pd催化偶联

Suzuki反应的机理
Suzuki 偶联反应的催化循环过程通 常认为先是Pd(0)与卤代芳烃发生 氧化-加成反应生成Pd(II) 的络合物， 然后与活化的硼酸发生金属转移反
应生成Pd(II)的络合物，最后进行
还原-消除而生成产物和Pd(0)。
Suzuki反应的特点
这类偶联反应有一些突出的优点：反应对水不敏感，可允许
28
新配体的引入
Li等用叔胺作为钯催化Sonogashira偶联反应的配体的研究，发 现以DABCO为配体时,不同碘代芳烃和较活泼的溴代芳烃均可以与 末端炔发生Sonogashira偶联反应,而且醋酸钯的用量可以降低至 0.0001mol%。
29
新型催化体系的发现
无铜的钯催化体系
它是由钯催化剂和碱组成，其中常用的钯催化剂主要 有Pd(OAc)2, Pd2(dba)3, PdCl2(dppf), PdCl2(PPh3)2, PdCl2(PCy)2, PdCl2, PdCl2(CH3CN)2等； 常用的碱有：TEA, Cs2CO3, Bu4NOAc, Pyrrolidine等
18
Heck 反应分类
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：
19
分子内Heck反应
生成烯基取代的反应
该类反应主要用于生成环外双键。目前已有很多报道。
该反应还被Danishefsky应用到全合成Taxol上。
20
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
21
分子间Heck反应
常规分子间Heck反应
末端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。
该类反应在卤代物中，卤代芳烃、卤代杂环、卤化苄、卤代乙烯等
都能较好的反应。
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。
杂环芳基硼酸参与Suzuki偶联反应
杂环芳基硼酸参与Suzuki偶联反应同样可以得到好的结果。
13
Suzuki偶联的应用
烯基溴参与Suzuki偶联反应
14
Suzuki偶联的应用
D. S. Ennis等用Pd /C 做催化剂大批量的进行Suzuki-coupling反应，以 生产抗抑郁药物。
直接Pd(OAc)2用于Suzuki偶联反应示例
Pd催化的偶联反应
梁端韦 1411110085
Pd催化的偶联反应
Pd 催化的偶联反应有较多类型，目前用途最广 泛的主要有以下三类:
1. Suzuki 反应
2. Heck 反应
3. Sonogashira 反应
第一部分： Suzuki 反应
Suzuki反应的通式
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， 称为Suzuki偶联反应
早期Sonogashira反应的局限性
局限性之二：通常使用的磷配体大多对水和空气敏感，反应 条件苛刻，反应中含磷配体在升温过程中易发生分解生成磷 酸盐等，反应要在惰性气体氛围下进行。
局限性之三：现有Sonogashira偶联反应的催化体系对反应底 物也是有限制的，一般是芳基碘化物、溴化物和活化的芳基 氯化物。
无铜盐助催化剂的钯催化体系的优点是对空气不 敏感，仅有微量的端炔的自身偶联产物形成。
30
无铜的钯催化体系示例
31
无铜的钯催化体系示例
32
底物的种类增多
乙烯基卤代烃与末端炔的偶联反应
33
底物的种类增多
脂肪基卤代烃与末端炔的偶联反应
34
10
Suzuki偶联的应用
大位阻芳基硼酸参与Suzuki偶联反应
当芳基硼酸的邻位是二取代物时, 反应的速率很慢, 收率很 低。加入强碱水溶液如NaOH或Ba(OH)2,以苯和DME为溶剂对反 应有显著的加速作用。
11
Suzuki偶联的应用
芳基硼酸频哪酯和芳基卤代物的Suzuki偶联示例
12
Suzuki偶联的应用
22
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。取代基越大，数目越多，反应速度越小，收率越低。
23
第三部分：Sonogashira 反应
24
Sonogashira 反应
Sonogashira偶联反应指有机亲电试剂与末端炔烃之间 的反应，是形成碳－碳键,合成不同炔烃（尤其是中 间炔烃）的最重要方法之一。广泛应用在天然产物和 生物活性化合物的合成和材料科学等领域。
酸，甚至三烷基硼，因此反应须在低温下进行。解决这个问题
的一个有效的办法是使用硼酸三异丙酯和有机锂试剂反应, 可 以避免二烷(芳)基硼烷和三烷(芳)基硼烷的产生，反应后加入
HCl酸化得到芳基硼酸酯。
有机硼试剂的合成
通过Grinard试剂制备单取代芳基硼酸示例
通过有机锂试剂制备单取代芳基硼酸示例
Suzuki偶联的应用
15
第二部分： Heck 反应
16
Heck 反应
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。反应是构成C-C键的 重要反应之一。
17
Heck 反应机理
Heck反应的机理，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。
25
早期Sonogashira反应的局限性
Sonogashira交叉偶联反应普遍采用的催化体系是钯(II)、 膦和CuI组成的共同体系。最常用的配体为单齿、高位阻和 供电子能力强的三芳基膦。
局限性之一：在氧化剂或空气存在下，CuI可导致铜－乙炔 络合物的形成，进一步引起末端炔的自身偶联反应。
27
多种活性官能团存在；可以进行立体选择性的反应，这类反 应的无机副产物是无毒且易除去，可以用于工业化生产。 其缺点是氯代物（空间位阻大的氯代物）及一些杂环硼酸反 应难以进行。
6
有机硼试剂的合成
通过金属有机试剂制备单取代芳基硼酸
合成单取代芳基硼酸(酯)的方法是用格氏试剂百度文库锂试剂和硼 酸酯反应来制备。
这种方法的缺点是单取代芳基硼酸酯有进一步生成二取代硼
1. 在Suzuki反应循环中，Pd(0)与卤代芳烃发生氧化-加成反应生成 Pd(II)的络合物这一步是起决定作用的步骤。底物卤代芳烃中离去 集团的相对活性有如下特征：I > TfO > Br >> Cl 2. 芳基和烯基上若带有集团，则吸电子集团对氧化-加成的促进 作用要比给电子集团强。 3. 应用于Suzuki反应的催化剂最经典的是Pd(PPh3)4，其它的有 PdCl2、PdCl2(dppf)、Pd(OAc)2、Pd(PPh3)2Cl2等。
9
Suzuki偶联的应用
普通的芳卤和芳基硼酸的Suzuki偶联
这一类反应是最常碰到的，所用的方法即为Suzuki偶联反应的普通 操作：在水的存在下，加入催化剂、碱和有机溶剂，加热回流一段合理 的时间完成反应，反应体系必须全程严格控制无氧。 碱多用K2CO3，也有K3PO4、Na2CO3、CsF、Cs2CO3等。溶剂体系 toluene/EtOH/H2O, 也有CH3CN /H2O或dioxane/H2O。