清華大學(xué)有元素機化學(xué)七交叉偶聯(lián)反應(yīng)

清華大學(xué)有元素機化學(xué)七交叉偶聯(lián)反應(yīng)第1頁/共23頁交叉偶聯(lián)反應(yīng)定義

在過渡金屬配合物的催化下，RX與非過渡金屬有機化合物R'M'形成碳－碳鍵（R－R'）的反應(yīng)。X=I,Br,Cl,OTf……M=Pd,Ni,Fe,Rh……M=Mg,B,Sn,Zn……

交叉偶聯(lián)反應(yīng)的效率高、選擇性好、反應(yīng)條件溫和，是現(xiàn)代有機合成有效手段。第2頁/共23頁7.1Kumada偶聯(lián)反應(yīng)Kumada偶聯(lián)反應(yīng)是在鎳配合物催化下，Grignard試劑與鹵代烴之間的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。Kumada1972首次報道反應(yīng)常用的催化劑:雙齒膦配位的鎳有機配合物反應(yīng)底物：鹵代芳烴、乙烯基鹵代烴和烷基、芳基Grignard試劑第3頁/共23頁Kumada偶聯(lián)反應(yīng)機理(0)Grignard試劑對鎳有機配合物的Ni-X鍵烴化,還原消除,生成Ni0(1)Ni0

配合物與鹵代烴發(fā)生氧化加成，生成Ni(II)(2)Grignard試劑對新生成的Ni(II)配合物的Ni-X鍵烴化(3)還原消除生成偶聯(lián)產(chǎn)物與Ni0第4頁/共23頁7.2Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)在零價鈀配合物作用下，鹵代烴與有機硼酸的交叉偶聯(lián)反應(yīng)。優(yōu)點：有機硼酸穩(wěn)定、無毒、經(jīng)濟易得；反應(yīng)條件溫和、官能團兼容性好；空間位阻影響不大、產(chǎn)率高、選擇性好。Suzuki和Miyaura1971報道第5頁/共23頁Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)催化劑*早年,單齒膦配位的零價鈀配合物，如P(PPh3)4*環(huán)鈀配合物*鰲合鈀配合物第6頁/共23頁Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)底物堿在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中的作用不加堿Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)不能進(jìn)行，常用的堿包括：無機堿如碳酸鉀、碳酸銫、磷酸鉀、氟化鉀、氫氧化鉀等；有機堿如胺、醇鈉。有機硼酸：芳基硼酸、烯基硼酸、炔基硼酸烷基硼酸活性較低。鹵代烴：芳基、烯基三氟甲磺酸酯、磺酸酯。第7頁/共23頁Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)機理第8頁/共23頁7.3Stille偶聯(lián)反應(yīng)Stille反應(yīng)被定義為在Pd催化下,有機錫試劑與有機親電試劑之間的交叉偶聯(lián)反應(yīng).R1一般是不飽和基團，但有時也可以是烷基；R2一般是不能轉(zhuǎn)移的基團，例如：甲基和丁基等.親電試劑一般是鹵化物，例如：I、Br、Cl和磺酸酯等:烯基、芳基和雜環(huán)鹵化物烯丙基、芐基和炔丙基鹵化物酰氯烷基鹵化物第9頁/共23頁特點：*有機錫試劑對空氣和水不敏感，可以被方便的純化和儲存；*Stille反應(yīng)本身對空氣和水也不敏感，有時微量的水和空氣甚至還可以促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行；*反應(yīng)選擇性好和對底物的兼容性強，通常不與其它官能團發(fā)生反應(yīng)，因此可以省略許多保護(hù)步驟；*Stille反應(yīng)的產(chǎn)物是錫鹽，分離相對容易。第10頁/共23頁Stille偶聯(lián)反應(yīng)機理第11頁/共23頁7.4Negishi偶聯(lián)反應(yīng)

在零價鎳、鈀配合物催化下，鋁、鋅、鋯有機化合物與鹵代烴、三氟甲磺酸酯等之間的偶聯(lián)反應(yīng)。*Negishi偶聯(lián)反應(yīng)添加劑研究結(jié)果證實：CdCl2、TiCl4、SnCl4、InI3、InCl3等都有效；其中InCl3最有效第12頁/共23頁*Negishi偶聯(lián)反應(yīng)底物鋁、鋅、鋯有機化合物對空氣敏感，操作比較麻煩，故應(yīng)用較少。OL,2003,5,423第13頁/共23頁*Negishi偶聯(lián)反應(yīng)選擇性

鋁、鋅、鋯有機化合物在Negishi偶聯(lián)反應(yīng)中，都不會與鹵代烴發(fā)生烴基交換，也不會與酮、酯、酰胺的羰基發(fā)生加成反應(yīng)而導(dǎo)致選擇性行下降，故該反應(yīng)的官能團兼容性好。在合成多個不飽和鍵分子時,Negishi偶聯(lián)反應(yīng)顯示出其獨到之處。第14頁/共23頁7.5Sonogashira偶聯(lián)反應(yīng)經(jīng)典反應(yīng)：L=PhP3，base=amine*Pd是昂貴金屬*末端炔烴的投入一般是過量的*在催化體系中用于吸收鹵化氫的有機胺的毒性大且污染環(huán)境*對水和氧氣很敏感，需要使用惰性氣體和干燥溶劑第15頁/共23頁反應(yīng)機理催化體系的改進(jìn)配體改進(jìn)無CuI（Copper-Free）條件的實現(xiàn)無Pd（Palladium-Free）條件的實現(xiàn)?????無配體（Ligand-Free）條件的實現(xiàn)第16頁/共23頁反應(yīng)環(huán)境的改進(jìn)毒性大，污染環(huán)境用于吸收反應(yīng)產(chǎn)生的鹵化氫經(jīng)典反應(yīng)采用有機胺現(xiàn)常用無機離子型堿試劑（如K2CO3,Na2CO3,CsCO3等）第17頁/共23頁二價過渡金屬有機化合物還原方式,以Pd(OAc)2：*配體還原膦配體起還原基作用三乙胺做為還原劑配體交換配體交換第18頁/共23頁*非過渡金屬有機化合物還原第19頁/共23頁*原料不飽和烴還原Heck反應(yīng)中的原料烯烴也能將二價鈀還原第20頁/共23頁7.6Heck反應(yīng)第21頁