金属催化偶联反应ppt课件
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金属参与的现代有机合成反应(麻生明)课件class no. 3
Br
R
Ph Pd(PPh 3)4
R (17)
H
COOR Kto3luPeOn4e-3, H1020OoC
H COOR
Ph
O CONMe 2 CH 2N2/Pd(OAc) 2
Ph
B
O CONMe 2
Et2O
O CONMe 2 B
O CONMe 2
H2O
Ph
Pd(PPh 3)4
Ph
B(OH) 2
Kto3luPeOn4e-3, H1020OoC
8
Ph
9%
Bu
Ph 9
RPdXLn + NaOMe RH + PdL4
RPdOMeLn - CH2O
RPdHLn
Hex
Cl
+
BX2
Cl
Cl PdY (PPh3)2
Hex Cl
Cl
Cl
(9)
10
11
12
Y = OAc, OMe
Yes
Cl
No
RX Pd (0)
R'' R
16
RP dXL2 13
R'' 15 PdRL2
[ Pd ] LiCl
(36)
1. LDA 2. Tf2NPh
OT f
Me3Sn SiMe 3
SiMe 3
O
91 %
95:5
PdL4, LiCl 100 %
95:5 29
1. i-Pr2NMgBr 2. Tf2NPh
OT f
Me3Sn
SiMe 3
SiMe 3
63 %
97:3
PdL4, LiCl
偶联反应课件
H R'
R
Pd II -X
偶联反应课件
R-Pd II -X H R'
H R'
Sonogashira 反 应
H
R'
R'
PdCl 2 (PP 3 ) 2 CuI, Et 2 NH
(Ph 3 P) 2 Pd
[Et 2 NH 2 ]Cl
R'
R
R'
R' (PPh 3 ) 2 Pd(0)
R' RX
R (Ph 3 P) 2 Pd
In general, most of the cross-coupling reactions require a good leaving group w hich is directly attached at or immediately adjacent to a carbon atom w ith sp2 (allylic or benzylic) or sp (propargylic hybridization. Presumably, coordination at these unsaturated centers may facilitate the cleavage of the corresponding C-X bond. As to the unstabilized alkyl complexes, due to their kinetic instability, formation of side products occasionally becomes the major in the cross-coupling reactions of such aliphatic substrates. Several approaches h a v e b een em p lo y ed to so lv e th is 偶p联ro反b应le课m件.
金属催化偶联反应
Kumada反应是镍催化的格式试剂(Grignard reagent) 与卤化物的偶联反应。
催化剂： NiX2L2（L2=双膦） 溶剂： Et2O or THF 反应条件：0oC~R.T., reflux, 1~20h,
[Ni]/R'X' =10-2~10-3 R‘X’： sp2碳的卤化物
反应机理：
Stille偶联反应中两组分的组合
对锡试剂上不同的取代基在Stille偶联反应中发生 金属交换反应的迁移速率是不同的，甲基、正丁基 等1o烷基基本上不发生迁移，基团的迁移相对速率 如下：
R3SnR’ R’=CH3,n-Bu 慢
§2.4 Negishi偶联反应
Negishi反应：Pd催化的有机锌、有机卤，三氟磺 酸酯等之间发生的交叉偶联反反应：Pd催化下的有机硼烷和有机卤、三 氟磺酸酯等在碱存在下发生的交叉偶联反应。
1、利用零价钯作催化剂 2、金属试剂为硼试剂 各种官能团的兼容性大大提高 硼试剂易于合成，稳定性好
硼试剂的制备
硼试剂往往可由著名的烯烃、炔烃的硼氢化 (Hydroboration)而制得。
Suzuki反应催化循环机理
RX = alkenyl, aryl, allylic halides R’ = alkyl, H
§2.3 Stille偶联反应
Stille反应：Pd催化的有机锡和有机卤、三氟磺酸 酯等之间的交叉偶联反应。
Stille反应使用了高毒性的锡试剂，但有以下三特点： 1、广泛的官能团兼容性； 2、立体专一性(Stereospecificity); 3、区域选择性(Regioselectivity).
金属催化偶联反应
交叉偶联反应
偶联反应
1 Kumada 反应 2 Suzuki 反应 3 Stille 反应 4 Negishi 反应 5 基于硅试剂的Hiyama反应 6 碳-杂原子形成的偶联反应 7 酮的α-芳基化反应
金属有机化学 第9章 偶联反应
Suzuki Coupling
– these examples illustrate the versatility of the reaction
H B(Sia)2 + Br
H
B(OMe)2 + Br
Pd( Ph3 )4 C6 H1 3 NaOMe
N
NH2
Ph( OAc)2 Na2CO3
H
H
C6H1 3
第九章 金属催化的交叉偶联反应
Oxidative addition R-X + M
生成C-C键：有机合成的中心课题！
R-M-X
Transmetallation R'-M'
R-M-R' Reductive elimination R-R' + M
R’-M’: 格氏试剂－Kumada, 硼试剂－Suzuki, 锡试剂－Stille, 锌试剂－Negishi偶联反应
H
R3
R2
3
rotation about th e
C-C b on d by 60°
R3
R
R4 R3
R2 R
补充作业
1. 获得手性化合物的方法有哪些？ 2. 什么是不对称催化？对其中起关键性作用的催
化剂有何要求？ 3. 过渡金属催化的交叉偶联反应的共性是什么？
根据金属试剂的不同，有哪些（人名）偶联反 应？ 4. 分别写出Suzuki反应和Heck反应的催化循环。
1
L2Pd R
R4
H
HX 5 redu ctive e li m i nati o n
syn
2
R3
R2
X L2 Pd
addi ti o n
有机合成中的金属催化偶联反应
有机合成中的金属催化偶联反应金属催化偶联反应是有机合成领域中的重要方法之一。
它能够有效地构建碳-碳和碳-氮键，提供了合成复杂分子的可靠途径。
金属催化偶联反应的发展使得有机化学的研究和应用领域得到了极大的拓展。
本文将在分子结构、催化剂、反应机理和应用领域等方面探讨金属催化偶联反应的重要性和最新研究进展。
一、金属催化偶联反应的分子结构在金属催化偶联反应中，参与反应的有机分子通常包含活性基团（如芳基、烷基、酰基等）和功能基团（如羟基、氨基、卤素基等）。
这些有机分子可以通过碳-金属键与金属催化剂发生作用，从而实现活性基团和功能基团之间的偶联反应。
例如，苯基锂和卤代烷基在钯催化下发生交叉偶联反应，生成具有新的碳-碳键的化合物。
金属催化偶联反应的分子结构多样且灵活，为有机化学合成提供了广阔的可能性。
二、金属催化剂的选择金属催化偶联反应中的金属催化剂是实现反应的关键。
常用的金属催化剂包括钯、铂、铜、镍等。
选择合适的金属催化剂可以提高反应的效率和选择性。
例如，钯催化剂在烯烃和卤代烷基之间的偶联反应中具有广泛的应用，能够产生高收率和高选择性的产物。
此外，金属催化剂的配体也对反应的结果起到重要的影响。
合适的配体可以调节金属催化剂的活性和选择性，实现复杂分子的高效构建。
三、金属催化偶联反应的机理金属催化偶联反应的机理是该领域的研究热点之一。
虽然各种金属催化偶联反应的具体机理有所不同，但一般可以分为两个步骤：金属催化剂的活化和有机底物的偶联。
在活化步骤中，金属催化剂与配体形成配合物，激活金属中心，为下一步的反应做准备；在偶联步骤中，有机底物经过反应与激活的金属中心发生偶联反应，形成新的碳-碳或碳-氮键。
具体的反应机理可能涉及到还原消除、配体交换、烯烃与过渡态中心的配位等多个步骤。
四、金属催化偶联反应的应用领域金属催化偶联反应在药物合成、材料科学、天然产物合成等领域都有广泛的应用。
在药物合成中，金属催化偶联反应可用于合成活性分子和药物的关键中间体，提高药物的制备效率和选择性。
《suzuki反应》PPT课件
精选PPT
Bedfold等合成了在空气和水中能稳定存在的钯 的二聚络合物15，对带有吸电子基和给点自己的溴代 芳烃均表现特别高的催化活性。
以上具有高催化活性的配体，他们具有的共性就是 电负性较强和空间位阻大，这是因为电负性较强的配体 是有利于氧化加成反应；空间位阻大的配体有利于还原 消除，因此，理想的配体应该 是有电负性强和空间位阻 大这两根基本特征，但同时也应该是经济可行的。
酸反应难以进行。
精选PPT
2. Suzuki反应的影响因素
2.1 亲电试剂 2.1.1 卤代芳烃 溴代或碘代芳烃是Suzuki芳基偶联反应中常见
的亲电试剂，反应中能容忍多种官能团(如-CHO, COCH3, -COOC2H5，-OCH3, -CN, -N02, -F等)，且 金属有机化合物在偶联反应中，不会分解。
Suzuki偶联反应
报告人：王辉
精选PPT
2011.10.15
内容简介
1. 前言 2. Suzuki反应的影响因素 3. Suzuki偶联反应的研究进展 4. Suzuki反应的应用 5. 结论和展望 6. 谢谢
精选PPT
1. 前言
1.1 引言
在过 渡金属催化的芳基偶联反应中，Suzuki等 人1981年开发的在Pd(PPh3)4催化下，芳基硼酸与 溴或碘代芳烃的交叉偶联反应被称为Suzuki芳基偶 联反应。该反应因具有反应条件温和、可容忍多种 活性官能团、受空间位阻影响不大、产率高以及芳 基硼酸经济易得且对潮气不敏感等优越性而成为普 遍适用的C’一 C, 键偶联方法，倍受有机及高分子 合成工作者的青睐。
精选PPT
1.4 Suzuki反应的特点
这类偶联反应有一些突出的优点： 1. 反应条件不像其它偶联反应那样苛刻，并且反应对水不敏感 2. 可允许多种活性官能团存在 3. 可以进行通常的区域和立体选择性的反应 4. 副产物少，并且反应的无机副产物是无毒的易于除去，可以
Bedfold等合成了在空气和水中能稳定存在的钯 的二聚络合物15，对带有吸电子基和给点自己的溴代 芳烃均表现特别高的催化活性。
以上具有高催化活性的配体，他们具有的共性就是 电负性较强和空间位阻大，这是因为电负性较强的配体 是有利于氧化加成反应；空间位阻大的配体有利于还原 消除，因此，理想的配体应该 是有电负性强和空间位阻 大这两根基本特征，但同时也应该是经济可行的。
酸反应难以进行。
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2. Suzuki反应的影响因素
2.1 亲电试剂 2.1.1 卤代芳烃 溴代或碘代芳烃是Suzuki芳基偶联反应中常见
的亲电试剂，反应中能容忍多种官能团(如-CHO, COCH3, -COOC2H5，-OCH3, -CN, -N02, -F等)，且 金属有机化合物在偶联反应中，不会分解。
Suzuki偶联反应
报告人：王辉
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2011.10.15
内容简介
1. 前言 2. Suzuki反应的影响因素 3. Suzuki偶联反应的研究进展 4. Suzuki反应的应用 5. 结论和展望 6. 谢谢
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1. 前言
1.1 引言
在过 渡金属催化的芳基偶联反应中，Suzuki等 人1981年开发的在Pd(PPh3)4催化下，芳基硼酸与 溴或碘代芳烃的交叉偶联反应被称为Suzuki芳基偶 联反应。该反应因具有反应条件温和、可容忍多种 活性官能团、受空间位阻影响不大、产率高以及芳 基硼酸经济易得且对潮气不敏感等优越性而成为普 遍适用的C’一 C, 键偶联方法，倍受有机及高分子 合成工作者的青睐。
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1.4 Suzuki反应的特点
这类偶联反应有一些突出的优点： 1. 反应条件不像其它偶联反应那样苛刻，并且反应对水不敏感 2. 可允许多种活性官能团存在 3. 可以进行通常的区域和立体选择性的反应 4. 副产物少，并且反应的无机副产物是无毒的易于除去，可以
金属催化偶联反应
采用连续流动反应技术
利用连续流动反应技术，实现反应物的高效混合和传质，提高反应 速率和选择性。
优化反应动力学参数
通过调整反应物浓度、催化剂用量等反应动力学参数，实现反应的 高选择性和高效率。
06
金属催化偶联反应的挑战与 未来发展
面临的挑战和问题
选择性问题
金属催化偶联反应中，如何实现高选择性地合成目标产物是一个重要挑战。不同底物和反应条件下，选择性控制需要 更加精细的策略。
过渡金属催化偶联反应
随着过渡金属催化剂的发展，金属催化偶联反应取得了重大突破。过渡金属（如铜、镍、 铁等）具有较低的毒性和成本，且可在较温和的条件下实现高效催化。这些催化剂可通过 均相或多相体系进行反应，具有广泛的应用前景。
金属有机框架（MOFs）在偶联反应中的应用
近年来，金属有机框架（MOFs）作为一类新型多孔材料，在金属催化偶联反应中展现出独 特的优势。MOFs具有高的比表面积、可调的孔径和化学功能性，可作为催化剂载体或直接 作为催化剂参与反应，提高反应的效率和选择性。
04
金属催化偶联反应在有机合 成中的应用
构建碳-碳键的方法
01
02
03
交叉偶联反应
利用不同的有机金属试剂 进行交叉偶联，构建碳-碳 键，如Suzuki偶联、 Heck偶联等。
自身偶联反应
相同的有机金属试剂在金 属催化剂作用下进行自身 偶联，生成对称与亲核试剂发生烯丙基化 反应，构建碳-碳键。
感谢您的观看
THANKS
绿色溶剂与试剂
开发可生物降解、低毒性的绿色溶剂和试剂，替代传统有毒有害的 溶剂和试剂，降低金属催化偶联反应的环境负担。
原子经济性
通过优化反应路径和提高原子利用率，实现金属催化偶联反应的高 原子经济性，减少资源浪费。
利用连续流动反应技术，实现反应物的高效混合和传质，提高反应 速率和选择性。
优化反应动力学参数
通过调整反应物浓度、催化剂用量等反应动力学参数，实现反应的 高选择性和高效率。
06
金属催化偶联反应的挑战与 未来发展
面临的挑战和问题
选择性问题
金属催化偶联反应中，如何实现高选择性地合成目标产物是一个重要挑战。不同底物和反应条件下，选择性控制需要 更加精细的策略。
过渡金属催化偶联反应
随着过渡金属催化剂的发展，金属催化偶联反应取得了重大突破。过渡金属（如铜、镍、 铁等）具有较低的毒性和成本，且可在较温和的条件下实现高效催化。这些催化剂可通过 均相或多相体系进行反应，具有广泛的应用前景。
金属有机框架（MOFs）在偶联反应中的应用
近年来，金属有机框架（MOFs）作为一类新型多孔材料，在金属催化偶联反应中展现出独 特的优势。MOFs具有高的比表面积、可调的孔径和化学功能性，可作为催化剂载体或直接 作为催化剂参与反应，提高反应的效率和选择性。
04
金属催化偶联反应在有机合 成中的应用
构建碳-碳键的方法
01
02
03
交叉偶联反应
利用不同的有机金属试剂 进行交叉偶联，构建碳-碳 键，如Suzuki偶联、 Heck偶联等。
自身偶联反应
相同的有机金属试剂在金 属催化剂作用下进行自身 偶联，生成对称与亲核试剂发生烯丙基化 反应，构建碳-碳键。
感谢您的观看
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绿色溶剂与试剂
开发可生物降解、低毒性的绿色溶剂和试剂，替代传统有毒有害的 溶剂和试剂，降低金属催化偶联反应的环境负担。
原子经济性
通过优化反应路径和提高原子利用率，实现金属催化偶联反应的高 原子经济性，减少资源浪费。
金属催化作用理论ppt课件.ppt
一、能带理论与催化 1、 能带理论 • 能带的形成
以Ni为例： Ni原子：1s22s22p63s23p64s23d84p
电子轨道没有任何相互作用
达到范德华（V.D.W）半径时，电 子轨道将要发生相互作用
RNi-Ni＜R2×VDW时，Ni原子之间将 要发生电子轨道相互作用，出现 电子轨道重叠，形成金属键。
1. 暴露表面以低表面能的晶面为主 surfaces of low surface free energy will
be more stable. The most stable surfaces are those with : • a high surface atom density • surface atoms of high coordination number
• 具体内容有：
Ⅰ、与d电子轨道有关的电子因素，即能 量因素如何影响催化剂的吸附选择性、吸附力 的强弱、催化性能等，即催化的电子论
Ⅱ、晶体结构因素（也称；几何因素）， 即（晶胞大小、晶面取向、晶粒大小、晶体表 面结构）与（吸附、催化）之间的关系，即催 化的几何论
§1、金属催化的电子论
能带理论、价键理论
1、晶胞 • 晶胞是晶体的最小重复单位，采用晶胞参数
来确定。
立方晶胞： a＝b＝c α＝β＝γ＝900
四方晶胞：a＝b≠c α＝β＝γ＝900
三斜晶胞：a≠b≠c α≠β≠γ
2、晶面 晶面：是晶体在各个方向上的截面。相同
方向的截面，不仅具有相同的二维空间结构， 而且是相互平行的，晶面间距也相等，称晶面 距。
④、 金属间化合物催化剂，如Cu3Au、 CuAu3、 Ni29Al10、 Ni15Al
• 过渡金属催化剂有二大特点： Ⅰ、在反应气氛如H2、O2气下，过渡金
以Ni为例： Ni原子：1s22s22p63s23p64s23d84p
电子轨道没有任何相互作用
达到范德华（V.D.W）半径时，电 子轨道将要发生相互作用
RNi-Ni＜R2×VDW时，Ni原子之间将 要发生电子轨道相互作用，出现 电子轨道重叠，形成金属键。
1. 暴露表面以低表面能的晶面为主 surfaces of low surface free energy will
be more stable. The most stable surfaces are those with : • a high surface atom density • surface atoms of high coordination number
• 具体内容有：
Ⅰ、与d电子轨道有关的电子因素，即能 量因素如何影响催化剂的吸附选择性、吸附力 的强弱、催化性能等，即催化的电子论
Ⅱ、晶体结构因素（也称；几何因素）， 即（晶胞大小、晶面取向、晶粒大小、晶体表 面结构）与（吸附、催化）之间的关系，即催 化的几何论
§1、金属催化的电子论
能带理论、价键理论
1、晶胞 • 晶胞是晶体的最小重复单位，采用晶胞参数
来确定。
立方晶胞： a＝b＝c α＝β＝γ＝900
四方晶胞：a＝b≠c α＝β＝γ＝900
三斜晶胞：a≠b≠c α≠β≠γ
2、晶面 晶面：是晶体在各个方向上的截面。相同
方向的截面，不仅具有相同的二维空间结构， 而且是相互平行的，晶面间距也相等，称晶面 距。
④、 金属间化合物催化剂，如Cu3Au、 CuAu3、 Ni29Al10、 Ni15Al
• 过渡金属催化剂有二大特点： Ⅰ、在反应气氛如H2、O2气下，过渡金
Negishi偶联
文献实例——②
• ，在微等波采反用应P器dC中l2进( P行P了h3)N2 e为gi催sh化i 偶剂联，反四应氢，呋1喃60(℃TH下F反) 为应溶1 剂 min，得到了联苯类化合物，收率可达到90% 。
• 在环己基溴化锌参与的Negishi 偶联反应中，加入5(mol) %的 CuI，反应10 min，收率达到79 %。
反应试剂
锌试剂可以通过多种方法来制备，一般是在反应过程中 原位生成使用。它对于多种官能团都是稳定的，并且反应 条件温和，选择性和产率高，唯一的不足是锌试剂对水敏 感
Zn试剂的制备有两种常用方式： ①金属Zn与X的氧化加成：
②金属交换反应：即从其他易得的金属试剂如Mg、Li、 Al
等出发，加入ZnX2而得：
金属催化的偶联反应——
hi 偶联
反应试剂
反应机理
目 录
反应的影响因素 文献反应实例
人名介绍
• 根岸偶联反应（Negishi coupling）， 该反应以日本化学家根岸英一命名。
• 根岸英一：
• 日本化学家，普渡大学教授，在化 学界尤其是有机化学界享有盛誉。 因在“有机合成中的钯催化交叉偶 联反应”方面做出贡献而与理查 德·赫克、铃木章共同获得2010年诺 贝尔化学奖。
Thanks For Your Attention !
作 者
文献实例——①
• treatment of Z-vinylic telluride 1a (1 equiv) with 2-furylzinc chloride 2a (2 equiv) (prepared in situ by reaction of furan with n-BuLi in THF followed by addition of ZnCl2), in THF/DMF at room temperature and using Pd(PPh3)4 (10 mol %) as catalyst, in presence of CuI (1 equiv), affords the corresponding 2-(Zstyryl)-furan 3a in low yield (42%) 。
Heck反应及金属催化偶联反应课件
过渡金属催化的交叉偶联反应
Transition Metal Catalyzed Cross Coupling
Organic Chemist
A
B
A
B
The formation of carbon–carbon bonds is a fundamental reaction in organic synthesis the efficiency of which has interested organic chemists for a long time ago. Aryl–aryl bond formation has been known for more than a century and was one of the first reactions involving a transition metal.1 Modern synthetic chemistry is also sustained by the use of transition-metal catalysts as powerful tools for carbon– carbon bond-forming processes.2 Among these, carbon–carbon coupling reactions through the activation of carbon–hydrogen bonds,3 as well as addition reactions,4 have experienced an increasing interest in the preparation of molecules, the access to which is not so straightforward using other methodologies. On the other hand, the transition-metal catalysed carbon–carbon bond formation developed in the 1970s represented a milestone in synthetic organic chemistry that allowed the cross coupling of substrates in ways that would have previously been thought impossible
Transition Metal Catalyzed Cross Coupling
Organic Chemist
A
B
A
B
The formation of carbon–carbon bonds is a fundamental reaction in organic synthesis the efficiency of which has interested organic chemists for a long time ago. Aryl–aryl bond formation has been known for more than a century and was one of the first reactions involving a transition metal.1 Modern synthetic chemistry is also sustained by the use of transition-metal catalysts as powerful tools for carbon– carbon bond-forming processes.2 Among these, carbon–carbon coupling reactions through the activation of carbon–hydrogen bonds,3 as well as addition reactions,4 have experienced an increasing interest in the preparation of molecules, the access to which is not so straightforward using other methodologies. On the other hand, the transition-metal catalysed carbon–carbon bond formation developed in the 1970s represented a milestone in synthetic organic chemistry that allowed the cross coupling of substrates in ways that would have previously been thought impossible
偶联反应课件
强碱水溶液如NaOH或Ba(OH)2 苯和DME为溶剂 将大位阻芳基硼酸转化为硼酸酯
PPT学习交流
16
Suzuki偶联反应的应用
3.含敏感功能团的芳基硼酸（酯）参与Suzuki偶联反应
含有易水解的基团（酯基，氰基等），可以在无水情况下反应
O B
Pd(3)P 4 Ph + ArX
O
K 3P4 O
CHO
PPT学习交流
14
Suzuki偶联反应的应用
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，但反应体系必须全程严格控制在无氧的环境下。
1.普通体系Suzuki偶联反应
PPT学习交流
15
Suzuki偶联反应的应用
2.大位阻芳基硼酸参与Suzuki偶联反应
收率低
解决措施：
PPT学习交流
11
有机硼试剂的合成 1.通过金属有机试剂制备单取代芳基硼酸
1.1.通过Grinard试剂制备单取代芳基硼酸
1.2.通过有机锂试剂制备单取代芳基硼酸
PPT学习交流
12
有机硼试剂的合成
2.通过二硼烷频哪酯制备芳基硼酸酯
对于分子中带有酯基、氰基、硝基、羰基等官能团的芳香卤代物来说, 无法通过有机金属试剂来制备相应的芳基硼酸。
Substrate Coupling Partner ......?) Coupling Product Metal Halide
(Organic (Organometallic Electrophile) Nucleophile)
R = Alkyl, aryl, vinyl, allyl, alkynyl, benzyl R' = Alkyl, aryl, vinyl, allyl, alkynyl, benzyl, acyl X = I, Br, Cl, OTf, OTs M = Mg, Zn, Cu, Sn, Si, B,...... Cat. = Pd, Ni, others Cu Fe......
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16
Suzuki偶联反应的应用
3.含敏感功能团的芳基硼酸（酯）参与Suzuki偶联反应
含有易水解的基团（酯基，氰基等），可以在无水情况下反应
O B
Pd(3)P 4 Ph + ArX
O
K 3P4 O
CHO
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Suzuki偶联反应的应用
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，但反应体系必须全程严格控制在无氧的环境下。
1.普通体系Suzuki偶联反应
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Suzuki偶联反应的应用
2.大位阻芳基硼酸参与Suzuki偶联反应
收率低
解决措施：
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有机硼试剂的合成 1.通过金属有机试剂制备单取代芳基硼酸
1.1.通过Grinard试剂制备单取代芳基硼酸
1.2.通过有机锂试剂制备单取代芳基硼酸
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有机硼试剂的合成
2.通过二硼烷频哪酯制备芳基硼酸酯
对于分子中带有酯基、氰基、硝基、羰基等官能团的芳香卤代物来说, 无法通过有机金属试剂来制备相应的芳基硼酸。
Substrate Coupling Partner ......?) Coupling Product Metal Halide
(Organic (Organometallic Electrophile) Nucleophile)
R = Alkyl, aryl, vinyl, allyl, alkynyl, benzyl R' = Alkyl, aryl, vinyl, allyl, alkynyl, benzyl, acyl X = I, Br, Cl, OTf, OTs M = Mg, Zn, Cu, Sn, Si, B,...... Cat. = Pd, Ni, others Cu Fe......
最新Kumada偶联反应课件PPT
• 但无论什么风格，苏轼首肯的是有自然之姿的作品。 他十分注重书法的神采、骨力、意韵等，他赞美颜 真卿的字“清雄”、“清远”，评论永禅师的书法 “骨气深稳，体兼众妙，精能之至，反造疏淡”， 评论张旭草书“颓然天放，略有点画处，而意态自 足，号称神逸”，评禇遂良的字“清远萧散”，评 欧阳修的字“神采秀发，膏润无穷”，评秦少游的 字“有东晋风味”，都可看出他在书法风格上的美 学追求，他追求这样一种“清水出芙蓉，天然去雕 饰”的冲和淡远、自然萧散的风格。这种风格和中 国古代从清真到平淡的自然风尚是一致的。
• 此后，1975年 Murahashi 等将此反应拓展
至钯催化。
苏轼书法浅析
——苏轼书法， 到底好在哪里？
• 苏轼（1037年1月8日－1101年8月24日）， 字子瞻，又字和仲，号东坡居士，眉州眉山 （今四川眉山市）人，中国北宋文豪，“唐 宋八大家”之一。其诗，词，赋，散文，均 成就极高，且善书法和绘画，是中国文学艺 术史上罕见的全才，也是中国数千年历史上 被公认文学艺术造诣最杰出的大家之一。其 散文与欧阳修并称欧苏；诗与黄庭坚并称苏 黄，又与陆游并称苏陆；词与辛弃疾并称苏 辛；其画则开创了湖州画派。现存诗3900余 首，代表作品有《水调歌头·中秋》、《赤 壁赋》、《念奴娇·赤壁怀古》、【游山西 村】等
• 苏轼在书法美学思想方面强调笔墨寓意深刻，透露 出深厚的文人学养。追求含蕴丰富的意境。并能将 线条、文辞与意境完美结合起来。崇尚一种“清水 出芙蓉，天然去雕饰”的冲和淡远、自然萧散的艺 术风格。
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用笔之法：
• 一：不刻意求工 • 二：偏侧锋 • 三: 横细竖粗 • 四：笔力凝重
文辞完美地结合起来。苏书追求 一种“清水出芙蓉，天然去雕饰” 的冲和淡远、自然萧散的风格， 其书法美学思想对后世影响深远”之首，其成就十分显著。 苏书从“二王”、颜真卿、柳公权、褚遂良、徐浩、 李北海、杨凝式各家吸取营养，在笔墨寄情、意境 营造和风格评价方面颇多新意，体现出丰富的美学 思想，对后世影响深远。依笔者浅见，苏轼书法的 美学思想主要体现在以下三方面：
偶联反应ppt--总合
例如
I Cu
可能的机理为：
ArI Cu ArCuI ArI Ar Ar
（2） Glaser反应：炔烃在铜或亚铜盐催化下，可经双分子 偶合生成二炔烃。 例如：
HOOC HOOC H 1)Cu2Cl2/O2 2)H3PO4, aq COOH
CuCl, NH4Cl O2
60%
（4）Cadiot-chodkiewicz反应：在亚铜盐催化下，端位炔与 炔卤化合物的偶合可得不对称的二炔烃。
Stille 偶联
Yu Chen， Polym. Chem， DOI: 10.1039/c3py01018j，IF：5.321
Suzuki偶联反应
科研应用：
Yu Chen， Chem. Eur. J，2013,19,30， IF：5.925
Stille 偶联
一、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：
偶联反应
自身偶联：相同的两个片段形成一个分子，如：碘苯(PhI)自身形成 联苯 (Ph-Ph)。
基本类型
基本应用
1.Suzuki reaction（铃木偶联反应） 2.Stille coupling（施蒂勒反应）
3.Yamamoto coupling（山本偶联反应）
4. Sonogashira coupling（薗头偶联反应）
机理为：
（5）Castro-stephens反应：反应性较低的芳基卤化物与炔化 亚铜反应，可生成收率很高的炔基芳香化合物。 例如：
（6）Kumada反应：在Ni或Pd催化下，格式试剂(Grignard reagent) 与卤化物的偶联反应。 例如：
催化剂： NiX2L2（L2=双膦） 溶剂： Et2O or THF 反应条件： 0oC~R.T., reflux, 1~20h, [Ni]/R'X' =10-2~10-3 R‘X’： sp2碳的卤化物 在Pd催化下，卤代烃的反应性大小顺序为：I >Br >Cl； 而在Ni催化下，其活性顺序为：Cl> I> Br。上式中dppe为 Ph2PCH2CH2PPh2的缩写。
I Cu
可能的机理为：
ArI Cu ArCuI ArI Ar Ar
（2） Glaser反应：炔烃在铜或亚铜盐催化下，可经双分子 偶合生成二炔烃。 例如：
HOOC HOOC H 1)Cu2Cl2/O2 2)H3PO4, aq COOH
CuCl, NH4Cl O2
60%
（4）Cadiot-chodkiewicz反应：在亚铜盐催化下，端位炔与 炔卤化合物的偶合可得不对称的二炔烃。
Stille 偶联
Yu Chen， Polym. Chem， DOI: 10.1039/c3py01018j，IF：5.321
Suzuki偶联反应
科研应用：
Yu Chen， Chem. Eur. J，2013,19,30， IF：5.925
Stille 偶联
一、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：
偶联反应
自身偶联：相同的两个片段形成一个分子，如：碘苯(PhI)自身形成 联苯 (Ph-Ph)。
基本类型
基本应用
1.Suzuki reaction（铃木偶联反应） 2.Stille coupling（施蒂勒反应）
3.Yamamoto coupling（山本偶联反应）
4. Sonogashira coupling（薗头偶联反应）
机理为：
（5）Castro-stephens反应：反应性较低的芳基卤化物与炔化 亚铜反应，可生成收率很高的炔基芳香化合物。 例如：
（6）Kumada反应：在Ni或Pd催化下，格式试剂(Grignard reagent) 与卤化物的偶联反应。 例如：
催化剂： NiX2L2（L2=双膦） 溶剂： Et2O or THF 反应条件： 0oC~R.T., reflux, 1~20h, [Ni]/R'X' =10-2~10-3 R‘X’： sp2碳的卤化物 在Pd催化下，卤代烃的反应性大小顺序为：I >Br >Cl； 而在Ni催化下，其活性顺序为：Cl> I> Br。上式中dppe为 Ph2PCH2CH2PPh2的缩写。
金属催化偶联反应ppt
Miyaura, N、; Satoch, M、; Suzuki, A、 Tetrahedron Lett、 1986, 27, 3745、
Suzuki反应催化循环机理
RX = alkenyl, aryl, allylic halides R’ = alkyl, H
§2、3 Stille偶联反应
Stille反应:Pd催化得有机锡与有机卤、三氟磺酸 酯等之间得交叉偶联反应。
E式烯基硼试剂:
Brown, H、C、 Organic Synthesis via Boranes, Wiley, New York, 1975, p、38; p、44、
Z式硼试剂:
Corey, E、 J、; Varma, R、 K、 J、 Am、 Chem、 Soc、 1971, 93, 7319、 Brown, H、 C、; Krishnamurthy, S、 J、 Am、 Chem、 Soc、 1976, 98, 3383、 Campbell Jr、, J、 B、; Molander, G、 A、 J、 Organometal、 Chem、 1978, 156, 71、
通过稀释剂本身得反应来合成新得锡试剂也就是一 种重要得合成锡试剂途径。如3-(三正丁基锡)丙炔 酸甲酯与共轭二烯反应可生成烯基甚至芳基锡试剂 、
Jousseaume, B、 J、 Chem、 Soc、, Chem、 mun、 1984, 145同得取代基在Stille偶联反应中发生 金属交换反应得迁移速率就是不同得,甲基、正丁 基等1o烷基基本上不发生迁移,基团得迁移相对速 率如下:
§2、5 基于硅试剂得Hiyama反应
Pd催化有机硅与有机卤代物或三氟甲磺酸酯等在诸 如F-、OH-之类活化剂存在下发生得交叉偶联反应( 无活化剂存在时金属得转移较难进行)。
Suzuki反应催化循环机理
RX = alkenyl, aryl, allylic halides R’ = alkyl, H
§2、3 Stille偶联反应
Stille反应:Pd催化得有机锡与有机卤、三氟磺酸 酯等之间得交叉偶联反应。
E式烯基硼试剂:
Brown, H、C、 Organic Synthesis via Boranes, Wiley, New York, 1975, p、38; p、44、
Z式硼试剂:
Corey, E、 J、; Varma, R、 K、 J、 Am、 Chem、 Soc、 1971, 93, 7319、 Brown, H、 C、; Krishnamurthy, S、 J、 Am、 Chem、 Soc、 1976, 98, 3383、 Campbell Jr、, J、 B、; Molander, G、 A、 J、 Organometal、 Chem、 1978, 156, 71、
通过稀释剂本身得反应来合成新得锡试剂也就是一 种重要得合成锡试剂途径。如3-(三正丁基锡)丙炔 酸甲酯与共轭二烯反应可生成烯基甚至芳基锡试剂 、
Jousseaume, B、 J、 Chem、 Soc、, Chem、 mun、 1984, 145同得取代基在Stille偶联反应中发生 金属交换反应得迁移速率就是不同得,甲基、正丁 基等1o烷基基本上不发生迁移,基团得迁移相对速 率如下:
§2、5 基于硅试剂得Hiyama反应
Pd催化有机硅与有机卤代物或三氟甲磺酸酯等在诸 如F-、OH-之类活化剂存在下发生得交叉偶联反应( 无活化剂存在时金属得转移较难进行)。
偶联反应 课件
Miyaura, N. Cross-Coupling Reactions: A Practical Guide. Springer: 2002. Steven, V. L.; Thomas, A. W. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5400.
5
The general catalytic cycle
19
Preparation of organozinc
InsertiLeabharlann n of ZincR X+
Zn
THF, 5-45℃
R
Zn
> 85%
X = I, Br ; R =alkyl, aryl, benzyl, ally
Iodine-Zinc Exchange
R I cat CuI Et2Zn R2Zn
The true breakthrough
9
Introduction of organometallic reagents
1972 Mg 75 77 79 81 Li Sn B Cu 95 Ge 97 Mn
M=
1970 75 80 85 90 95 2000
76 Al, Zn, Zr
88 Si, Pb, Bi, Sb
Heck Reaction
11
The mechanism of Heck Reaction
12
The mechanism of Heck Reaction
13
The mechanism of Heck Reaction
14
The mechanism of Heck Reaction
15
Application
《金属催化偶联反应》课件
金属催化偶联反应的未来发展方向
绿色化学：减少反 应中的有害物质， 提高反应效率
反应机理研究：深 入研究反应机理， 提高反应选择性
新型催化剂开发： 开发新型催化剂， 提高反应活性和选 择性
应用领域拓展：拓展 金属催化偶联反应的 应用领域，如药物合 成、材料科学等
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汇报人：
应用：广泛应用 于有机合成、药 物合成等领域
优点：反应条件 温和，选择性高， 产物纯度高
均相与多相催化偶联反应的比较
均相催化偶联 反应：反应物 和催化剂处于 相同的浓度和 状态，反应速 度快，但选择
性较差。
多相催化偶联 反应：反应物 和催化剂处于 不同的浓度和 状态，反应速 度较慢，但选
择性较好。
金属催化的偶联反应
定义：金属催化的偶联反应是指在金属催化剂的作用下，两个或多个分子或原子通过 化学反应结合在一起，形成新的化合物的过程。
特点：反应速度快，选择性高，产物纯度高，环境友好。
应用：广泛应用于有机合成、药物合成、材料科学等领域。
研究进展：近年来，金属催化的偶联反应在反应机理、催化剂设计、反应条件优化 等方面取得了重要进展。
金属催化偶联反应的氧化还原机理
氧化还原反应： 金属催化偶联 反应中，氧化 还原反应是主 要的反应类型。
电子转移：在氧 化还原反应中， 电子从一个原子 或分子转移到另 一个原子或分子， 形成新的化学键。
氧化剂和还原剂： 在氧化还原反应 中，氧化剂和还 原剂是重要的反
应物质。
氧化还原反应的 平衡：在氧化还 原反应中，氧化 剂和还原剂的浓 度会影响反应的
金属催化偶联反 应的应用
在有机合成中的应用
合成有机化合物：通过金属催化偶 联反应合成各种有机化合物
金属有机化学12 催化的交叉偶联反应及相关聚合反应
Br
ROH
O
R
Substrates Limitation:
R
Br
R
Alkenyl and aryl halide were considered as “inactive” substrates
Cross Coupling Reaction
- 2010 Chemistry Nobel Prize Awarded for Carbon-Bonding Technique
交叉偶联反应及共轭聚 合物的合成
胡爱国
教学大纲
背景知识
金属有机化合物的定义及金属有机化学发展历史
金属有机化合物中的结构和化学键
化合价、 氧化态、 d 电子数、 饱和度、有机配体、配位数和18电子规则 空间点群（Point Group）、立体构型 价键理论（Valence bond Theory）、晶体场理论（Crystal Field Theory） 分子轨道理论（Molecular Orbital Theory）
交叉偶联反应及共轭聚合物的合成胡爱国背景知识金属有机化合物的定义及金属有机化学发展历史金属有机化合物中的结构和化学键化合价氧化态d电子数饱和度有机配体配位数和18电子规则空间点群pointgroup立体构型价键理论valencebondtheory晶体场理论crystalfieldtheory分子轨道理论molecularorbitaltheory金属有机化合物的反应配合反应氧化加成反应和还原消除反应oxidativeadditionreductiveelimination迁移插入和消除反应migrationinsertionelimination配体上的反应金属有机化
Cross Coupling Reaction
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《有机材料合成技术》省精品课程
第二章 过渡金属催化的偶联反应
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1
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交叉偶联反应
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2
《有机材料合成技术》省精品课程
偶联反应
1 Kumada 反应 2 Suzuki 反应 3 Stille 反应 4 Negishi 反应 5 基于硅试剂的Hiyama反应 6 碳-杂原子形成的偶联反应 7 酮的α-芳基化反应
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8
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Z式硼试剂：
Corey, E. J.; Varma, R. K. J. Am. Chem. Soc. 1971, 93, 7319. Brown, H. C.; Krishnamurthy, S. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 3383. Campbell Jr., J. B.; Molander, G. A. J. Organometal. Chem. 1978, 156, 71. Miyaura, N.; Satoch, M.; Suzuki, A. Tetrahedron Lett. 1986, 27, 3745.
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3
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§2.1 Kumada反应
1960年Chatt和Shaw等:
1970年Uchino等:
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4
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Kumada反应是镍催化的格式试剂(Grignard reagent) 与卤化物的偶联反应。
催化剂： NiX2L2（L2=双膦） 溶剂： Et2O or THF 反应条件：0oC~R.T., reflux, 1~20h,
Jousseaume, B. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1984, 1452.
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16
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Stille偶联反应中两组分的组合
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17
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对锡试剂上不同的取代基在Stille偶联反应中发生 金属交换反应的迁移速率是不同的，甲基、正丁基 等1o烷基基本上不发生迁移，基团的迁移相对速率 如下：
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§2.5 基于硅试剂的Hiyama反应
Pd催化有机硅和有机卤代物或三氟甲磺酸酯等在诸 如F-、OH-之类活化剂存在下发生的交叉偶联反应 （无活化剂存在时金属的转移较难进行）。
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22
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§2.6 碳-杂原子形成的偶联反应
1、C-N键形成的偶联反应
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23
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25
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2、C-O键形成的偶联反应
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26
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27
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Stille反应使用了高毒性的锡试剂，但有以下三特点： 1、广泛的官能团兼容性； 2、立体专一性(Stereospecificity); 3、区域选择性(Regioselectivity).
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11
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锡试剂的制备：
锡试剂的制备一般由活泼金属试剂与三烷基氯化锡 反应制得。
§2.7 酮的α-芳基化反应
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28
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29
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本章结束！
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7
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硼试剂的制备
硼试剂往往可由著名的烯烃、炔烃的硼氢化 (Hydroboration)而制得。
E式烯基硼试剂：
Brown, H.C. Organic Synthesis via Boranes, Wiley, New York, 1975, p.38; p.44.
R3SnR’ R’=CH3,n-Bu 慢
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18
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§2.4 Negishi偶联反应
Negishi反应：Pd催化的有机锌、有机卤，三氟磺 酸酯等之间发生的交叉偶联反应。
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19
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锌试剂的制备：
1、金属锌与卤化物的氧化加成反应
2、金属交换反应 即从其它易得的金属试剂例如镁试剂、锂试剂、铝 试剂等出发加入ZnCl2而制得。
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《有机材料合成技术ห้องสมุดไป่ตู้省精品课程
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通过稀释剂本身的反应来合成新的锡试剂也是一种 重要的合成锡试剂途径。如3-(三正丁基锡)丙炔酸 甲酯与共轭二烯反应可生成烯基甚至芳基锡试剂.
[Ni]/R'X' =10-2~10-3
R‘X’： sp2碳的卤化物
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反应机理：
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§2.2 Suzuki偶联反应
Suzuki偶联反应：Pd催化下的有机硼烷和有机卤、三 氟磺酸酯等在碱存在下发生的交叉偶联反应。
1、利用零价钯作催化剂 2、金属试剂为硼试剂 各种官能团的兼容性大大提高 硼试剂易于合成，稳定性好
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Suzuki反应催化循环机理
RX = alkenyl, aryl, allylic halides R’ = alkyl, H
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§2.3 Stille偶联反应
Stille反应：Pd催化的有机锡和有机卤、三氟磺酸 酯等之间的交叉偶联反应。
第二章 过渡金属催化的偶联反应
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交叉偶联反应
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偶联反应
1 Kumada 反应 2 Suzuki 反应 3 Stille 反应 4 Negishi 反应 5 基于硅试剂的Hiyama反应 6 碳-杂原子形成的偶联反应 7 酮的α-芳基化反应
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Z式硼试剂：
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1970年Uchino等:
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Kumada反应是镍催化的格式试剂(Grignard reagent) 与卤化物的偶联反应。
催化剂： NiX2L2（L2=双膦） 溶剂： Et2O or THF 反应条件：0oC~R.T., reflux, 1~20h,
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§2.5 基于硅试剂的Hiyama反应
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1、C-N键形成的偶联反应
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锡试剂的制备：
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硼试剂往往可由著名的烯烃、炔烃的硼氢化 (Hydroboration)而制得。
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R3SnR’ R’=CH3,n-Bu 慢
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Negishi反应：Pd催化的有机锌、有机卤，三氟磺 酸酯等之间发生的交叉偶联反应。
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锌试剂的制备：
1、金属锌与卤化物的氧化加成反应
2、金属交换反应 即从其它易得的金属试剂例如镁试剂、锂试剂、铝 试剂等出发加入ZnCl2而制得。
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通过稀释剂本身的反应来合成新的锡试剂也是一种 重要的合成锡试剂途径。如3-(三正丁基锡)丙炔酸 甲酯与共轭二烯反应可生成烯基甚至芳基锡试剂.
[Ni]/R'X' =10-2~10-3
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§2.2 Suzuki偶联反应
Suzuki偶联反应：Pd催化下的有机硼烷和有机卤、三 氟磺酸酯等在碱存在下发生的交叉偶联反应。
1、利用零价钯作催化剂 2、金属试剂为硼试剂 各种官能团的兼容性大大提高 硼试剂易于合成，稳定性好
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RX = alkenyl, aryl, allylic halides R’ = alkyl, H
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§2.3 Stille偶联反应
Stille反应：Pd催化的有机锡和有机卤、三氟磺酸 酯等之间的交叉偶联反应。