过渡金属有机化合物催化的交叉偶联反应

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Suzuki反应

Suzuki反应

反应中Pd(0)作为催化剂,在其中循环。

Heck反应优点在于其区域选择性和立体专一性,缺点为Pd过于昂贵。

铃木反应铃木反应,也称作Suzuki偶联反应、Suzuki-Miyaura反应(铃木-宫浦反应),是一个较新的有机偶联反应,零价钯配合物催化下,芳基或烯基硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联。

该反应由铃木章在1979年首先报道,在有机合成中的用途很广,具强的底物适应性及官能团容忍性,常用于合成多烯烃、苯乙烯和联苯的衍生物,从而应用于众多天然产物、有机材料的合成中。

目录经还原消除,得到目标产物9以及催化剂1。

氧化加成一步,用乙烯基卤反应时生成构型保持的产物,但用烯丙基和苄基卤反应则生成构型翻转的产物。

这一步首先生成的是顺式的钯配合物,而后立即转变为反式的异构体。

还原消除得到的是构型保持的产物。

基本因素SUZUKI cross coupling reaction 的基本因素总的来说可以分为下面几个部分,底物的活性简单的分类可以是:ArN2+X->>ArI>ArBr>ArCl>ArOTf≥ArOTs,ArOMe这里面常用的是卤代物,其中尤其是碘代和溴代最为常见,也是反应效果较好的。

但是,ArN2+X在有些情况下,是个很好的选择。

它的制备我可以给出一个常用的方法,这里我们的重氮盐,是氟硼盐.碱的参与2.SUZUKI cross coupling reaction 在没有碱的参与下,是很难反应的,甚至不反应!反应中碱的影响不仅取决于碱(负离子)的强弱,而且要兼顾阳离子的性质。

阳离子如果太小不利于生成中间的过渡态ylide(Pd)中间体,如果要弄清楚这个问题简单的机理介绍是必不可少的,下面化学式可以明了的解释这个原理。

通常来说,大的阳离子的碱,如Ba,Cs,会加速反应,当阳离子太小而被屏蔽反应的速率和效率将显著下降。

溶剂选择常用的溶剂分为质子,非质子,极性和非极性,当然他们是互相交叉的,我这里再一次强调一下,溶剂和碱要综合考虑选择,这里只简单的给出一些常用的二者间的配合:Ba(OH)2/95%EtOH, Na2CO3,K2CO3,CsCO3/dioxane,DMF,CsF,K3PO4/toluene......当然,具体到实际的应用上还要考虑你底物在这些溶剂中的溶解性。

Negishi反应的研究及发展应用

Negishi反应的研究及发展应用

Negishi反应的研究及发展应用摘要:近年来,Negishi 偶联反应已经成为有机合成化学和催化化学领域的热点,在天然产物、高分子材料、功能材料和液晶材料的合成及医药生产中得到了广泛应用。

在此,本文将综述Negishi偶联反应的研究.发展.应用。

关键词:Negishi反应研究发展应用research Progress and application in Negishi Cross-coupling ReactionsAbstract:in recent years,Negishi coupling reaction has become a hot spot in the field of organic synthesis and the catalysis。

and has been widely applied in natural products, high polymer materials, the synthesis of functional materials ,liquid crystal materials and medicine production. herein, t h e l a t e s t research o f t h e Negishi coupling reaction. development.and their applications are reviewed.Key words: Negishi coupling reaction, research, development application一.前言:Negishi 反应是2010年诺贝尔化学奖获得者日本科学家Ei-ichi Negishi(根岸英一,2010年诺贝尔奖得主)于1977年发现的,指的是钯催化下的不饱和有机锌试剂和芳基或乙基卤化物等进行的偶联反应。

如今,Negishi 反应在其本人与其他有机化学家的研究下已经广泛应用于天然产物的全合成中。

Suzuki偶联反应合成4-溴-2-硝基联苯

Suzuki偶联反应合成4-溴-2-硝基联苯

Suzuki偶联反应合成4-溴-2-硝基联苯刘俞汝;夏河山;蒋卫鹏;段显英;杨贯羽;李继【摘要】通过Suzuki偶联反应合成了4-溴-2-硝基联苯,对反应条件进行了优化选择,研究了反应温度、反应时间、反应所需用的碱对反应收率的影响,并通过气相色谱、液相色谱、红外、核磁、气质联用对得到的目标产物进行了表征分析。

%In this paper,4-Bromo-2-nitro-biphenyl had been synthesized by Suzuki coupling. The reaction conditions, such as temperature,time and base used in the reaction,were investigated,and the product was characterized and analyzed by HPLC,IR,NMR and GC-MS.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2016(034)010【总页数】4页(P1634-1637)【关键词】Suzuki偶联反应;4-溴-2硝基联苯;合成【作者】刘俞汝;夏河山;蒋卫鹏;段显英;杨贯羽;李继【作者单位】郑州大学化学与分子工程学院,郑州 450001; 河南省科学院化学研究所有限公司,郑州 450002;郑州铁路职业技术学院,郑州 451460;河南省科学院化学研究所有限公司,郑州 450002;河南省科学院化学研究所有限公司,郑州450002;郑州大学化学与分子工程学院,郑州 450001;河南省科学院化学研究所有限公司,郑州 450002【正文语种】中文【中图分类】O6在现代有机合成化学中,碳—碳键构成的反应至关重要.其中,过渡金属催化交叉偶联反应,经过几十年的发展,提供了多种碳—碳构建的方法,如Suzuki反应、Stille反应、Hiyama反应、Negishi反应和Kumada反应等[1-2],实现了温和条件下高效的碳—碳键构建,成为有机合成领域重要的工具,并被广泛应用于天然产物、药物、聚合材料等各个领域中[3].在上述各种偶联反应中,有机硼参与的Suzuki偶联反应有着特殊的优点而引起了人们的广泛关注[4-8].其反应条件温和、底物易得、官能团容忍性好(如氨基、羧基、醛基、硝基、氰基、卤素等)、产物易于分离、受空间位阻集团影响小、效率高、具有高度的区域选择性及立体对映选择性,这些优点为它的发现者Suzuki赢得了2010年诺贝尔化学奖[9].此外,有机硼试剂经济易得,毒性较低,且在空气中稳定,硼试剂引入的副产物易于后处理.从实际和工业应用角度看,基于硼试剂的Suzuki反应显然更有吸引力,因此一直是合成碳—碳键的最有效的手段之一[10-14].联苯类化合物是一类极为重要的化工中间体,广泛应用于药物、燃料、有机导体、半导体和液晶材料等领域[15-16].联苯类化合物往往通过有机金属偶联反应构建此类化合物[12,17-18].4-溴-2-硝基联苯可作为合成咔唑类光电材料中间体的前体,由4-溴-2-硝基联苯合成的咔唑在2位和9位为活泼位点,可以引入新的共轭结构,进一步合成多共轭结构的咔唑类光电材料中间体[19-21].有很重要的意义,本文研究了以2,5-二溴硝基苯和苯硼酸为原料,经过了Suzuki偶联反应合成了4-溴-2-硝基联苯,工艺路线如图1所示,并确定了反应中合适的碱、反应温度及反应时间.1.1 主要仪器与试剂仪器:Agilent1260液相色谱仪;岛津GC-2014气相色谱仪;Yanagimoto MFG CO熔点测试仪;NMR:Agilent Technology 400MR核磁共振仪;Trance GC Ultra DSQⅡ型气质联用仪.试剂:2,5-二溴硝基苯,苯硼酸,三(二亚苄-BASE丙酮)二钯(Pd2(dba)3),三苯基磷(PPh3),碳酸钾,氢氧化钾,氟化钾,磷酸钾,氢氧化钾,乙酸钾,碳酸钠,乙酸钠,碳酸锂,二甲亚砜,二氯甲烷,石油醚(溶剂均为分析纯).1.24 -溴-2-硝基联苯的合成在250 mL反应瓶中加入2.81 g(10 mmol)2,5-二溴硝基苯,1.22 g(10 mmol)苯硼酸,3.2 mg(0.035 mol%)Pd2(dba)3,2.4 mg(0.9 mol%)三苯基磷,30 mmol碱,溶剂DMSO 100 mL,氩气保护,加热回流4 h.反应结束,用二氯甲烷萃取两次,水洗有机相,用无水硫酸镁干燥后,蒸干溶剂得到褐色油状物.用石油醚和二氯甲烷(5∶1)做洗脱剂,过柱分离,得到产品,约1.57 g,收率53%,气相色谱纯度97.5%,液相色谱纯度97.7%,熔点:57.5~60℃.1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ:7.99(d,1H,J=8.0 Hz),7.74(dd,2H,J=8.0,2.0 Hz),7.44~7.41(m,3H),7.33~7.27(m,3H);13C NMR (400 MHz,CDCl3):δ:149.4,136.1,135.2,135.1,133.2,128.7,128.5,127.6,126.9,121.2;IR(kBr,υ/cm-1):3428,3086,2369,1598,1555,1468,1443,1349,1264,1096,1006,874,841,764,703,677;GC-MS(EI,m/z):277.5(M+).该反应为芳基卤代物与苯硼酸发生的偶联反应,影响反应的主要条件为催化剂、配体、碱、溶剂、反应溶剂、反应温度.在合成有1a的文献报道中[22-23],所用的金属催化剂通常为Pd(PPh3)4或Pd(OAc)2,考虑到这两种催化剂所需要的量较大,在本实验使用的是Pd2(dba)3,其所用量小,仅为原料的0.035%.从配体的稳定性与经济性考虑,选择配体为三苯基磷PPh3.所用的溶剂与文献报道不同,文献使用为甲苯,本文选择DMSO并与水作混溶反应溶剂,使反应在均相环境中进行.2.1 温度对反应进程的影响在本论文研究中,我们选择Pd2(dba)3所用的金属催化剂,PPh3为所用的配体,选用的反应溶剂为DMSO∶H2O(5∶1),选用碱为KF·2H2O,考察了反应所需要合适的反应温度.在反应时间相同,均为2 h的条件下,分别研究了该反应在70、80、90、95、100℃下的反应情况.通过TLC监测发现,70℃时原料点无减少,80℃时原料点有减少,90、95、100℃时,原料点消失,因此选择90℃为反应时所需的合适温度.2.2 反应时间对产品收率的影响确定了反应温度为90℃,反应其他条件不改变,在实验进程中,通过气相色谱仪监测反应的进程,检测反应不同时间时目标产物、副产物和其他杂质的比例,实验结果如表1所示.实验发现,当反应时间为4 h时,目标产物的分量最大,此时产品收率也最优.因此选择最合适的反应时间为4 h.2.3 碱对产品收率的影响碱在Suzuki反应中起到很重要的作用,本实验研究了不同的碱对反应转化率的影响.选用的碱有K2CO3,KOH,KF·2H2O,K3PO4·3H2O,KOAc,Na2CO3,NaOAc,Li2CO3,反应收率的变化如图2.其中发现,其中K2CO3、Na2CO3、Li2CO3作为碱时目标产品1a的收率高于使用其他碱,且K2CO3为使用的碱时,1a的收率最好.因此选用K2CO3的为反应所使用的碱.2.4 目标产物表征分析分离出反应产物后,对产品进行了纯度分析,气相色谱纯度为97.5%,液相色谱纯度为97.7%,熔点:57.5~60℃.GC-MS(EI,m/z):277.5(M+),与目标产物分子量一致.红外见图3(kBr,υ/cm-1):3428,3086,2369,1598,1555,1468,1443,1349,1264,1096,1006,874,841,764,703,677;其中1598 cm-1,为苯环中C==C骨架伸缩,且受到了-NO2影响;1349 cm-1为-NO2对称伸缩,指纹区874 cm-1、841 cm-1有峰说明有三取代的苯,为1,2,4位取代;764 cm-1、703 cm-1有吸收峰,说明有一取代的苯.综上IR分析符合4-溴-2-硝基联苯的结构.进一步进行NMR结构确认分析,1H NMR(400 MHz,CDCl3):δ:7.99(d,1H,J=8.0 Hz),7.74(dd,2H,J=8.0,2.0 Hz),7.44~7.41(m,3H),7.33~7.27(m,3H);13C NMR(400 MHz,CDCl3):δ:149.4,136.1,135.2,135.1,133.2,128.7,128.5,127.6,126.9,121.2;确定了目标产物的结构为4-溴-2-硝基联苯.以2,5-二溴硝基苯和苯硼酸为原料,以三(二亚苄-BASE丙酮)二钯(Pd2(dba)3)为金属催化剂,以三苯基磷为配体,通过Suzuki偶联反应合成了4-溴-2-硝基联苯,收率为53%.研究确定了适宜的反应条件,分别为K2CO3为碱,反应温度为90℃,反应时间为4 h.【相关文献】[1]Seechurn C C C J,Kitching M O,Colacot T J,et al.Palladium-catalyzed cross-coupling:a historical contextual perspective to the 2010 nobel prize[J].Angew ChemInt Edit,2012,51(21):5062-5085.[2]张剑,陆庆全,刘超,等.氧化偶联反应的最新研究进展[J].有机化学,2014,35(4):743-759.[3]Magano J,Dunetz J rge-scale applications of transition metal-catalyzed couplings for the synthesis of pharmaceuticals[J]. Chem Rev,2011,111(3):2177-2250.[4]Doucet H.Suzuki-miyaura cross-coupling reactions of alkylboronic acid derivatives or alkyltrifluoroborates with aryl,alkenyl or alkyl halides and triflates[J].Eur J Org Chem,2008,2008(12):2013-2030.[5]Alonso F,Beletskaya I P,Yus M.Non-conventional methodologies for transition-metal catalysed carbon-carbon coupling:a critical overview.Part 2:The Suzuki reaction [J].Tetrahedron,2008,64(14):3047-3101.[6]Barder T E,Walker S D,Martinelli J R,et al.Catalysts for suzuki-mayaua coupling processes:scope and studies of the effect of ligand structure[J].J Am Chem Soc,2005,127(13):4685-4696.[7]Billingsley K L,Anderson K W,Buchwald S L.A highly active catalyst for suzuki-miyaura cross-coupling reactions of heteroaryl compounds[J].Angew Chem Int Edit,2006,45(21):3484-3488.[8]Han F.Transition-metal-catalyzed suzuki-miyaura cross-coupling reactions:a remarkable advance from palladium to nickel catalysts[J].Chem Soc Rev,2013,42(12):5270-5298.[9]Suzuki A.Cross-coupling reactions of organoboranes:an easy way to construct C-C bonds(nobel lecture)[J].Angew Chem Int Edit,2011,50(30):6722-6737.[10]Suzuki anoborates in new synthetic reactions[J].Acc Chem Res,1982,15(6):178-184.[11]Suzuki A.Recent advances in the cross-coupling reactions of organoboron derivatives with organic electrophiles,1995-1998[J]. J Organomet Chem,1999,576(1-2):147-168.[12]Stanforth S P.Catalytic cross-coupling reactions in biaryl synthesis[J].Tetrahedron,1998,54(3-4):263-303.[13]Suzuki A.Cross-coupling reactions via organoboranes[J].J Organomet Chem,2002,653(1-2):83-90.[14]Miyaura N,Suzuki A.Palladium-catalyzed cross-coupling reactions of organoboron compounds[J].Chem Rev,1995,95(7):2457-2483.[15]李文燕,赵冬梅,熊绪琼,等.联苯类化合物的合成[J].有机化学,2011,31(6):784-790.[16]石巍,俞婷婷,崔冬梅.三联苯类化合物合成方法的研究进展[J].有机化学,2015,35(2):362-372.[17]Kotha S,Lahiri K,Kashinath D.Recent applications of the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction in organic synthesis[J]. Tetrahedron,2002,58(48):9633-9695. [18]彭宗海,马梦林,付海燕,等.新型联苯类双膦配体的合成及钯催化Suzuki-Miyaura反应[J].有机化学,2010,30(10):1529-1534.[19]Roy J,Jana A K,Mal D.Recent trends in the synthesis of carbazoles:an update [J].Tetrahedron,2012,68(31):6099-6121.[20]张飞飞,周成合,颜建平.咔唑类化合物研究新进展[J].有机化学,2010,30(6):783-796.[21]Xue S,Liu W,Qiu X,et al.Remarkable isomeric effects on optical and optoelectronic properties of N-phenylcarbazole-capped 9,10-divinylanthracenes[J].J Phys Chem C,2014,118(32):18668-18675.[22]Cho S H,Yoon J,Chang S.Intramolecular oxidative C-N bond formation for the synthesis of carbazoles:comparison of reactivity between the copper-catalyzed and metal-free conditions[J].J Am Chem Soc,2011,133(15):5996-6005.[23]Ho C,Chi L,Hung W,et al.Carbazole-based coplanar molecule(CmInF)as a universal host for multi-color electrophosphorescent devices[J].J Mater Chem,2012,22(1):215-224.。

金属有机化学 第4章 过渡金属有机化合物

金属有机化学 第4章 过渡金属有机化合物

烯烃-π配合物
F e (C O ) 5
+
H 2C = C H C H = C H 2
uv -C O H 2C
H2 C Fe OC
H2 C CH2 CO CO
C H C O 2E t F e (C O ) 5 + C H C O 2E t
uv -C O E tO 2 C
OC
×
Fe CO CO
H C
H C
O OC Fe C O C Fe CO
Fe2(5–C5H5)2(-CO)2 (CO)2
35
金属茂的反应性
与亲电试剂反应, 例如酰基化反应:
COCH3
Fe
+
COCH3 C H 3C O C l
Fe
C H 3C O C l
A lC l3
Fe
COCH3
与丁基锂的反应: 锂化反应
Li LiBu +
Fe Fe
trienyl
环戊二烯(η 5) 苯,环庚三烯(η 6)
环庚三烯基(η 7)
12
有效原子序数规则(18电子规则)
这个规则实际上是金属原子与配体成键时倾 向于尽可能完全使用它的九个价轨道(五个d轨道 、1个s、三个p轨道)的表现。 有些时候,它不是 18 而是 16。这是因为18e意 味着全部s、p、d价轨道都被利用,当金属外面电 子过多,意味着负电荷累积, 此时假定能以反馈键 M→L形式将负电荷转移至配体,则18e结构配合 物稳定性较强;如果配体生成反馈键的能力较弱 ,不能从金属原子上移去很多的电子云密度时, 则形成16电子结构配合物。
3 , 1
4 4 5, 3 , 1 6
-烯丙基(allyl) C3H5 1,3-丁二烯 C4H6 环丁二烯 C4H4

第11章-过渡金属有机配合物催化交叉偶联反应

第11章-过渡金属有机配合物催化交叉偶联反应

Cp2TiCl2 R'
O
CHOH
R'
Cp2TiCl2 H2O + (CH3)2CHMgBr
O
OH
R' CH OH
R'
(CH3)2CHOMgX
Cp2TiCl2
(CH3)2CHMgX
(CH3)2CHMgX
R'
Cp2Ti Cl
OCH R'
R' CO
R'
Cp2Ti H Cl
Cp2Ti Cl
CH3 CH
CH3
Kumada将这两个化学计量反应组合 起来并实现了催化循环
11.1.1 Kumada偶联反应催化剂 该反应的催化剂是零价镍有机配合物
11.1.2 Kumada偶联反应底物 卤代芳烃和烷基、芳基Grignard试剂是
Kumada偶联反应底物。
11.1.3 Kumada偶联反应的选择性
1. Kumada偶联反应的化学选择性
Ph L2Ni Cl +
MgCl
Ph L2Ni Cl +
MgCl
L2Ni Ph
Ph
CH2=CHCH3 H NiL2 Ph
CH2=CHCH3 + PhH
CH2CH2CH3 L2Ni Ph
PhCH2CH2CH3
2 . Kumada偶联反应中的立体化学
11.1.4 Kumada偶联反应机理
图11-1 Kumada偶联反应机理
12
Ph3Sb
13.2
5
(4-FC6H4)3P
0.60
13
dppe
0.33
6 (4-ClC6H4)3P
0.71

金属催化偶联反应

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。
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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。

偶联反应及举例

偶联反应及举例

偶联反应[编辑]偶联反应,也写作偶合反应或耦联反应,是两个化学实体(或单位)结合生成一个分子的有机化学反应。

狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳-碳键形成反应,根据类型的不同,又可分为交叉偶联和自身偶联反应。

在偶联反应中有一类重要的反应,RM(R = 有机片段, M = 主基团中心)与R'X的有机卤素化合物反应,形成具有新碳-碳键的产物R-R'。

[1]由于在偶联反应的突出贡献,根岸英一、铃木章与理查德·赫克共同被授予了2010年度诺贝尔化学奖。

[2]偶联反应大体可分为两种类型:•交叉偶联反应:两种不同的片段连接成一个分子,如:溴苯(PhBr)与氯乙烯形成苯乙烯(PhCH=CH2)。

•自身偶联反应: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)。

反应机理[编辑]偶联反应的反应机理通常起始于有机卤代烃和催化剂的氧化加成。

第二步则是另一分子与其发生金属交换,即将两个待偶联的分子接于同一金属中心上。

最后一步是还原消除,即两个待偶联的分子结合在一起形成新分子并再生催化剂。

不饱和的有机基团通常易于发生偶联,这是由于它们在加合一步速度更快。

中间体通常不倾向发生β-氢消除反应。

[3]在一项计算化学研究中表明,不饱和有机基团更易于在金属中心上发生偶联反应。

[4]还原消除的速率高低如下:乙烯基-乙烯基> 苯基-苯基> 炔基-炔基> 烷基-烷基不对称的R-R′形式偶联反应,其活化能垒与反应能量与相应的对称偶联反应R-R与R′-R′的平均值相近,如:乙烯基-乙烯基> 乙烯基-烷基> 烷基-烷基。

另一种假说认为,在水溶液当中的偶联反应其实是通过自由基机理进行,而不是金属-参与机理。

[5]§催化剂[编辑]偶联反应中最常用的金属催化剂是钯催化剂,有时也使用镍与铜催化剂。

钯催化剂当中常用的如:四(三苯基膦)钯等。

钯催化的有机反应有许多优点,如:官能团的耐受性强,有机钯化合物对于水和空气的低敏感性。

后过渡金属聚合催化

后过渡金属聚合催化

后过渡金属聚合催化介绍后过渡金属聚合催化是一种重要的有机合成方法,通过合成高效的催化剂,可以实现有机物的高效转化和多样化的化学反应。

本文将深入探讨后过渡金属聚合催化的原理、应用和未来发展方向。

原理后过渡金属指的是周期表中镭(Ra)后的所有过渡金属元素,包括铕(Eu)、铪(Hf)、锇(Os)等。

这些金属具有特殊的电子结构和反应活性,因此被广泛应用于有机合成中。

后过渡金属聚合催化是一种采用后过渡金属催化剂来促进有机物之间的化学键形成的方法。

通过合成高效的后过渡金属配位化合物作为催化剂,可以实现有机物的催化转化。

催化剂通常由后过渡金属离子和辅酸、配体等组成,通过与底物分子发生配位和活化,促使有机物之间发生反应。

后过渡金属配位催化的反应机理往往是复杂的,包括配位、氧化还原、卤素添加、烯烃加成等多个步骤。

催化剂的选择、反应条件的控制以及底物的结构都会对反应的效果和产率产生重要影响。

应用后过渡金属聚合催化在有机合成中具有广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域:1.碳碳键形成:–烯烃与烯烃的直接共轭加成反应;–有机物的交叉偶联反应,如Suzuki偶联、Negishi偶联等;–碳碳键的环化反应,如环化加成、环化交叉偶联等。

2.碳氮键形成:–胺化反应,如C-H胺化反应、C-C胺化反应等;–氰化反应,如氰基化反应、亚胺化反应等。

3.碳氧键形成:–酮化反应,如羰基化反应、羧酸化反应等;–醚化反应,如烷氧化反应、苯醇化反应等。

4.碳硫键形成:–硫化反应,如亚硫酰氯化反应、亚硝基化反应等。

发展趋势后过渡金属聚合催化作为一种高效、环境友好的有机合成方法,受到了广泛关注。

随着催化剂设计和反应条件的不断改进,后过渡金属聚合催化有望在以下方面取得进展:1.催化剂设计:通过设计合适的配体和辅酸,提高催化剂的活性和选择性,实现对特定底物的高效催化转化。

2.可持续发展:研究合成更加环境友好的催化剂,并考虑反应过程中产生的废物的处理方法,实现催化合成的可持续发展。

Heck反应及金属催化偶联反应课件

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

交叉偶联反应的类型

交叉偶联反应的类型

交叉偶联反应的类型1.引言1.1 概述交叉偶联反应(Cross-coupling reaction)是一类重要的有机合成反应,它可以在两个或更多的有机分子之间建立键合,形成新的混合物。

在交叉偶联反应中,通常会使用过渡金属催化剂来引发反应,并使反应发生在选择性、高效的条件下。

交叉偶联反应源于20世纪70年代的发现,由于其广泛的应用领域和高度的化学选择性,成为了有机合成领域中的重要工具之一。

不仅可以构建碳-碳键,还可以构建碳-氮键、碳-氧键等重要的化学键。

它不仅可以用于药物合成、材料化学、天然产物合成等多个领域,还可以通过调整反应条件和催化剂选择,实现对底物的高度选择性修饰。

交叉偶联反应的类型繁多,常见的包括苯基-锌、叠氮-钯、硼基-钯、锡基-钯等反应类型。

每种类型的反应都有其独特的特点和应用领域,具体选择哪种类型的反应也需要根据具体的研究目的和底物结构来确定。

本文将详细介绍交叉偶联反应的各种类型,并重点阐述它们的反应机理、优缺点以及在有机合成中的应用。

通过对不同类型交叉偶联反应的比较和分析,有助于读者更好地理解和掌握这一重要的有机合成工具。

为了更好地组织内容,下文将根据各个类型的交叉偶联反应进行分类和详细介绍。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写:文章结构本文共分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分概述了交叉偶联反应的背景和意义,介绍了文章的结构和目的;正文部分详细阐述了两种交叉偶联反应类型的要点;结论部分对全文进行总结,并对未来的研究方向进行展望。

正文部分按照交叉偶联反应类型分为两个小节,分别介绍了交叉偶联反应类型1和类型2。

每个小节中又分别列出了要点1和要点2,以便更好地说明交叉偶联反应的特点和应用。

通过以上结构的安排,本文能够完整而清晰地呈现交叉偶联反应的类型及其相关要点,使读者能够更好地理解和掌握这一研究领域。

目的部分的内容可以按照以下方式进行撰写:1.3 目的本文的目的是探讨交叉偶联反应的类型。

铜催化下C-N偶联反应研究进展

铜催化下C-N偶联反应研究进展

科研开发2018·02143Chenmical Intermediate当代化工研究铜催化下C-N 偶联反应研究进展*尹浩 王露露 陈家威 李呼努 马威 李志忠 李怡(西北民族大学化工学院 甘肃 730000)摘要:铜是一种不但廉价低毒,而且储量丰富的金属, 用铜作为催化剂促使C-N交叉偶联反应的发生,不仅可以替代贵重金属, 从而降低成本,而且可以减少对环境的污染, 促进绿色化学的发展。

本文综述了铜催化下C-N键偶联反应的研究情况。

关键词:C-N交叉偶联反应;铜;催化;进展中图分类号:O 文献标识码:AResearch Progress on in Copper-Catalyzed C-N Coupling ReactionYin Hao, Wang LuLu, Chen Jiawei, Li Hunu, Ma Wei, Li Zhiz h ong, Li Yi (School of chemical engineering, Northwest Minzu University, Gansu, 730000)Abstract :Copper is a cheap, low-toxic, and abundantly abundant metal. Copper is used as a catalyst to promote the occurrence of CNcross-coupling reaction. It can not only replace precious metals, thus reducing costs, but also reducing environmental pollution and promoting green chemistry. development of. In this paper, the research on the coupling of C-N bond catalyzed by copper is reviewed.Key words :C-N cross-coupling reaction ;copper ;catalysis ;progress含C-N键的有机化合物是一类非常重要的物质,不仅大量存在于各类具有生理活性的天然产物、药物中,也是许多化工材料的重要组成部分,甚至是生命活动不可缺少的物质。

过渡金属催化氟芳烃的交叉偶联反应

过渡金属催化氟芳烃的交叉偶联反应

过渡金属催化氟芳烃的交叉偶联反应金属离子作为路易斯酸,能催化Aldol、Mannich、酯的水解等多种类型的反应。

因其相对质子H具有更高的化学价态,能与多个官能团配位并且在反应体系中能够被还原的特性使得路易斯酸得到越来越广泛的应用。

过渡金属催化活化C-X(Cl、Br、I、OTf)键已经研究的相当深入,并且也取得了非常好的成绩。

然而C-F键的键能远大于其它C-X键,难以活化断裂,因此该领域的研究还在起步当中。

氟因其体积小、电负性高而具有的特殊化学性质引起广大化学工作者的兴趣和关注。

氟对人类有着积极重要的意义,它存在于许多特定的物质当中,比如多氟烯烃、氟利昂、光化纤维、医药、农用化学品等,这些化学品都具有非常独特的性质,是其它物质难以企及的。

C-F键的形成与C-F键的选择性活化是当今合成含氟有机化合物的两大主题。

C-F键的形成研究已经取得了重要的进展,通过设计合成优异的氟化试剂制备具有区域选择性、立体选择性和多官能团化的合成砌块。

而C-F键的活化研究还处于初步阶段,它包含脂肪族氟化合物的选择性脱氟、芳香族氟化合物的交叉偶联和多氟或全氟化合物的选择性脱氟。

C-F键的活化研究已成为有机氟化学研究的热点,然而C-F键活化引起的多氟烯烃的交叉偶联反应的研究报道并不多见。

过渡金属离子的高价态和良好的配位能力,能很好的插入到C-X键中而活化C-X键。

本文主要介绍Ni和Pt以及其它过渡金属催化的C-F键活化而引起的分子间交叉偶联反应。

镍催化的多氟烯烃的交叉偶联反应1973年,Tamao 和 Kumada报道了Grignard 试剂在Ni的磷配体催化下与芳基和炔基氟化合物的偶联反应(Scheme 1),这也是sp2-C-F键断裂形成C-C键的首次报道,但他们并没有进一步去优化条件提高产物的产率[1]。

Scheme 11977年Fahey 和Mahan 报道了几例三乙基磷镍(0)配合物对芳基、烯基以及酰基卤代物的氧化加成。

化学领域中的有机合成反应研究进展

化学领域中的有机合成反应研究进展

化学领域中的有机合成反应研究进展有机合成反应一直是化学领域的重要研究方向之一。

通过有机合成反应,化学家能够创造出各种有机化合物,这些化合物在医药、材料科学、农药等许多领域具有重要的应用价值。

近年来,在有机合成反应领域取得了许多重要的研究进展,本文将介绍其中的一些重要的研究成果。

首先,我们来介绍一种重要的有机合成方法,即过渡金属催化的C-C键构建反应。

这类反应可以直接在有机分子中形成碳碳键,实现多种有机物的合成。

其中,重要的反应包括烯烃的氢化、烯烃的碳碳键形成反应和芳烃的环化反应等。

对于这些反应,研究人员不断地开发新的催化剂和反应条件,以提高反应的效率和选择性。

例如,最近有研究人员报道了一种新型的铕催化剂,可以实现不对称的烯烃羰基还原反应,这对于药物合成具有重要的意义。

除了过渡金属催化的C-C键构建反应,还有一类重要的有机合成方法是以还原为核心的反应。

还原反应可以通过添加氢气或还原剂来将有机物中的化学键还原,形成更加复杂的有机化合物。

近年来,研究人员在这个领域取得了许多突破性的进展。

例如,有机电化学还原反应是一类新兴的还原方法,它可以在无需常规还原剂的情况下实现有机物的高效还原。

这种方法具有操作简单、废料产生少的优势,因此备受关注。

此外,还有一类有机合成反应是以催化剂为基础的。

催化剂可以通过提高反应速率和选择性来促进有机反应的进行。

在有机合成的研究中,差速催化剂被广泛应用于许多重要的有机合成反应中。

例如,钯催化的交叉偶联反应可以将两个不同的有机物连接起来形成新的化合物,这一反应在药物合成和材料科学中有着广泛的应用。

在有机合成研究中,不仅仅只有这些反应,还有许多其他的重要研究成果。

例如,有机催化剂的应用是一个快速发展的领域,它可以实现以更低催化剂用量进行有机反应。

此外,不对称合成也是有机化学领域的一个热门方向。

许多有机合成反应都可以通过合成手性催化剂或手性配体来实现不对称合成,从而制备手性纯度高的有机化合物。

偶联反应

偶联反应

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重要反应。
1.常规分子间 Heck反应
分子间Heck反应
2.不对称分子间 Heck反应
分子间Heck反应
3.非常用离去基团的 Heck反应
3.1重氮盐参与的Heck反应不需要膦催化剂和胺,条件温和,
于不需要任何碱的存在。
分子间Heck反应
Tips:
1、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。
2、当有强烈供电子基团时,芳基溴参与的反应收率也很 低。其主要原因是在反应中膦配体被季化与卤代物被还原。当使用
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
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。
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
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:
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
间的交叉偶联反应通常被称之为Sonogashira 反应

最新偶联反应

最新偶联反应

偶联反应——《百度百科》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:COOEt3OOHCOOEtCOOEt OHO 3芳基重氮盐与不饱和化合物在氯化亚酮的作用下,可以发生芳基化反应(Meerwein 反应)。

例如:PhN 2++OCOCH 3337o CH 3CPhON 2+ Cl-O 2NOOOONO 235-45%+CuCl1924年Gomberg 和Bachmann 发现,芳香重氮盐在碱性条件下与其它芳香族化合物偶联生成联苯或联苯衍生物。

反应是通过自由基历程进行的。

N 2+Cl -+五、过渡金属催化偶联反应偶联反应(Coupling reaction )是两个化学实体(或单位)结合生成一个分子的有机化学反应。

狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳-碳键生成反应,根据类型的不同,又可分为交叉偶联和自身偶联反应。

下面对各种偶联反应作简单介绍。

1)Wurtz-Fittig 反应1855年,法国化学家Wurtz 发现卤代烷和金属钠作用后,生成了含碳原子数增加1倍的烷烃。

上述反应对伯卤代烷较为适宜,叔卤代烷则形成烯烃。

反应可能形成有机钠中间体,属于S N 2历程。

例如:EtOOCI23COOEtEtOOC德国化学家费提希用金属钠、卤代烷和卤代芳烃一起反应,得到了烷基芳烃,称为“武尔兹-费提希反应”。

本法收率较高,副产物容易分离,是一种重要的制备烷基芳烃方法。

2)Glaser 偶联反应1869年,Glaser 发现末端炔烃在亚铜盐、碱以及氧化剂作用下,可以形成二炔烃化合物。

例如:4O 60%3)Ullmann 反应Ullmann 偶合反应是有机合成中构建碳—碳键最重要的方法之一。

Ullmann 偶合反应首次报道1901年, 它通常是利用铜作为催化剂, 催化卤代芳烃发生偶合反应生成联苯及其衍生物。

一般反应式为:2 ArXPd(0)或Pd(II)X= Cl 、Br 、I Ar-Ar目前该反应的底物范围、反应条件以及催化剂等都有了较大的改进。

suzuki偶联反应

suzuki偶联反应

Br
Pd (PPh3)4
+
B(OH)2 aq. Na2CO3
MeOOC
NO2
N
O2N
benzene
N
J . Org. Chem. 1984, 49, 5237.
HO
OH
BSB
HO
OH
O B
S
O B
O
O
NO2
Br
R
O2N
NO2
5%mmol Pd(PPh3)4 K2CO3 DME
R
S R
冀海英,新型联芳共轭有机化合物的合成及其性能研究[D],华 东师范大学,物理化学,2009.
TMS C6H13
C6H13 CH3 Br
如果芳环上有多个位置同时被同种卤素原子取代,Suzuki反应也有一定的 区域选择性:
I
Pd(0)
I
+
I
I
B(OH)2 碱
3 卤代芳烃对空间位阻的敏感性也存在着差异
碘代芳烃与芳基硼酸偶联对空间位阻不太敏感 ,溴代芳烃对空间位阻比较敏感
Suzuki反应的特点
H2n+1CnO
Na2CO3 2-ethoxyethanol
OCnH2n+1
N Pt
OO
OCnH2n+1
R=H,n=4,8,12,16 R=F,n=8,12,16
Yafei Wang, Dalton Trans., 2011, 40, 5046
白光材料的合成
F
F Pd(PPh3)4
F
OH B
+
Br
合成(非)对称联芳烃
NO3
Br
I +S

金属有机化学 第4章 过渡金属有机化合物

金属有机化学 第4章 过渡金属有机化合物
第4章 过渡金属有机化合物
本章要点: 1.有效原子序数规则(18电子规则); 2.过渡金属有机配合物的主要合成方法; 3.过渡金属有机配合物的化学反应(基元反应)。
键配合物,σ键配合物;也包括:氢基配合物; 以及N2, CO2, CS2, O2 ,PR3配合物等。
1
3
八隅体规则和有效原子序数规则
Re +
Na Fe OC CO
22
课堂测验(简答题) 1. 什么是有效原子序数规则(18电子规则)? 2. (甲基环戊二烯基)羰基锰(I)是一种可用作 汽油抗震剂的四乙基铅替代品。试写出其结 构式,并计算其价电子数。 3. 分别写出二茂铁、三甲基铝和蔡斯盐的结构. 要求: 1.不用抄题. 2.写明题号 3. 写清班 级、姓名!!!
13
①把配合物看成是给体----受体的加合物,配体给予电子, 金属接受电子; ②对于经典单齿配体,如胺、膦、卤离子、CO、H-、烷基 R和芳基Ar,都看作是二电子给予体。 Fe(CO)4H2 Ni(CO)4 Fe2+ 6 Ni 10 4CO 4×2=8 +)4CO 4×2=8 +)2H- 2×2=4 10+8=18 6+8+4=18 ③在配阴离子或配阳离子的情况下,规定把离子的电荷算 在金属上。如:
含过渡金属M-Cσ键配合物的合成
24
乙酰丙酮基
2,2’-联吡啶
1,2-二(二苯基膦基)乙烷
26
27
烷基过渡金属配合物的分解过程
还原消除
β消除
28
29
金属杂环配合物的合成
H 2C Ni(PR3)2Cl2 + Li(CH2)4Li (R3P)2Ni H 2C CH2 H2C Ni(cod)2 + bpy + Br(CH2)4Br (bpy)Ni H2C PPh3 H2C (Ph3P)2Pt H2C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2

偶联反应

偶联反应

偶联反应——《百度百科》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:COOEt3OOHCOOEtCOOEt OHO 3芳基重氮盐与不饱和化合物在氯化亚酮的作用下,可以发生芳基化反应(Meerwein 反应)。

例如:PhN 2++OCOCH 3337o CH 3CPhON 2+ Cl-O 2NOOOONO 235-45%+CuCl1924年Gomberg 和Bachmann 发现,芳香重氮盐在碱性条件下与其它芳香族化合物偶联生成联苯或联苯衍生物。

反应是通过自由基历程进行的。

N 2+Cl -+五、过渡金属催化偶联反应偶联反应(Coupling reaction )是两个化学实体(或单位)结合生成一个分子的有机化学反应。

狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳-碳键生成反应,根据类型的不同,又可分为交叉偶联和自身偶联反应。

下面对各种偶联反应作简单介绍。

1)Wurtz-Fittig 反应1855年,法国化学家Wurtz 发现卤代烷和金属钠作用后,生成了含碳原子数增加1倍的烷烃。

上述反应对伯卤代烷较为适宜,叔卤代烷则形成烯烃。

反应可能形成有机钠中间体,属于S N 2历程。

例如:EtOOCI23COOEtEtOOC德国化学家费提希用金属钠、卤代烷和卤代芳烃一起反应,得到了烷基芳烃,称为“武尔兹-费提希反应”。

本法收率较高,副产物容易分离,是一种重要的制备烷基芳烃方法。

2)Glaser 偶联反应1869年,Glaser 发现末端炔烃在亚铜盐、碱以及氧化剂作用下,可以形成二炔烃化合物。

例如:4260%3)Ullmann 反应Ullmann 偶合反应是有机合成中构建碳—碳键最重要的方法之一。

Ullmann 偶合反应首次报道1901年, 它通常是利用铜作为催化剂, 催化卤代芳烃发生偶合反应生成联苯及其衍生物。

一般反应式为:2 ArXPd(0)或Pd(II)X= Cl 、Br 、I Ar-Ar目前该反应的底物范围、反应条件以及催化剂等都有了较大的改进。

偶联反应及举例资料

偶联反应及举例资料

偶联反应[编辑]偶联反应,也写作偶合反应或耦联反应,是两个化学实体(或单位)结合生成一个分子的有机化学反应。

狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳-碳键形成反应,根据类型的不同,又可分为交叉偶联和自身偶联反应。

在偶联反应中有一类重要的反应,RM(R = 有机片段, M = 主基团中心)与R'X的有机卤素化合物反应,形成具有新碳-碳键的产物R-R'。

[1]由于在偶联反应的突出贡献,根岸英一、铃木章与理查德·赫克共同被授予了2010年度诺贝尔化学奖。

[2]偶联反应大体可分为两种类型:•交叉偶联反应:两种不同的片段连接成一个分子,如:溴苯(PhBr)与氯乙烯形成苯乙烯(PhCH=CH2)。

•自身偶联反应: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)。

反应机理[编辑]偶联反应的反应机理通常起始于有机卤代烃和催化剂的氧化加成。

第二步则是另一分子与其发生金属交换,即将两个待偶联的分子接于同一金属中心上。

最后一步是还原消除,即两个待偶联的分子结合在一起形成新分子并再生催化剂。

不饱和的有机基团通常易于发生偶联,这是由于它们在加合一步速度更快。

中间体通常不倾向发生β-氢消除反应。

[3]在一项计算化学研究中表明,不饱和有机基团更易于在金属中心上发生偶联反应。

[4]还原消除的速率高低如下:乙烯基-乙烯基> 苯基-苯基> 炔基-炔基> 烷基-烷基不对称的R-R′形式偶联反应,其活化能垒与反应能量与相应的对称偶联反应R-R与R′-R′的平均值相近,如:乙烯基-乙烯基> 乙烯基-烷基> 烷基-烷基。

另一种假说认为,在水溶液当中的偶联反应其实是通过自由基机理进行,而不是金属-参与机理。

[5]§催化剂[编辑]偶联反应中最常用的金属催化剂是钯催化剂,有时也使用镍与铜催化剂。

钯催化剂当中常用的如:四(三苯基膦)钯等。

钯催化的有机反应有许多优点,如:官能团的耐受性强,有机钯化合物对于水和空气的低敏感性。

[基础科学]suzuki反应

[基础科学]suzuki反应

报告人王辉2011.10.151.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PdPPh34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。

1.2 Suzuki反应的通式Suzuki芳基偶联反应可表示为1.3 Suzuki反应的机理Suzuki 偶联反应的催化循环过程通常认为先是Pd0与卤代芳烃发生氧化-加成反应生成PdII 的络合物1然后与活化的硼酸发生金属转移反应生成PdII的络合物2最后进行还原-消除而生成产物和Pd0。

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用于工业化生产。

5.而且芳基硼酸在空气中比较稳定可长期储存毒性较小。

其缺点是氯代物特别是空间位阻大的氯代物及一些杂环硼酸反应难以进行。

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。

2.1.1.1 吸电子基有利于卤代芳烃与Pd0氧化加成2.1.1.2 多卤代芳烃在反应中存在着明显的化学选择性1.碘代、溴代和氯代芳烃分别在室隆?0℃和135℃下可与PdPPh34氧化加成因此可以选择性的进行反应。

2. 同种卤原子取代的多卤代芳烃在偶联反应中也存在区域选择性2.1.1.3 卤代芳烃对空间位阻的敏感性也存在着差异碘代芳烃与芳基硼酸偶联对空间位阻不太敏感溴代芳烃对空间位阻比较敏感2.1.1.4 氯代芳烃Suzuki反应虽然氯代芳烃与Pd0的氧化加成存在较大的惰性但这类卤代烃经济易得更适于工业应用。

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* 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
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
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
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。
(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
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
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。
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。
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
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、苄基和炔丙基卤化物 酰氯 烷基卤化物
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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Suzuki-Miyaura偶联反应催化剂
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。
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