过渡金属有机化合物催化的交叉偶联反应

ZnCl2 0 2 5 10
Time(h) 0 2 1 1
Yield % <2 72 85 82
* Negishi偶联反应底物
铝、锌、锆有机化合物对空气敏感，操作比较麻烦，故应用较少。
cat. I2 Zn
R Br
R ZnBr
ArX cat. Ni
R Ar
OL, 2003, 5, 423
R R + HAli Bu 2 H AliBu 2
卤代烃：芳基、烯基三氟甲磺酸酯、磺酸酯。
碱在Suzuki偶联反应中的作用 不加碱Suzuki偶联反应不能进行，常用的碱包括： 无机碱如碳酸钾、碳酸铯、磷酸钾、氟化钾、氢氧化钾等； 有机碱如胺、醇钠。
Suzuki-Miyaura偶联反应机理
Ar Ar' Pd(0) ArX
ArPdAr'
ArPdX NaOR ArPdOR
(0) Grignard试剂对镍有机配合物的Ni-X键烃化, 还原消除, 生成Ni0
(1) Ni0 配合物与卤代烃发生氧化加成，生成Ni(II)
(2) Grignard试剂对新生成的Ni(II) 配合物的Ni-X键烃化
(3) 还原消除生成偶联产物与Ni0
7.2 Suzuki-Miyaura偶联反应
I
Br
7.5 Sonogashira偶联反应

经典反应：L=PhP3，base=amine
* Pd是昂贵金属 * 末端炔烃的投入一般是过量的 * 在催化体系中用于吸收卤化氢的有机胺的毒性大且污染环境 * 对水和氧气很敏感，需要使用惰性气体和干燥溶剂
反应机理
催化体系的改进 配体改进 无CuI（Copper-Free）条件的实现 无Pd（Palladium-Free）条件的实现????? 无配体（Ligand-Free）条件的实现
第七章 过渡金属有机化合物催化的交叉偶联反应 7.1 Kumada偶联反应
7.2 Suzuki偶联反应
7.3 Stille偶联反应
7.4 Negishi偶联反应 7.5 Sonogashira反应 7.6 Heck反应 7.7 其它偶联反应
交叉偶联反应定义
在过渡金属配合物的催化下，RX与非过渡金属有机化合 物R'M'形成碳－碳键（R－R'）的反应。
* 早年, 单齿膦配位的零价钯配合物，如P(PPh3)4 * 环钯配合物
o-Tol Tol-o P OAc Pd 2 ArO OAr P O Cl Pd 2 R R' S Pd 2 Cl Cl Pd 2 PAr 2 R R
* 鳌合钯配合物
Suzuki-Miyaura偶联反应底物
有机硼酸：芳基硼酸、烯基硼酸、炔基硼酸 烷基硼酸活性较低。
R X + R' M'
[M]
R R'
X= I, Br, Cl, OTf…… M= Pd, Ni, Fe, Rh…… M= Mg, B, Sn, Zn……
交叉偶联反应的效率高、选择性好、反应条件温和，是现代 有机合成有效手段。
7.1 Kumada偶联反应
Kumada 1972首次报道
Kumada偶联反应是在镍配合物催化下， Grignard试剂与卤 代烃之间的交叉偶联反应。
R X + R' MgX
[Ni]
R R'
反应常用的催化剂: 双齿膦配位的镍有机配合物 反应底物：卤代芳烃、乙烯基卤代烃和烷基、芳基Grignard试剂
Kumada偶联反应机理
R'X X X 2 RMgX MgX2 R R R R L 2Ni R' X RMgX
L 2Ni
L 2Ni
NiL2 L 2Ni R' R R' R
Stille 偶联反应机理
R1 X 2 R 2 SnBu3 PdX2 R 2 Pd R2 2 X SnBu3 Pd0 R2 R 2 R1 Pd R2 X SnBu 3 R 1 Pd X R 2 SnBu 3
7.4 Negishi偶联反应
在零价镍、钯配合物催化下，铝、锌、锆有机化合物与 卤代烃、三氟甲磺酸酯等之间的偶联反应。
特点：
* 有机锡试剂对空气和水不敏感，可以被方便的纯化和储存； * Stille 反应本身对空气和水也不敏感，有时微量的水和空气 甚至还可以促进反应的进行； * 反应选择性好和对底物的兼容性强，通常不与其它官能团发 生反应，因此可以省略许多保护步骤； * Stille 反应的产物是锡盐，分离相对容易。
R R + HZrCp 2Cl H ZrCp2Cl
* Negishi偶联反应选择性
铝、锌、锆有机化合物在Negishi偶联反应中，都不会与卤代 烃发生烃基交换，也不会与酮、酯、酰胺的羰基发生加成反应 而导致选择性行下降，故该反应的官能团兼容性好。 在合成多个不饱和键分子时, Negishi偶联反应显示出其独到之处。
Suzuki和Miyaura 1971报道 在零价钯配合物作用下，卤代烃与有机硼酸的交叉偶联反应。
[Pd] base
R X + R'B(OH)2
R R' + XB(OH)2 base
优点： 有机硼酸稳定、无毒、经济易得； 反应条件温和、官能团兼容性好； 空间位阻影响不大、产率高、选择性好。
Suzuki-Miyaura偶联反应催化剂
ROB(OH)2 NaX
Ar'B(OH)2
7.3 Stille偶联反应
Stille 反应被定义为在Pd催化下, 有机锡试剂与有机亲电试 剂之间的交叉偶联反应.
R 1SnR2
3
+
R 3-X
[Pd(0)]
R1-R3 + R 23SnX
有机锡试剂 亲电试剂
R1一般是不饱和基团，但有时也可以是烷基；R2一般是不能 转移的基团，例如：甲基和丁基等. 亲电试剂一般是卤化物，例如：I、Br、Cl和磺酸酯等: 烯基、芳基和杂环卤化物 烯丙基、苄基和炔丙ห้องสมุดไป่ตู้卤化物 酰氯 烷基卤化物
反应环境的改进
用于吸收反应产生的卤化氢 经典反应采用有机胺
毒性大，污染环境
现常用无机离子型碱试剂（如K2CO3, Na2CO3, CsCO3等）
二价过渡金属有机化合物还原方式, 以Pd(OAc)2： * 配体还原
Pd(0) or Ni(0)
RX + R'M
R R' + MX
* Negishi偶联反应添加剂
Et Et + ZrCp2Cl Br Me Pd(PPh3)4 ZnCl2 CO2Me Et Et Me
CO2Me
研究结果证实： CdCl2、TiCl4、SnCl4、InI3、InCl3 等都有效； 其中InCl3最有效