偶联反应-PPT
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Workshop-偶联反应
报 告 人：xx 报告时间：2016-06-18
2020/3/25
1
2010年诺贝尔化学奖
2020/3/25
2
偶联反应的基本概念
广义的偶联反应：是由两个分子（molecules）进行某种化学反应而得到一
个分子的过程，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：指涉及过度金属催化剂的碳-碳键形成反应。
R--R'
+ MXX'
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......
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
O CHO
Pd(PPh 3)4
+
ห้องสมุดไป่ตู้ArX
K3PO 4
DMF, 80℃
Ar CHO
2020/3/25
17
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
含有易水解的基团如酯基，又必须在有水条件下反应
解决措施：
缺点
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。
2020/3/25
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
2020/3/25
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
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)。
2020/3/25
10
Suzuki偶联优缺点
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。
一、如果底物本身含有甲酯，就将溶剂EtOH换成MeOH 二、先得到羧酸产物然后再酯化
2020/3/25
18
Suzuki偶联反应的应用
4.杂环芳基硼酸参与Suzuki偶联反应
5.烷基硼酸参与Suzuki偶联反应
2020/3/25
19
2、Heck反应
2020/3/25
20
Heck反应
定义 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
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。
2020/3/25
13
Suzuki偶联反应影响因素
1. 溶剂：在极性溶剂里此偶联反应的产率可以得到很大的
提高（DMSO≥ DMF > dioxane > toluene）。
2. 碱：KOAc是应用于这个反应最合适的碱，其他的如K3PO4
烯烃之间的偶联反应称为Heck反应
反应通式
特点： Heck反应具有很好的Trans选择性
2020/3/25
21
Heck反应机理
反应共分四步：（a）氧化加成（Oxidative addition）: RX (R 为烯基或 芳基，X=I > TfO > Br >> Cl)与Pd(0)L2 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Pd(0)L2。
偶 联 反 应
2020/3/25
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)。
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)。
3
偶联反应通式
R'-X Substrate
+ R-MX'
Catalyst (Ni or Pd
相对的速率为：aryl–aryl > alkyl–aryl > n-propyl–npropyl > ethyl–ethyl > methyl–methyl
2020/3/25
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。
或K2CO3这些碱性略强的碱会进一步使原料芳基卤发生自偶联反 应的结果。
3. 催化剂：一般反应来说，Pd(dppf)Cl2一般可以得到很
好的结果，有些反应还需要另外一些高催化活性的配体的参与， 它们具有的共性就是电负性较强和空间位阻大
4.底物：卤代芳烃中离去集团的相对活性有如下特征：I -
> OTf - > Br - >> Cl -
2020/3/25
22
Heck反应分类 Heck反应可以分为分子间反应和分子内反应
2020/3/25
23
分子内Heck反应
1.生成烯基取代的反应
Danishefsky 将其应用到全合成Taxol上
2020/3/25
4
偶联反应机理
2020/3/25
5
偶联反应类型
2020/3/25
6
偶联反应类型
2020/3/25
7
1、Suzuki偶联
2020/3/25
8
Suzuki偶联
定义 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
反应通式
2020/3/25
9
Suzuki偶联机理
1.普通体系Suzuki偶联反应
2020/3/25
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：
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
2020/3/25
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
报 告 人：xx 报告时间：2016-06-18
2020/3/25
1
2010年诺贝尔化学奖
2020/3/25
2
偶联反应的基本概念
广义的偶联反应：是由两个分子（molecules）进行某种化学反应而得到一
个分子的过程，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：指涉及过度金属催化剂的碳-碳键形成反应。
R--R'
+ MXX'
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......
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
O CHO
Pd(PPh 3)4
+
ห้องสมุดไป่ตู้ArX
K3PO 4
DMF, 80℃
Ar CHO
2020/3/25
17
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
含有易水解的基团如酯基，又必须在有水条件下反应
解决措施：
缺点
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。
2020/3/25
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
2020/3/25
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
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)。
2020/3/25
10
Suzuki偶联优缺点
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。
一、如果底物本身含有甲酯，就将溶剂EtOH换成MeOH 二、先得到羧酸产物然后再酯化
2020/3/25
18
Suzuki偶联反应的应用
4.杂环芳基硼酸参与Suzuki偶联反应
5.烷基硼酸参与Suzuki偶联反应
2020/3/25
19
2、Heck反应
2020/3/25
20
Heck反应
定义 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
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。
2020/3/25
13
Suzuki偶联反应影响因素
1. 溶剂：在极性溶剂里此偶联反应的产率可以得到很大的
提高（DMSO≥ DMF > dioxane > toluene）。
2. 碱：KOAc是应用于这个反应最合适的碱，其他的如K3PO4
烯烃之间的偶联反应称为Heck反应
反应通式
特点： Heck反应具有很好的Trans选择性
2020/3/25
21
Heck反应机理
反应共分四步：（a）氧化加成（Oxidative addition）: RX (R 为烯基或 芳基，X=I > TfO > Br >> Cl)与Pd(0)L2 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Pd(0)L2。
偶 联 反 应
2020/3/25
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)。
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)。
3
偶联反应通式
R'-X Substrate
+ R-MX'
Catalyst (Ni or Pd
相对的速率为：aryl–aryl > alkyl–aryl > n-propyl–npropyl > ethyl–ethyl > methyl–methyl
2020/3/25
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。
或K2CO3这些碱性略强的碱会进一步使原料芳基卤发生自偶联反 应的结果。
3. 催化剂：一般反应来说，Pd(dppf)Cl2一般可以得到很
好的结果，有些反应还需要另外一些高催化活性的配体的参与， 它们具有的共性就是电负性较强和空间位阻大
4.底物：卤代芳烃中离去集团的相对活性有如下特征：I -
> OTf - > Br - >> Cl -
2020/3/25
22
Heck反应分类 Heck反应可以分为分子间反应和分子内反应
2020/3/25
23
分子内Heck反应
1.生成烯基取代的反应
Danishefsky 将其应用到全合成Taxol上
2020/3/25
4
偶联反应机理
2020/3/25
5
偶联反应类型
2020/3/25
6
偶联反应类型
2020/3/25
7
1、Suzuki偶联
2020/3/25
8
Suzuki偶联
定义 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
反应通式
2020/3/25
9
Suzuki偶联机理
1.普通体系Suzuki偶联反应
2020/3/25
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：
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
2020/3/25
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