偶联反应ppt--总合
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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。
科研应用：
+
Stille 偶联
是有机合成中很重要的一个偶联反应，目前总数占到现在所有交叉偶联反 应的一半以上。
1977 年Kosugi等首次报道了有关过渡金属钯催化的Stille反应。
最早发现的stille偶联反应是锡与酰氯的反应.
Kosugi, M.; Shimizu, Y.; Mifita, T. Chem. Lett. 1977, 1423.
（7）Heck反应：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，是构成C-C键的重要反 应之一。 Heck反应可以分为两大类：分子内反应和分子间反应。
Heck反应特点： 1.卤代物活性：I ﹥ Br 、OTf >> Cl； 2.烷基卤代物不能含有β氢； 3.反应速度受烯烃取代情况影响，取代基越多，反应越慢； 4.反应对水不敏感，但对氧气敏感； 5.产物主要为反式；
Yu Chen*，Chem. Eur. J. 17: 10304-30311 (2011) IF：5.925
Suzuki偶联反应
科研应用：
+
Suzuki偶联反应
科研应用：
Yu Chen*，Chem. Eur. J. 17: 13646-13652 (2011) IF：5.925
Suzuki偶联反应
Stille 偶联
Stille交叉偶联反应在现代有机合成以及复杂的天然产物的合成中均得到了广 泛的应用。
优点：
1.对底物的兼容性好，具有广泛的官能团兼容性； 2.在空气中有机锡极其稳定,对水和空气不敏感； 3.反应产物形成锡盐, 容易分离;
4.反应选择性好，有很高的区域选择性；
5.反应具有立体专一性。
Heck反应是由一个不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸盐）和 一个烯烃在碱和钯催化下生成取代烯烃的一个反应。催化剂 主要有氯化钯，醋酸钯，三苯基膦钯，CuI等；载体主要有 三苯基膦，BINAP等；所用的碱主要有三乙胺，碳酸钾，醋 酸钠等。溶剂以DMF、NMP等极性非质子溶剂为主。
Pd(0) R X Z X = I, Br, OTf, etc Z = H, R, Ar, CN, CO2R, OR, OAc, NHAc, etc R Z
Suzuki偶联反应
机理：
Suzuki 偶联反应的催化循环过程：1）Pd(0)与卤代烃发生氧化-加成反应生成Pd(II) 的络合物；2）络合物与活化的硼酸发生金属转移反应生成Pd(II)的络合物；3）进行还 原-消除而生成产物和Pd(0)。
Suzuki偶联反应
影响因素：
1. 在整个Suzuki-coupling反应循环中，Pd(0)与卤代烃发生氧化-加成反应生成Pd(II) 的 络合物这一步被认为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 > Br >> Cl； 2. 反应基上若带有基团，则吸电子基团对氧化-加成的促进作用要比给电子基团强。在 Pd(II)的络合物的还原-消除得到偶联产品的步骤中，相对的速率为：芳基–芳基 > 芳基–烷 基 > 丙基–丙基 > 乙基–乙基 > 甲基–甲基；
(1) 简单的零价Pd(0)和Ni(0)的盐和磷的配合物，反应活性较低；
(2) 高活性的钯催化剂 ； (3) 高活性，可反复利用的催化剂 。
Suzuki偶联反应
科研应用：
+
+
Yu Chen*， J. Chem. Sic , Part A, DOI 10.1002/POLA
Suzuki偶联反应
科研应用：
优点：
1.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.硼试剂易于合成，稳定性好； 5.这类反应的无机副产物是无毒的且易于除去，可以保证其适用于实验室且可以用 于工业化生产。
-CHO、-COCH3、-COOC2H5、-OCH3、-CN、-NO2、-F等官能团。
O2N
二、过渡金属催化偶联反应
（1） Wurtz-Fittig反应：当卤代烷和卤代芳烃用金属钠处理 时，烷基和芳香烃基连在一起，得到烷基芳香烃。产率较高 ，副产物易除去。 例如：
Br Br(CH2)2CH3 Na Et2O Na Et2O H3C (CH2)2CH3 62-72% Br Br CH3I CH3 50%
Stille 偶联
定义： Pd催化下，有机锡和有机卤、三氟磺酸酯等之间的交叉偶联反应。
有机试剂为锡试剂 不含β-氢的卤代烃 氧气会使钯催化剂发生氧化，并导致有机锡化合物发生自身偶联 一般在无氧溶剂及惰性环境中进行 四(三苯基膦)合钯(0)是最常用的催化剂，其他催化剂包括PdCl2(PPh3)2、 PdCl2(MeCN)2等
5.Heck reaction（赫克反应）
6.其他
Suzuki偶联反应
定义：
碱的作用下钯催化的有机硼化物在卤代烃、磺酸酯等发生的交叉偶联 反应。
利用零价钯作催 化剂 金属试剂为硼试 剂
Suzuki偶联反应
Suzuki偶联反应具有条件温和、原料低毒性、易处理、高度的区域选择性、 立体选择性以及良好的官能团容忍性等优点受到人们的广泛关注。
基本概念
2010年诺贝尔得奖
基本概念
定义：是由两个有机化学单位（molecules）进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程，
包括自由基偶联反应、过渡金属催化偶联反应。狭义的偶联反应指涉及有机金属催化剂的 碳-碳键形成反应。
偶联反应又叫做偶连反应、耦联反应、氧化偶联。
交叉偶联：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)。
1979 Wittig Reaction, Georg Wittig(1897－1987) Germany, Herbert Charles Brown(1912－2004), America 2005 Olefin metathesis，Yves Chauvin (1930－)，France; Robert H. Grubbs(1942-), Richard Royce Schrock(1945－), America 2010 Heck Reaction, Negishi Reaction, Suzuki Reaction, Richard F. Heck, Eiichi Negishi, Akira Suzuki
偶联反应
报 告 人：樊菲、程红霞、刘柳 指导老师：陈彧 教授 报告时间：2013-10-10
概要
偶联反应基本概念
偶联反应基本类型
偶联反应基本应用
基本概念
历史上碳基的研究获得的6次诺贝尔奖：
•
•
1912 Grignard Reaction，Victor Grignard(1871－1935), France
3. Suzuki反应中的碱也有很多选择，最常用的是碳酸钠。碱金属碳酸盐中，活性顺序 为： Cs2CO3 > K2CO3 > Na2CO3 > Li2CO3 。
Suzuki偶联反应
发展：
催化剂是这个反应最精髓的地方，也是最新最有挑战性的一个领域。
Suzuki 偶联反应的催化剂的发展经历过三个过程：
-CHO、-COCH3、-COOC2H5、-OCH3、-CN等官能团。
Stille 偶联
Stille偶联反应中两组分的组合
Stille 偶联
机理：
Pd(II)被当场还原成Pd(0)随后Pd(0)与卤代烃发生氧化加成生成中间体2，然后中间体 2的卤原子与RM中的R发生交换反应生成中间体3，中间体3发生还原反应生成交叉 偶联产物4和活性零价Pd,，从而开始新的催化循环。
O COOEt Na, PhCH3 OH
COOEt COOEt
OH Na, PhCH3 O
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：
PhN2
+
OCOCH3 + CH3
CuCl 37 C
o
H3C O
Ph
N2 2 CuCl + O O 35-45% O O
Stille 偶联
影响因素：
1.等当量的Cu(I)或Mn(II)盐可以提高反应的专一性及反应速率； 2.使用的卤代烃一般为氯、溴、碘代烃，以及乙烯基或芳基三氟甲磺酸酯。用三 时，加入少量的氯化锂可以活化氧化加成一步的产物，使反应速率加快； 氟甲磺 酸酯
3.烃基三丁基锡是最常用的有机锡原料。虽然烃基三甲基锡的反应性更强，但较大的毒性（约 前者的1000倍）限制了其应用。强极性溶剂（如六甲基磷酰胺、二甲基甲酰胺或二恶烷）可以 提高有机锡原料的活性； 4.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烷基时基本上不发生迁移，锡所连基团发生金属交换一步时的速率有如下顺序： 炔基 > 烯基 > 芳基 > 烯丙基 ～ 苄基 > α-烷氧基烃基 > 烃基。
1924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。 例如：
NaOH +
N2+Cl-
（3）Ullmann反应（联芳烃合成）：通常利用铜作为催化剂 , 催化卤代芳烃发生偶合反应生成联苯及其衍生物。芳香卤 化物与铜共热发生偶联反应。 该反应可用来合成许多对称/不对称的联芳基卤化合物。 芳环上的取代基除-OH、-NH2、CH3CONH-、-COOH等外， 一般对反应没有不良影响。现已发现，卤原子邻位的硝基可 促进反应的进行，R、RO基在所有位置都能促进反应。
1950 Diels-Alder Reaction, Otto Paul Hermann Diels (1876－ 1954), Kurt Alder(1902－1958), Germany
•
• • •
1963 Ziegler-Natta catalyst, Karl Waldemar Ziegler ( 1898 – 1973), Germany, Giulio Natta (1903 - 1979), Italy
Heck反应机理的规律，通常分为四步： （a）氧化加成（Oxidative addition）：RX (R为烯基或芳基， X=I > OTf > Br >> Cl)与Pd0L2的加成，形成PdⅡ配合物中间体； （b）配位插入 （Cordination-insertion）:烯键插入Pd-R键的 过程； （c）β-H的消除； （d）催化剂的再生：加碱催化使重新得到Pd0L2。
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。
科研应用：
+
Stille 偶联
是有机合成中很重要的一个偶联反应，目前总数占到现在所有交叉偶联反 应的一半以上。
1977 年Kosugi等首次报道了有关过渡金属钯催化的Stille反应。
最早发现的stille偶联反应是锡与酰氯的反应.
Kosugi, M.; Shimizu, Y.; Mifita, T. Chem. Lett. 1977, 1423.
（7）Heck反应：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，是构成C-C键的重要反 应之一。 Heck反应可以分为两大类：分子内反应和分子间反应。
Heck反应特点： 1.卤代物活性：I ﹥ Br 、OTf >> Cl； 2.烷基卤代物不能含有β氢； 3.反应速度受烯烃取代情况影响，取代基越多，反应越慢； 4.反应对水不敏感，但对氧气敏感； 5.产物主要为反式；
Yu Chen*，Chem. Eur. J. 17: 10304-30311 (2011) IF：5.925
Suzuki偶联反应
科研应用：
+
Suzuki偶联反应
科研应用：
Yu Chen*，Chem. Eur. J. 17: 13646-13652 (2011) IF：5.925
Suzuki偶联反应
Stille 偶联
Stille交叉偶联反应在现代有机合成以及复杂的天然产物的合成中均得到了广 泛的应用。
优点：
1.对底物的兼容性好，具有广泛的官能团兼容性； 2.在空气中有机锡极其稳定,对水和空气不敏感； 3.反应产物形成锡盐, 容易分离;
4.反应选择性好，有很高的区域选择性；
5.反应具有立体专一性。
Heck反应是由一个不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸盐）和 一个烯烃在碱和钯催化下生成取代烯烃的一个反应。催化剂 主要有氯化钯，醋酸钯，三苯基膦钯，CuI等；载体主要有 三苯基膦，BINAP等；所用的碱主要有三乙胺，碳酸钾，醋 酸钠等。溶剂以DMF、NMP等极性非质子溶剂为主。
Pd(0) R X Z X = I, Br, OTf, etc Z = H, R, Ar, CN, CO2R, OR, OAc, NHAc, etc R Z
Suzuki偶联反应
机理：
Suzuki 偶联反应的催化循环过程：1）Pd(0)与卤代烃发生氧化-加成反应生成Pd(II) 的络合物；2）络合物与活化的硼酸发生金属转移反应生成Pd(II)的络合物；3）进行还 原-消除而生成产物和Pd(0)。
Suzuki偶联反应
影响因素：
1. 在整个Suzuki-coupling反应循环中，Pd(0)与卤代烃发生氧化-加成反应生成Pd(II) 的 络合物这一步被认为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 > Br >> Cl； 2. 反应基上若带有基团，则吸电子基团对氧化-加成的促进作用要比给电子基团强。在 Pd(II)的络合物的还原-消除得到偶联产品的步骤中，相对的速率为：芳基–芳基 > 芳基–烷 基 > 丙基–丙基 > 乙基–乙基 > 甲基–甲基；
(1) 简单的零价Pd(0)和Ni(0)的盐和磷的配合物，反应活性较低；
(2) 高活性的钯催化剂 ； (3) 高活性，可反复利用的催化剂 。
Suzuki偶联反应
科研应用：
+
+
Yu Chen*， J. Chem. Sic , Part A, DOI 10.1002/POLA
Suzuki偶联反应
科研应用：
优点：
1.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.硼试剂易于合成，稳定性好； 5.这类反应的无机副产物是无毒的且易于除去，可以保证其适用于实验室且可以用 于工业化生产。
-CHO、-COCH3、-COOC2H5、-OCH3、-CN、-NO2、-F等官能团。
O2N
二、过渡金属催化偶联反应
（1） Wurtz-Fittig反应：当卤代烷和卤代芳烃用金属钠处理 时，烷基和芳香烃基连在一起，得到烷基芳香烃。产率较高 ，副产物易除去。 例如：
Br Br(CH2)2CH3 Na Et2O Na Et2O H3C (CH2)2CH3 62-72% Br Br CH3I CH3 50%
Stille 偶联
定义： Pd催化下，有机锡和有机卤、三氟磺酸酯等之间的交叉偶联反应。
有机试剂为锡试剂 不含β-氢的卤代烃 氧气会使钯催化剂发生氧化，并导致有机锡化合物发生自身偶联 一般在无氧溶剂及惰性环境中进行 四(三苯基膦)合钯(0)是最常用的催化剂，其他催化剂包括PdCl2(PPh3)2、 PdCl2(MeCN)2等
5.Heck reaction（赫克反应）
6.其他
Suzuki偶联反应
定义：
碱的作用下钯催化的有机硼化物在卤代烃、磺酸酯等发生的交叉偶联 反应。
利用零价钯作催 化剂 金属试剂为硼试 剂
Suzuki偶联反应
Suzuki偶联反应具有条件温和、原料低毒性、易处理、高度的区域选择性、 立体选择性以及良好的官能团容忍性等优点受到人们的广泛关注。
基本概念
2010年诺贝尔得奖
基本概念
定义：是由两个有机化学单位（molecules）进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程，
包括自由基偶联反应、过渡金属催化偶联反应。狭义的偶联反应指涉及有机金属催化剂的 碳-碳键形成反应。
偶联反应又叫做偶连反应、耦联反应、氧化偶联。
交叉偶联：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)。
1979 Wittig Reaction, Georg Wittig(1897－1987) Germany, Herbert Charles Brown(1912－2004), America 2005 Olefin metathesis，Yves Chauvin (1930－)，France; Robert H. Grubbs(1942-), Richard Royce Schrock(1945－), America 2010 Heck Reaction, Negishi Reaction, Suzuki Reaction, Richard F. Heck, Eiichi Negishi, Akira Suzuki
偶联反应
报 告 人：樊菲、程红霞、刘柳 指导老师：陈彧 教授 报告时间：2013-10-10
概要
偶联反应基本概念
偶联反应基本类型
偶联反应基本应用
基本概念
历史上碳基的研究获得的6次诺贝尔奖：
•
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1912 Grignard Reaction，Victor Grignard(1871－1935), France
3. Suzuki反应中的碱也有很多选择，最常用的是碳酸钠。碱金属碳酸盐中，活性顺序 为： Cs2CO3 > K2CO3 > Na2CO3 > Li2CO3 。
Suzuki偶联反应
发展：
催化剂是这个反应最精髓的地方，也是最新最有挑战性的一个领域。
Suzuki 偶联反应的催化剂的发展经历过三个过程：
-CHO、-COCH3、-COOC2H5、-OCH3、-CN等官能团。
Stille 偶联
Stille偶联反应中两组分的组合
Stille 偶联
机理：
Pd(II)被当场还原成Pd(0)随后Pd(0)与卤代烃发生氧化加成生成中间体2，然后中间体 2的卤原子与RM中的R发生交换反应生成中间体3，中间体3发生还原反应生成交叉 偶联产物4和活性零价Pd,，从而开始新的催化循环。
O COOEt Na, PhCH3 OH
COOEt COOEt
OH Na, PhCH3 O
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：
PhN2
+
OCOCH3 + CH3
CuCl 37 C
o
H3C O
Ph
N2 2 CuCl + O O 35-45% O O
Stille 偶联
影响因素：
1.等当量的Cu(I)或Mn(II)盐可以提高反应的专一性及反应速率； 2.使用的卤代烃一般为氯、溴、碘代烃，以及乙烯基或芳基三氟甲磺酸酯。用三 时，加入少量的氯化锂可以活化氧化加成一步的产物，使反应速率加快； 氟甲磺 酸酯
3.烃基三丁基锡是最常用的有机锡原料。虽然烃基三甲基锡的反应性更强，但较大的毒性（约 前者的1000倍）限制了其应用。强极性溶剂（如六甲基磷酰胺、二甲基甲酰胺或二恶烷）可以 提高有机锡原料的活性； 4.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烷基时基本上不发生迁移，锡所连基团发生金属交换一步时的速率有如下顺序： 炔基 > 烯基 > 芳基 > 烯丙基 ～ 苄基 > α-烷氧基烃基 > 烃基。
1924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。 例如：
NaOH +
N2+Cl-
（3）Ullmann反应（联芳烃合成）：通常利用铜作为催化剂 , 催化卤代芳烃发生偶合反应生成联苯及其衍生物。芳香卤 化物与铜共热发生偶联反应。 该反应可用来合成许多对称/不对称的联芳基卤化合物。 芳环上的取代基除-OH、-NH2、CH3CONH-、-COOH等外， 一般对反应没有不良影响。现已发现，卤原子邻位的硝基可 促进反应的进行，R、RO基在所有位置都能促进反应。
1950 Diels-Alder Reaction, Otto Paul Hermann Diels (1876－ 1954), Kurt Alder(1902－1958), Germany
•
• • •
1963 Ziegler-Natta catalyst, Karl Waldemar Ziegler ( 1898 – 1973), Germany, Giulio Natta (1903 - 1979), Italy
Heck反应机理的规律，通常分为四步： （a）氧化加成（Oxidative addition）：RX (R为烯基或芳基， X=I > OTf > Br >> Cl)与Pd0L2的加成，形成PdⅡ配合物中间体； （b）配位插入 （Cordination-insertion）:烯键插入Pd-R键的 过程； （c）β-H的消除； （d）催化剂的再生：加碱催化使重新得到Pd0L2。