.1996, 118, 9509.8 Pattenden, G.; Sinclair, D. J. J. Organomet. Chem. 2002,653, 261.9 Kosugi, M.; Sasazawa, K.; Shimizu, Y.; Mifita, T. Chem.Lett.1977, 301. 10 Li, J. J.; Gribble, G. W. Palladium in Heterocyclic Chemis-try, Pergamom, New York, 2000.11 Kosugi M.; Ogata T.; Sano H.; Migita T. Chem. Lett.1984,1255.12 Kosugi, M.; Ogata, T.; Ohhashi, K.; Sano, H.; Migita, T.Chem. Lett.1985, 997.13 Littke, A. F.; Schwarz, L.; Fu, G. C. J. Am. Chem. Soc.2002, 124, 6343.14 Simon, P. H. M.; Lee, V.; Baldwin, J. E. Angew. Chem., Int.Ed.2004, 43, 1132.15 Netherton, M. R.; Fu, G. C. Org. Lett.2001, 3, 4295.16 Gajare, A. S.; Jensen, R. S.; Toyota, K.; Yoshifuji, M.;Ozawa, F. Synlett2005, 144.17 Su, W.; Urgaonkar, S.; Verkade, J. G. Org. Lett.2004, 6,1421.18 Li, J.-H.; Liang, Y.; Wang, D.-P.; Liu, W.-J.; Xie, Y.-X.;Yin, D.-L. J. Org. Chem.2005, 70, 2832.19 (a) Chiappe, C.; Imperato, G.; Napolitano, E.; Pieraccini, D.Green Chem.2004, 6, 33.(b) Kim, N.; Kwon, M. S.; Park, C. M.; Park, J. Tetrahe-dron Lett. 2004, 45, 7057.20 Tang, H. F.; Menzel, K.; Fu, G. C. Angew. Chem., Int. Ed.2003, 42, 5079.21 Crawforth, C. M.; Burling, S.; Fairlamb, I. J. S.; Taylor, R.J. K.; Whitwood, A. C. Chem. Commun.2003, 2194.22 Crawforth, C. M.; Fairlamb, I. J. S.; Taylor, R. J. K. Tetra-hedron Lett. 2004, 45, 461.23 Davis, J. L.; Dhawan, R.; Arndtsen, B. A. Angew. Chem.,Int. Ed.2004, 43, 590.24 Dubbaka, S. R.; Vogel, P. J. Am. Chem. Soc.2003, 125,15292.25 Mazzola, Jr. R. D.; Giese, S.; Benson, C. L.; West, F. G. J.Org. Chem.2004, 69, 220.26 Alphonse, F. A.; Suzenet, F.; Keromnes, A.; Lebret, B.;Guillaumet, G. Org. Lett.2003, 5, 6.27 Ricci, A.; Sterzo, C. L. J. Organomet. Chem.2002, 653,177.28 Ye, J.; Bhatt, R. K.; Falck, J. R. J. Am. Chem. Soc.1994,116, 1.29 Ye, J.; Bhatt, R. K.; Falck, J. R. 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Soc.1995,117, 5973.43 Mohapatra, S.; Bandyopadhyay, A.; Barma, D. K.; Cap-devila, J. H.; Falck, J. R. Org. Lett.2003, 5, 4759.44 Savall, B. M.; Blanchard, N.; Roush, W. R. Org. Lett.2003,5, 377.45 Kim, W.-S.; Kim, H.-J.; Cho, C.-G. J. Am. Chem. Soc.2003, 125, 14288.46 (a) Littke, A. F.; Fu, G. C. Angew. Chem., Int. Ed.1999, 38,2411.47 (b) Grasa, G. A.; Nolan, S. P. Org. Lett.2001, 3, 119.48 Hosoya, T.; Wakao, M.; Kondo, Y.; Doi, H.; Suzuki, M.Org. Biomol. Chem.2004, 2, 34. 49 Posner, G. H.; Nelson, T.; Kinter, C.; Johnson, N. J. Org.Chem.1992, 57, 4803.50 Xu, C.; Negishi, E. Tetrahedron Lett.1999, 40, 431.51 Ma, S.; Shi, Z. J. Org. Chem.1998, 63, 6387.52 Thibonnet, J.; Abarbri, M.; Parrain, J. L.; Duchene, A. J.Org. Chem.2002, 67, 3941.53 For a selected review on the applications of cross-couplingreaction in total synthesis, see: Nicolaou, K. C.; Sorensen,E. J. Classics in Total Synthesis, Wiley-VCH, 1996, p. 565.54 Duncton, M. A. J.; Pattenden, G. J. Chem. 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suzuki交叉偶联反应

suzuki交叉偶联反应交叉偶联反应是有机化学中一种重要的反应类型，通常用于合成有机分子中的碳—碳键。

suzuki交叉偶联反应是其中最常见和广泛应用的一种，它以四氢呋喃为溶剂，在存在钯催化剂和有机硼试剂的条件下进行。

本文将系统介绍suzuki交叉偶联反应的反应机理、应用领域以及相关的实验条件。

suzuki交叉偶联反应的反应机理可以分为两个主要步骤：(1)钯与有机硼试剂发生配位，形成一个活性的钯配合物；(2)该钯配合物与称为亲电试剂的底物发生交叉偶联反应，生成所需的产物。

在这个反应中，钯是关键的催化剂。

它可以与有机硼试剂形成一个烯烃配合物，其中钯与硼之间形成了一个稳定的钯—硼键。

这个钯—硼配合物可以在反应溶剂中与亲电试剂反应，发生碳—碳键的形成。

最终，用于交叉偶联反应的有机硼试剂和亲电试剂都会耗尽，而生成的产物则是两者的结合物。

suzuki交叉偶联反应被广泛应用于有机合成中。

因为它能够有效地构建复杂的有机分子骨架，并且具有较高的化学选择性和几乎没有废气产生。

这使得suzuki交叉偶联反应成为药物合成、天然产物合成以及有机电子材料合成等领域中的重要工具。

在实际应用中，suzuki交叉偶联反应通常在四氢呋喃或二甲基亚砜等溶剂中进行。

所需的钯催化剂可以通过还原钯盐与配体进行现场生成，也可以直接购买商用的钯配合物。

有机硼试剂可以使用各种不同的试剂，如芳香硼酸、芳香硼酸酯和芳香硼酸酰胺等。

亲电试剂的选择则取决于所需的化学转化。

此外，suzuki交叉偶联反应还可以在不同的温度下进行，通常在室温或略高温的条件下进行。

反应时间也可以根据底物的性质和反应的需要进行调节。

反应之后，产物可以通过简单的工艺步骤进行分离和纯化。

虽然suzuki交叉偶联反应在有机合成中具有广泛的应用，但也存在一些限制。

特别是，底物中的制约基团可能会对反应产率和选择性产生影响。

此外，一些复杂的底物可能需要更高的反应条件。

总之，suzuki交叉偶联反应是有机合成领域中一种重要的反应类型。