（有机化学专业论文）胺促进过渡金属钯催化的suzuki交叉偶联反应研究.pdf

摘要 过渡金属催化的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应是构建碳一碳键的 重要合成方法。近年来，有机合成工作者们为完善和优化 s u z u k i - m i y a u r a 反应的条件进行了不懈地努力，取得了许多突破性的 成果。本论文主要研究了胺作为配体在过渡金属钯催化 s u z u k i - m i y a u r a 反应中的应用。 在许多具有生物活性的天然产物中六元环是重要的具有生理学 特性的结构单元。科学工作者不断研究和开发了一些高效、高选择性 的合成六元环的方法，其中一个最有影响的方法是过渡金属催化的环 化反应。本论文也论述了p d c h ( m e c n ) 2 c u c i j p e g - 4 0 0 催化体系对 未活化烯的环化反应。 1 研究了p d ( o a c ) 2 d a b c o ( 1 , 4 二胺- - - g 2 2 2 】辛烷) 为催化体 系催化s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应的适用范围及其局限性。实验结 果表明溶剂是影响反应进行的关键因素之一。在p d ( o a e ) - d d a b c o 催化体系中，以d m f 作溶剂，溴代芳烃和氯代芳烃很容易与芳基硼 酸生成联芳烃产物，都能得到较高的产率。而且，溴代芳烃与芳基硼 酸的反应在较温和的条件下就能进行。 2 p d ( o a ( h n , l q 一二甲基一亚乙基二胺是一种有效的催化体系可 以应用于各种苄基氯代物和芳基酰氯化物的s u z u k i 交叉偶联反应。实验 结果表明，p d ( o a c ) 2 与n , n 一二甲基一亚乙基二胺配合可以有效催化 带各种取代基的苄基氯代物和芳基酰氯化物的s t - t - t - t - t - t - t - t - t - t 训d 交叉偶联反应。 i 3 研究了p d c l 2 ( m e c n ) 2 催化的烯基卢一酮酯、烯基卢一酮酰胺 分子内环化反应，发现p e g - 4 0 0 ( 聚乙二醇- 4 0 0 ) 是其反应的高效介 质。我们偶然发现，在p e g - 4 0 0 介质中无需加m e 3 s i c l 和l n ( o t f ) 3 来促进烯基伊酮酯和烯基声一酮酰胺的转化。实验结果显示c u c l 2 能 够显著促进该反应的发生。在由p d c l 2 c m e c - n ) 2 、c u c l 2 和p e g - 4 0 0 组成的体系中，一系列烯基伊酮酯、伊酮酰胺能够选择性的进行分子 内环化形成六元环，得到较好的产率。而且， p d c l 2 ( m e c n ) 2 c u c l 2 p e g - 4 0 0 催化体系可循环使用，重复五次催化剂 未见失活。 关键词：钯，氯化铜，1 , 4 一二胺一二环【2 2 2 】辛烷，n n 。二甲基一亚乙 基二胺，聚乙二醇一4 0 0 ，s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶合反应，分子内环化 反应。 a b s t r a c t t r a n s i t i o nm e t a l s c a t a l y z e ds u z u k i - m i y a u r ar e a c t i o ni sa l li m p o r t a n t m e t h o df o r t h ef o r m a t i o no f t h ec a r b o n - c a r b o nb o n d si no r g a n i cs y n t h e s i s r e c e n t l y , c o n s i d e r a b l ee f f o r t sw e r ed e v o t e dt oo p t i m i z et h er e a c t i o n c o n d i t i o n sf o rt h ep a l l a d i u ms u z u k i - m i y a u r ar e a c t i o nb yt h ec h e m i s t r i e s t h ec o n t e n t so ft h i sd i s s e r t a t i o nm a i n l yd i s c u s s e dt h eu s eo fa m i n e s 邪 l i g a n d sf o rt h ep a l l a d i u m - c a t a l y z e dt h es u z u k i - m i y a u r ar e a c t i o n s s i x - t oe i g l l t - m e m b e r e d - r i n gc a r b o c y c l e sa l ec o m l n o ns t r u c t u r a l u n i t so f b i o l o g i c a l l yi m p o r t a n tn a t u r a lp r o d u c t s a l t h o u g hm a n ym e t h o d s h a v eb e e nd e v e l o p e df o rt h es y n t h e s i so ft h e s ec a r b o c y c l i cc o m p o u n d s ， t r a n s i t i o nm e t a lc a t a l y z e dc y c l i z a t i o ni sc o n s i d e r e dt ob eo n eo ft h em o s t e f f e a i v es t r a t e g i e s h e r e i n , t h ec o n t e n t so ft h i sd i s s e r t a t i o na l s od i s c u s s e d p d c h ( m e c n ) 2 c u c l 2 p e g - 4 0 0 - e a t a l y z e d i n t r a m o l e c u l 越 c y c l i z a t i o n r e a c t i o no f u n a e t i v e da l k e n e 1 t h e s c o p e a n dl i m i t a t i o n so ft h e p d ( o a c ) d d a b c o ( 1 ，4 - d i a z a - b i c y c l o 2 2 2 o e t a n e ) - e a t a l y z e ds u z u k i - m i y a n r a c t o s s c o u p l i n gr e a c t i o n sh a v eb e e nd e m o n s t r a t e d t h er e s u l t ss h o w e d t h a te f f e c to fs o l v e n th a saf u n d a m e n t a li n f l u e n c eo nt h er e a c t i o n i nt h e p r e s e n c eo f p d ( o a c ) 2a n dd a b c o ，b o t ha l y lb r o m i d e sa n da r y lc h l o r i d e s ， a l lw o r kw e l lw i t ha l y l b o r o n i ca c i d st of o r mb i a r y l s ，h e t e r o a l y l - a l y l sa n d b i h e t e r o a l y l si nm o d e r a t et oe x c e l l e n ty i e l d su s i n gd m f t h es o l v e n t i n a d d i t i o n ，t h er e a c t i o n so fa r y lb r o m i d e sw e r ec o n d u c t e du n d e rr e l a t i v e l y m i l dc o n d i t i o n s 2 t h ec o m b i n a t i o no f p d ( o a c ) 2a n dn n 7 - d i m e t h y le t h e n e y ld i a m i n e w a so b s e r v e da sa ne f f i c i e n t c a t a l y t i cs y s t e m f o r t h es u z u k i c r o s s - c o u p l i n gr e a c t i o n i nt h ep r e s e n c eo fp d ( o a c ) 2a n dn n 7 - d i m e t h y l e t h e n e y ld i a m i n e ，an u m b e ro f b e n z y lc h l o r i d e sa n da c e t y lc h l o r i d e sw e r e c o u p l e de f f i c i e n t l yw i t hv a r i o u sa r y l b o r o n i ca c i di ng o o dt oe x c e l l e n t y i e l d s 3 p e g - 4 0 0 【p o l y ( e t h y l e n eg l y c o l - 4 0 0 ) 】w a sf o u n da sa ne f f e c t i v e m e d i u mf o rt h e p d c l 2 ( m c c n ) 2 - c a t a l y z e d i n t r a m o l e c u l a rc y c l i z a t i o n r e a c t i o no fa l k e n y lf l - k e t oe s t e r sa n da m i d e s w ef o u n da c c i d e n t a l l yt h a t n oa d d i t i v e ss u c ha sm e 3 s i c ia n dl n ( o t f ) 3w e r er e q u i r e df o rt h e c o m p l e t ec o n v e r s i o no fa l k e n y lf l - - k e t oe s t e r si np e g - 4 0 0 t h er e s u l t s a l s os h o w e dt h a tc u c hc o u l dp r o m o t et h er e a c t i o n i nt h ep r e s e n c eo f p d c h ( m e c n ) 2 ，c u c h ，a n dp e g - 4 0 0 ，v a r i o u sa l k e n y l 肚e t oe s t e r sa n d a m i d e su n d e r w e n ts e l e c t i v ec y c l i z a t i o nr e a c t i o nt og i v e9 0 0 dt oe x c e l l e n t y i e l d so ft h ed e s k e ds i x - m e m b e r e d - r i n gc a r b o c y c l e s f u r t h e r m o r e ，t h e p d c h ( m e c n ) f f c u c l 2 p e g - 4 0 0s y s t e mc o u l db er e c y c l e da n dr e u s e df i v e t i m e sw i t h o u ta n yl o s so f c a t a l y t i ca c t i v i t y k e yw o r d s ：p a l l a d i u m ，c u c h ，d a b c o ，nn - d i m e t h y le t h e n e y l d i a m i n e ，t h es u z u k i - m i y a u r ac r o s s - c o u p l i n gr e a c t i o n , i n t r a m o l e c u l a r c y c l i z a t i o nr e a c t i o n i v 湖南师范大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外，本论 文不合任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人， 完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：身堋棚2 0 0 7 年月 日 湖南师范大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 ， 1 ，保密口，在年解密后适用本授权书 2 、不保密臼。 ( 请在以上相应方框内打“ ”) 作者签名：身姗日期：2 0 0 7 年月日 导师签名：缈日期：2 0 0 7 年 月 日 胺促进过渡金属钯催化的s u z u k i - m i y a m a 交叉偶联反应的研究 引言 1 ，s u z u k i m i y a u m 交叉偶联反应 s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应通常是指过渡金属钯催化有机亲电 试剂卤代烃和假卤代烃( 如：含三氟苯磺酸基的化合物) 与有机硼化合 物之间的反应，它们是构建c - c 键的重要合成方法。s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应具许多有优点：反应条件比较温和，原料来源广泛且容 易制备，并且区域选择性和立体选择性好：同时，由于该反应的副产 物一般是无毒或低毒无机硼酸，对环境友好。因此，s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应不但适合于实验室的合成。也适合于工业化有机合成和 药物合成。 未活化的烯的分子内环化 在有机合成中，稳定的碳亲核试剂对含有吸电子的取代基的烯烃 区域选择性地发生分子内环化反应的关键是形成c - c 键。而 p d c h ( m e c n h 催化烯基1 ，3 - 二酮、烯基伊酮酯和烯基步酮酰胺未活化 烯的环化加成反应，在温和的条件下成功合成生物学上的天然产物里 普遍含有的六、七和八元环结构单元。这为有机合成和天然产物合成 构建六、七和八元环的普遍结构单元提供了一种优秀的合成方法。 3 我们工作的目的与意义 目前广泛使用膦配体促进钯催化s u z u k i 反应，由于膦配体本身具 有一定的局限性，因此我们一直致力于寻找一些优良的氮配体来代替 膦配体。我们工作的目的在于寻找廉价的配体胺如：d a b c o ( 1 。4 二 1 硕士学位论文 胺二环【2 2 2 】辛烷) 和n , l q7 二甲基亚乙基二胺作为过渡金属钯的配 体。胺配体本身具有的优点如下：它的毒性小，对空气和水稳定，容 易操作且对一些偶合反应表现出优良的催化活性。为了满足重复使用 和对环境友好的要求，我们也开发一种催化体系：p d c l 2 - ) z 、 c u c h 和p e g - 4 0 0 体系，该体系能高效、选择性地催化烯基声一酮酯、声 一酮酰胺的环化合成2 一取代基的环己酮，而且p d c l 2 ( m e c n ) 2 c u c l 2 p e g - 4 0 0 体系能重复五次催化剂未见失活。 胺促进过渡金属钯催化的s u z u k i - m i y a m a 交叉儡联反应的研究 第一部分过渡金属钯催化的s u z u k i m i y a u r a 交叉偶 联反应的研究 s e c t i o nit r a n s i t i o nm e t a lp a l l a d i u m - c a t a l y z e d s u z u k i - m i y a u r ac r o s s - c o u p l i n gr e a c t i o n s 第l 章s u z u k i m i y a u r a 交叉偶联反应研究的新进展 c h a p t e r1r e c e n tp r o g r e s si nt h es u z u k i - m i y a u r a c r o s s c o u p l i n gr e a c t i o n s 1 1 前言 有机硼化合物与芳香卤代烃或苄基卤代烃的s u z u k i - m i y a u r a 反 应在有机合成中常应用于构建新的c c 键1 弓8 ，1 1 1 。s u z u k i - m i y a u r a 交 叉偶联反应反应条件温和，底物有机硼化合物来源广泛且容易制备， 并且该反应对底物中官能团和反应物结构具有很宽广的适用范围。由 于该反应产生的副产物无毒且很容易从体系中除去，所以 s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应不仅常应用于实验室的有机合成，而且 也广泛应用于大规模的药物合成和工业上的有机合成【6 l o 本章将对钯 催化的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应作简单综述。 1 2s u z u k - m i y a u r a 交叉偶联反应 1 2 1 膦钯催化剂催化s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应 由于催化s u z u k i - m i y a u r a 反应的活性钯必需是p d c o ) ，而在反应过 程中p d ( o ) 非常容易团聚而失活，从而使反应无法继续进行，所以该 反应中常需要加入配体来稳定和活化钯。而这些配体最常用的是膦配 体。 硕士学位论文 k o r e n a g a 等利用p 3 作配体，用氟盐和a 9 2 0 作助催化剂( 式 1 - 1 ) 【刀，能很好地促进钯催化五氟苯基溴的s l l z u k i 反应；s a b 咖a 等用 p d ( o a c ) 2 p p h 3 催化苄基卤代物的s l l z u k i 反应，催化效果很好( 式1 2 ) 【蚋。 + r 口慨筹 u p t o9 9 r x = c ia x n + dq b r 删2 嚣p d ( o a c ) z p p h 3 a 一，3 a ，伸， c 旬r 1 + q 删p l i g a n d ( 0 2m 0 1 ) r ： u g a n d 卧、n - n - n 双 埘p r 2 a t = p h 1 - n p 。2 - o m e p h r 2 = p h c y 。t b u t b u c h w a l d 等用p d ( o a c h 配体催化s u z u k i m i y a u r a 交叉偶联反 应，对于低活性的、高位阻的芳基氯代物与低活性的、高位阻的芳基 硼酸发生偶联反应也能得到较高产率( 式1 - 4 ) 1 0 1 。 p d o a c ) 2 ( 1m 0 1 ) l i g a n d ( 2m 0 1 ) a 一划+ a b ( 伽2 瓦葡而万而百一a 一枰0 - 4 ) 含氮、氧和硫的杂芳基卤代物( 特别是杂环芳基氯代物和杂环芳 胺促进过渡金属钯催化的s u z u k i - m i y a m a 交叉偶联反应的研究 基氟代物) 以及含氮、氧和硫杂环芳基硼酸的反应活性低，一般认为 它们的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应非常困难。然而，一些聚合物、 生物活性化合物、配体、多种材料和药物都含有杂环芳基单元，所以 构建含有杂环芳基结构的化合物是许多化学工作者研究的课题。 b a c h w a l d 等用p d 2 d b 叫配体和p d ( o a c ) 2 配体催化体系，催化杂环芳 基氯代物的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应，结果得到了较好的产率( 式 1 5 ) t 1 1 1 。 p d 2 d b a 3o rp d ( o a o ) 2 ， ( h e t e r o a r y l ) 1 - b ( o h ) 2 + ( h e t e r o a l ，1 ) 2 一h a l i d e h a 蚵e = b l c i l i g a n d1o r 2 ( 1 ：2 ) n - b u t a n 0 1 1 0 0 岫删m 论伊p r q 协 啪寺幽苫y ( h e t e r o a r y l ) 1 - ( h e t e r o a r y 0 2 7 9 - 9 9 ( 1 - 5 ) 1 2 由于氟代芳烃中c f 键键能很高，氟代芳烃与p d ( 0 ) 发生氧化加 成显得特别困难，所以钯催化此类化合物的s u z u k i m i y a u r a 交叉偶联 反应通常很难进行。但w i d d o w s o n 等在d m e 中用m e 3 p p d 2 ( d b a ) 3 催 化体系催化氟代芳烃顺利地发生s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应( 式 1 - 6 ) 0 2 1 。 一q b 心r 意罂筹辍聃r 3 ( 瀹。d m e ，r e f l u x 1 5h x r 2 对于具有伊氢的卤代烷基化合物，由于其在与p d ( o ) 发生氧化加 成之后发生卢- 氢的消除比烷基的迁移更容易，所以结果得到产物是烯 的衍生物，而不是所需要的交叉偶联产物。但f u 等使用 p d ( o a c ) 2 p c y 3 i k 3 p 0 4 i - 1 2 0 催化体系能有效地催化具有伊氢的烷基溴 硕士学位论文 与烷基硼及烯基硼化物的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应，在室温的条 件下，反应的选择性好，产率也较高( 式1 7 ) t 1 3 】。 ，卜d e c p v 雷+ ”b n “v 州“ 4t 0 0 1 p d ( o a c ) 2 8m 0 1 l i g a n d _ _ _ _ _ - 。- _ 。_ _ 。_ _ _ _ _ 。 k 3 p 0 4 h 2 0 t h f r l 1 2 2 含氮配体促进的钯催化s u z u k i - m i y a u r a 反应 虽然现在的研究发现膦配体钯催化s u z u k i m i y a u r a 反应具有非 常优良的催化性能。但由于膦配体一般具有较高的毒性，对环境不友 好，在空气中不稳定以及价格昂贵等局限性，所以近年来化学工作者 们开始寻找合适的氮配体来催化该反应【悼1 7 1 。 n i c o l a s 等使用含氮杂环卡宾( n h c ) 钯催化剂催化活化和非活化 的芳基氯代物s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应合成联苯及其衍生物，反 应条件温和、速度快而且产率很高( 图1 1 ) 【i s 。 r 2 b q 嚣p r p d ( c i n ) c ir 2 9x = 研a n d c i q i a u e ，h u n t n 。y 1 r 1 、夕，c l i p r p d ( c i n ) c l ：p d c l 2 了 三广一 “r n v n 、r 2 r 1 = p hr 2 = 图1 - 1 r 砒血等用一种容易制备的含氮杂环卡宾( n h c ) 钯催化剂催化高 位阻的芳基氯代物、苄基氯代物和烯丙基氯代物与苯硼酸或高位阻的 苯硼酸的s u z u k i m y a m 交叉偶联反应，在温和的条件下在较短的 时间内得到高产率的目标产物( 式1 8 ) 1 9 】。 胺促进过渡金属钯催化的s t t z u k - m i y a u r a 交叉儡联反应的研究 阳+咖( o h ) 2 试瀚蒿 ( 1 栅 竺赢恐舭n h 苍、弋求 我i f p b 组发现了一种廉价、高效、稳定且结构简单的含氮的配体 d a b c o ，它与p d ( o a c ) 2 形成一种高效的催化体系，催化不同的碘代 芳烃和溴代芳烃的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应，t o n s 非常高，碘 代苯与苯硼酸的t o n s 达到9 5 0 0 0 0 ( 式1 9 ) 【2 0 】。 m e o _ x + 囝忡h ) 2 3 t 0 0 1 p d ( ，o a c ) 2 , d a b c om e o 卜c 鼬i ，b r 1 1 0 ? 4 “t o n s ：u p t o 9 6 0 0 0 0 0 。牿 我们小组接着又发现p d ( o a c ) z d a b c o 催化体系在溶剂 p e g - 4 0 0 ( 聚7 , - - 醇) 中对s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应具有更好的催 化性能，特别是在p e g - 4 0 0 中加入助剂t b a b 时4 硝基氯代苯与苯 硼酸反应产率增加到9 2 ，并且该催化剂重复使用5 次后仍然具有 较好催化效果( 式1 1 0 ) 1 2 1 1 。 r 9 xr g 冲 x 2 i 。b r n 2 t o n s ：u pr o o 咖 1 2 3s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应在复杂有机合成中的应用 钯催化的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应温和的反应条件给复杂 分子的合成带来了很多的便利。如：具生物学特征的天然产物 m a f i n o m y c i n a - d z 2 它们的价值就在于具有抗生物活性可以抑制癌 细胞的繁殖。n i c o l a o u 等在m a r i n o m y c i n ( a - c ) 结构复杂的分子合成 硕士学位论文 中应用s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应能得到较高的转化率，且在转化 过程中能保持分子的构型。其中通过s u z u k i - m i y a u r a 反应使两个部分 顺利地完成对接，产率为7 2 ( 图1 - 2 ) t 2 3 1 。 掣 o h 1 ：m a d n o r a y c i na ( t f a r l s 8 。t r a n s f 9 ) 2 ：m a r i n o m y c i nb ( c = j s 8 , 9 , e i s a 8 ，9 ) 3 ：m a r t n o m y d nc ：( t r a n s a s , 9 , c i s a 8 1 图1 2 z h u 等合成一种i 扫h e l y n c k 等分离的二级代谢物r p - 6 6 4 5 3 ，常用来 治疗老年性痴呆症和帕金森氏病 2 4 a l 。通常认为运用分子内s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应关闭第二个大环是很困难的，但z h u 等成功地运 用分子内s u z u k i - m i y a u r a 侣 合反应实现了第二个大环的闭合，得到 4 0 e 目l - - ? r 体构型的产物( 图1 - 3 ) 【2 4 b l 。 r a 胺促进过渡金属钯健化的s u z , j l d - m j y a u a a 交叉得联反应的研究 r p - 6 6 4 5 3 图1 - 3 z h u 等用一种简洁、高效的方法合成了具有有效的抗革兰氏阳性 的活性二羰基联苯霉菌素b ，在微波辅助下的s u z u k i - m i y a u r a 反应实现 了十五员大环的分予内的闭合，产率可达5 0 ( 图1 4 ) f 2 5 】。 t o l u e n e - h 2 0 ( 5 1 ) t b a b 1 1 0 抛潞p d 二羰基联苯霉菌素b 图1 - 4 1 3 结论 s u z u k i 反应是有机硼化合物如：芳基或烯基硼酸、硼酸酯、硼烷 9 蕃 搬遂 缉。 颈士学位论文 进行的交叉偶合反应。s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应广泛应用于新的 碳一碳键的形成。该反应的的优越性在于反应条件温和，能够适应复 杂结构的底物，反应的选择性和产率普遍都很高且由于主要的副产物 为无机物，产物的分离纯化过程很简单。值得特别强调的一点是，该 反应在使用有机硼化合物特别是使用硼酸类化合物时得到的副产物 是无毒的硼酸。 胺促进过渡金晨钯催化的s l 瞄l k i 枷i 明交叉儡联反应的研究 第2 章p d ( o a c ) 2 d a b c o 在d m f 中催化的s u z u l d - m i y a u r a 交叉偶联反应 c h a p t e r 2p d ( o a c ) e d a b c o c a t a l y z e ds u z u k i - m i y a u r a c r o s s - c o u p l i n gr e a c t i o ni nd m f 2 1 前言 s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应就是芳基卤代物和有机硼的交叉偶 联反应，钯催化的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应是形成c - c 键特别合 成联芳基化合物的一种普遍而实用的反应 2 6 - 3 2 1 。化学工作者努力寻找 s u z u k i - m i y a u r a 反应的高效且具有优良选择性的催化体系。然而，许 多催化体系只能适用于碘代芳烃和溴代芳烃【2 刀。近年来，氯代芳烃在 这些方面的转化引起化学工作者的广泛的兴趣且取得了一定的成效， 一些有效催化体系已经能实现氯代芳烃的偶联【2 他9 】。在这些过程中， 关键是运用一些具有空间位阻和给电子的配体，这类配体适用于那些 很难发生转化的底物，一个典型的例子是使用一些大体积的三烷基 磷。然而这些膦配体因为在空气中不稳定易氧化且价格昂贵。所以这 些膦配体在有机合成中的广泛应用受到了很大的限制。不久前我们实 验室已经报道了一种配体d a b c o ( 1 ，4 一二胺一二环【2 2 2 j 辛烷) ，对于钯 催化的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应来说它是一种廉价、稳定、高效 的配体【3 。我们仔细核查以前得到的一些结论发现我们研发的催化 体系溶剂是影响其催化性能的关键因素之一。在丙酮中加入p d ( o a c h 和d a b c 0 。只有碘代芳烃和溴代芳烃与芳基硼酸能较好地反应，当 1 1 硕士学位论文 用p e g - 4 0 0 t 3 1 6 i i 或h 2 0 3 1 c 】作溶剂该体系能适用于一些较高活性的芳 基氯代物，而且当在p e g - 4 0 0 中加入助剂，r b a b ( 四丁基溴化胺) 时低 活性的芳基氯代物能顺利地反应且得到较好的产率。这些结果促使我 们继续不断地努力去寻找更优秀的p d ( o a c ) 2 d a b c o 催化 s u z u k i m i y a u r a 交叉偶联反应的催化体系 2 v l ，结果发现用d m f 作溶 剂时能用氯代芳烃构建联芳基、芳基杂环芳基和杂环芳基杂环芳基 化合物，而且在d m f 中溴代芳烃能在较温和的条件下顺利地反应。 以下将详细讨论这种合成方法的研究结果。 + a r * - - b ( o h ) 2 鼍裂器la t - - a t ( 2 - 1 ) a r 。a t 2a r y l ，h 吼e m a w i x = b r , c l 2 2 实验 2 2 1 原料和仪器 反应底物：对硝基氯苯，对乙酰基氯苯，氯苯，3 ，5 二甲基氯苯， 2 氯甲苯，对甲氧基氯苯，2 ，4 二甲氧基氯苯，1 碘癸烷，对硝基溴 苯，对乙酰基溴苯，溴苯，对溴甲苯，3 ，5 二甲基溴苯，对甲氧基溴 苯，2 溴吡啶，3 溴吡啶，2 甲氧基5 溴吡啶，3 溴喹啉，5 溴嘧啶， 2 溴吡秦，2 溴噻吩，2 氯吡啶。 催化剂和配体：p d ( o a c ) 2 ，d a b c o 。 碱和溶剂：k 2 c 0 3 ，c s 2 c 0 3 ，k o h ，d m f ，p e g - 4 0 0 ，丙酮，二 氧六环，乙醇，h 2 0 。 所用试剂均为分析纯。 仪器：上海海欣g c - 9 5 0 型气相色谱仪，v a r i a n - 4 0 0 型4 0 0m h z 胺促进过渡金属钯催化的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应的研究 或b r u k e rd p x - 3 0 0 型3 0 0m h z 核磁共振仪，紫外灯( 2 5 4r i m ) 。 2 2 2 分析测试条件 产物组成分析用上海海欣色谱仪器有限公司的g c - 9 5 0 型气相色 谱仪，色谱柱：v 1 7 0 10 2 m mx 2 5 m ，柱温：7 5 。c ( 保持5 m i n ) 然 后程序升温到2 1 0 。c ，程序升温：1 0o c m i n ，汽化室：2 7 0o c ，氢 焰离子检测器：3 0 0 。c ，进样0 2 皿，载气为氮气。数据由h p 3 3 9 4 积分仪处理。 所有1 h 和1 3 c 胍谱由v a r i a n - 4 0 0 型4 0 0m h z 或b r u k e r d p x - 3 0 0 型3 0 0m h z 核磁共振仪测定，内标为t i v f s ，溶剂为c d c l 3 。 薄层层析板( t l c ) 由1 0 0 - 4 0 0m e s h 硅胶( h f 2 5 4 ) 和c i v i c 自制。 2 2 3 在d m f 中钯催化的s u z u k i - h i y a u r a 交叉偶合反应的典型实 验操作。 芳基卤代物1 ( o 5m m 0 1 ) 、芳基硼酸2 ( 0 7m m 0 1 ) 、p d ( o a c h ( 3 m 0 1 ) 、d a b c o ( 6m 0 1 ) 和碱( 1 5r e t 0 0 1 ) 组成的混合物，在3m l 的 d m f 中在相应的反应温度下搅拌所需的反应时间，直到通过t l c 监 测发现开始的原料反应完。将混合物溶入乙醚然后水洗，用无水 n a 2 s 0 4 干燥后用旋转蒸发仪蒸出溶剂，然后用正己烷或用一定比例 的正己烷乙酸乙酯为流动相，经柱层析提纯分离得到纯净目标产物 3 - - 1 4 、1 6 、1 7 和1 9 _ - 3 8 。 2 3 结果与讨论 2 3 1 溶剂对p d ( 0 a o ) 2 0 a 8 0 0 催化的s u z u k i - m i y a u r a 反应的影响。 硕士学位论文 用4 - 硝基氯代苯o a ) 与苯硼酸( 2 a ) 作为模板来评估溶剂对 p d ( o a e ) - f l d a b c o 催化s u z u k i - m i y a u r a 反应的影响，其结果如表 2 1 所示。在最初的实验中，我们用丙酮作溶剂，在p d ( o a c ) 2 ( 3 m 0 1 ) ，d a b c o ( 6m 0 1 ) 、k 2 c 0 3 ( 1 5r e t 0 0 1 ) 和1 1 0 的条件下4 - 硝基氯苯o a ) 与苯硼酸( 2 a ) 只能得到1 8 的目标产物3 。在丙酮中加 入o 1m m o lp e g - 4 0 0 我们发现目标产物3 的产率增加到4 0 。当用 p e g - 4 0 0 作为溶剂产率增加到6 0 p ，当在p e g - 4 0 0 加入助剂t b a b 时产率增加到9 2 。b o y k i n 3 川曾经报道二氧六环作溶剂只能得到4 5 目标产物3 。我们也曾经考察过用水作介质3 m ，用水作溶剂只能得 到痕量的目标产物，而用水和乙醇作共溶剂其产率能增加到5 0 。 用d m f 作溶剂时该反应能定量地得到目标产物3 。同时结果也受碱 的影响，用c s 2 c 0 3 代替k 2 c 0 3 可以缩短反应时间。在d m f 中将 p d ( o a e ! h 降低到o 1t 0 0 1 延长反应时间也能得到高产率目标产物3 ( 1 m 0 1 p a l ( o a t ) 2 产率9 4 、0 1m 0 1 p d ( o a c ) 2 产率7 6 ) 。 表2 1 溶剂对p d ( o a c ) 2 d a b c o 催化的4 - 硝基代苯与苯硼酸 的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应的影响4 锄n 弋c + d p d ( o a c h d a b c o , 。： 1 a2 a 3 胺促进过渡金属钯催化的s u z u k i - m i y m n a 交叉偶联反应的研究 。r c m f i o nc o n d i t i o n s ：1 ( o 5m m 0 1 ) ，2 ( 0 7r e t 0 0 1 ) ，p d ( o - a c ) 2 ( 3m 0 1 ) ，d a b c o ( 6t 0 0 1 ) a n dk 2 c 0 3 ( 1 5m m 0 1 ) a t1 1 0o c 6p e g - 4 0 0 ( o 1m m o i ) 。r b a b ( o 0 5 m m o x ) 4c s 2 c 0 3 ( 1 ，5r e t 0 0 1 ) p d ( o a c ) 2 ( it 0 0 1 ) a n dd a b c o 删。 12 c s 2 c 0 3 d m f 4 0 o c r r 胺促进过渡金属钯催化的s u z u k i - m i y a m a 交叉儡联反应的研究 。u n d e ro t h e r m s ci i i d i 自e d ，t h er c a c t i o nc o n d t i o n sw c a sf o n o w s ：1 ( 0 5m m 0 1 ) ，2 ( o 7m m 0 1 ) p d ( o a c ) 2 ( 3t 0 0 1 ) , d a b c o ( 6m 0 1 ) a n dc s 2 0 0 3 ( 1 5m - , o di nd m f ( 3 m l ) a t 4 0o c 细1 6 k6 i i a 嘲龇。 l f 馏叩蹦咖他4 a t g oo c f o r 2 5 k 2 3 3p d ( o a c ) 2 d a b c o 催化的s u z u k i - m i y a u r a 反应合成杂芳 基芳基和二杂芳基化合物。 钯催化的s u z u l d - m i y a u r a 反应构建含有杂环的二芳基化合物又 是一个令化学工作者感兴趣的课题 2 7 , 3 2 l 。有几个常用合成包含杂环芳 基的二芳基化合物的方法是用芳基卤化物或杂环芳基卤化物与芳基 硼酸包括杂环芳基苯硼酸交叉偶联反应，这些反应大多数需要膦配体 来促进反应的进行且只局限于对芳基溴代烃。p d ( o a e ) 2 d a b c o d m f 硕士学位论文 体系对杂环芳基卤代烃与芳基硼酸的反应仍然有效( 如表2 - 4 ) ，反应 中溶剂对反应的影响很大( e n t r i e s1 - 4 ) 。在丙酮中用与上述反应相同量 的p d ( o a c ) 2 ，d a b c o 和c s 2 c o ，杂环芳基溴代烃l p 与2 a 反应4 8 个 小时得到产率为3 4 的目标产物1 9 ，在二氧六环中反应4 8 个小时产 率稍微有点增加为4 9 ( e n t r y2 ) ，而在d m f 中反应2 2 个小时结果发 现产率增加到6 6 。在这优化的条件下包括含氮或硫原子的杂芳基 溴代物l q 弋r 与苯硼酸能顺畅地得到中等或优秀的产率( e i 血e s4 - 1 2 ) ， 如5 一溴嘧啶( 1 t ) 与三种芳基硼酸包括低活性的硼酸2 d 都能顺利得到 目标产物2 3 - 2 5 其产率分别是9 8 、5 0 和9 8 ( e n 砸e s7 - 9 ) 。在同 样的条件下，含硫的底物1 v 与2 a 反应能得到中等的产率的目标产物 2 7 ( e n t r y1 1 ) 。碱对反应也有较大的影响，用k 2 c 0 3 作碱时产率迅速增 加到9 8 ( e n t r y1 2 ) 。但是杂芳基氯代