（有机化学专业论文）钯催化的suzuki偶联反应及碳氢化合物磺酰胺化反应研究.pdf

八 ds i r ao ab s t r a c t s u z u k i - mi y a u r a c r o s s - c o u p l i n g r e a c t i o n o f a ryl i o d i d e s a n d a r y l b r o m i d e s w a s c a t a ly z e d b y p a l l a d i u m a c e t a t e ( 1 m o l % ) u s i n g k 3 p o 4 - 3 h 2 0 ( 2 e q u i v ) a s b a s e i n d m a / h 2 0 ( 1 : 1 ) a t r o o m t e m p e r a t u r e , a n d p r o v i d e d c r o s s - c o u p l i n g p r o d u c ts i n a l m o s t q u a n t i t a t i v e外 e l d s w it h i n o n e h o u r f o r m o s t s u b s tr a t e s e m p l o y e d . m o r e i m p o r ta n t l y , c h a n g e s i n t h e l o a d i n g o f p d ( o a c ) 2 ( fr o m 1 m o l %t o 2 m o l % ) ， t e m p e r a t u r e ( fr o m r o o m t e m p e r a t u r e t o 8 0 0 c ) a n d t h e v o l u m e t r i c r a t i o o f d m a t o w a t e r ( fr o m 1 : 1 t o 5 : 1 ) r e s u l t e d i n t h e s u c c e s s f u l c o u p l i n g o f a c t i v a t e d a ryl c h l o r id e s w i t h p h e n y l b o r o n i c a c i d . b r o m a m i n e - t c o u l d m e d i a t e d t h e c - h b o n d s u l f o n a m i n a t i o n o f m e t h y l e n e o n d i p h e n y l m e t h a n e a n d it s d e r i v e rt i v e s i n c h 3 c n u n d e r 仇a t m o s p h e re ; p r o v i d i n g t h e p r o d u c t s o f n - d i p h e n y l m e t y l - 4 - m e th y l p h e n y l s u l f o n a m i d e d e r i v a t i v e s i n m o d e r a t e t o g o o d y i e l d s . p r e l i m i n a ry m e c h a n i s m s t u d y o f t h e t r a n s it i o n m e t al - fr e e c - h b o n d a mi d a t i o n r e a c t i o n wa s als o c a r r i e d o u t t h e i o d i n e r e a g e n t s w it h 护c - i b o n d w e r e s c r e e n e d a n d i o d o m e t h y l p h e n y l s u l f o n e w a s f o u n d t o b e t h e p r o p e r c a t a l y s t f o r t h e a - a c e t o x y l a t i o n o f p r o p i o p h e n o n e u s i n g m - c p b a a s t h e o x i d a n t a n d b f 3 -e t 2 0 a s l e w i s a c i d i n a c e t i c a c i d . t h e c o m m e r c i al a v a i l a b l e i o d o m e t h a n e d e r i v a t i v e s a n d m e t h y l , m e t h o x y a n d c h l o r o s u b u s t i t u t e d d e r i v a t i v e s o f i o d o m e t h y l p h e n y l s u l f o n e w e r e s t u d i e d a n d t h e o x i d a n t s a n d l e wi s a c i d s o f t h e r e a c t i o n we r e als o s c r e e n e d . t h e c h i r al n i t r o x y l r a d i c al b a s e d o n b i n a p h t h y l s tr u c t u r e w a s s y n t h e s i z e d v ia 1 3 s t e p s r e a c t i o n s a n d w a s u s e d a s c a t a l y s t i n t h e e n a n t i o s e le c t i v e o x i d a t i o n o f p h e n y l e t h a n o l . a n e w r o u t e o f 5 s t e p s r e a c t io n s f o r t h e s y n t h e s i s o f t h i s c h i r a l n i t r o x y l r a d i c al w a s al s o t r i e d . k e y wo r d s : s u z u k i - miy a u r a c r o s s - c o u p l i n g r e a c t io n , p a l l a d i u m a c e t a t e , a q u e o u s , a c t iv a te d a ry l c h lo r id e s ; b r o m a m i n e - t , s u l f o n a m id a t io n , d ip h e n y l m e t h a n e ; s p 3 c - 1 b o n d , i o d o m e t h y l p h e n y l s u l f o n e , a - a c e to x y l a t i o n ; c h i r a l n i t r o x y l r a d i c al , e n a n t i o s e l e c t i v e o x i d a t i o n . 李晨硕士学位论文勘误内容: i . p ii i， 目 录删除4 .2催化剂 用量对非 配 体参与的s u z u k i 偶联反 应的 影响. 4 .3 ”改为 “ 4 . 2 ” 。 2 . p 5第二段标题， “ 体即 后加上“ 系” . 3 . p 7第四段第一行 1 ，改为“ 2 .第二行“ 9 8 改为 1 0 0 . 4 . p 1 6标题 4 . 2 改为“ 4 . 1 . 1 5 . p 1 7表1 .4 .2 中e n tr y 4 和5 加上上 标“ 气标注加上“r e a c t io n w a s c a rr i e d o u t a t r o o n t e m p e r a t u r e . ” 表1 .4 .3中e n r y i 中的“ 8 9 ” 改为“ 9 2 . p 1 8第 一 段 第 一 行“ 8 9 ” 改为“ 9 2 ， 第 三 行 删除 e n tr y . 7 . p i ll第二段第五 行， “ 值得注意” 前加 上“ 考虑到偶 联底物在反应体系中的溶解性， 最 后选择d m a / h 刃为1 : 1 的溶剂为反应溶剂。 ” 8 . p 2 0标题 4 .3 ” 改为“ 4 .2 . 9 . p 3 3 表2 .4 . 1 中“ y ie d ” 改为“ y i e ld . 1 0 . p 3 4表2 .4 .2 中“ y i e d ld ” 改为“ y ie ld . 1 1 . p 5 8方程式中“ p h s o z c h 3 1 ” 改为“ p h s o z c h 2 l - - 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了 解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本;学校有权保存学位论文的印刷本和电 子版，并采用影印、缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目 录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版; 在不以赢利为目 的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 杏 q ll ”勺年 s 月万日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在 本授权书。 年解密后适用 指导教师签名: 学位论文作者签名: 解密时间: 年月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下: f it v 5 it-蒸 i-, 4黔一 南开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， 是本人在导师指导下， 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， 本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、 已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体， 均己 在文中以明确方式标明。 本学位论文原创性声明的 法律责任 由本人承担。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 杏入 年， 月珍日 第一部分 酷酸把催化的s u z u k i - m i y a u r a 偶联反应 第一部分 醋酸把催化的s u z u k i - mi y a u r a 偶联反应 第1 章 把催化的s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应的研究进展 1 . 1 前言 金属ie 催化的 有 机硼化 物与 有机亲电 体 之间的 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 ( c - c )的最重要的有机反应之一 s u z u k i - m i y a u r a 偶联反应以 其 底物适用面广， 反应条件温和， 对热、 空气和水稳定， 副产物大多无毒且易于进 行后处理等优点， 在实验室合成和有机精细品及药物的工业合成上得到了极为广 泛 的 应 用。 1 11. 12 ) s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应所用到的 偶联试剂包括有机硼化物和有机亲电 体。 其中有机硼化物多为有机硼酸， 有机硼酸酷和有机三氟硼酸盐等硼化物; 常 用的有机亲电体则包括芳基卤 代物， 芳基磺酸酷， 芳基三氛甲磺酸酷以 及芳基叠 氮四氟硼酸盐等化合物 ( 图 1 . 1 . 1 ) . r b (o h )z 。 丫 r l b 、 了- r b f , e r z x r 20 s o z-c 一 p d c a t a ly s t r , - r 2 凡o s o 2 c f 3 十 a r - n 2 b 凡 r i , r 2 : a ry l, a lk y l , a i iy l , a l k e n y l 戈i , b r , c i 图 1 . 1 . 1 s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反应常用的的偶联试剂 s u z u k i - m i y a u r a 偶联反应的催化循环过程一般包括了氧化加成，金属转移以 及还原消除等基元反应。 催化循环的开始是有机亲电 体与零价态的把发生氧化加 成反应生成r , - p d - x 二价把中间体，然后经过金属转移反应与有机硼化物生成 r , - p d - r 2 中间体， 最后经还原消除得到偶联产物r , - r 2 ，同时释放出零价态的把 重新参与催化循环 ( 图 1 . 1 .2 ) 。 把催化剂的价态变化伴随着配体的配位和解离， 金属把中间体i 和i i 的 存在已 经被实验证实。13 1 至于反 应中 加入的碱的 作用机 理， m a s e r a s 等人通过计算表明 碱是通过与有机硼化物发生配位作用，提高有机 硼 试剂的 亲电性 这一 途径来参与 反 应。t 1 第一部分 醋酸把催化的s u z u k i - m iy a u r a 偶联反应 r , r 2 p d ( 0 ) r j x o x i d a t iv e a d d i t i o n r i - p d ( ( i ) - x r 2 8 ( o h ) 2 r 3 0 b ( o h ) 2 ( o r 3 ) + ) ( r 2 b ( o h ) 2 ( o r 3 ) 图 1 . 1 .2 s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联反 应的反 应机理 1 . 2 1 . 2 . 1 把催化的s u z u k i - m i y a u r a 偶联反应中 常用的 催化剂和配体 金属把环络合物 该类化合物的结构特点是一个碳负离子及一个供电 子原子 ( 氮，氧， 硫，磷 等原子) 共同与金属把配位形成金属把环络合物。 此种结构特性使得该类化合物 易于合成和修饰。 并且由于配位原子与金属把结合牢固， 使得该类把催化剂在表 现出很高 催化活性的同时， 还具有较长的催化寿命， 从而能给出 特别高的催化转 化数。 该领域的前沿工作是由h e r r m a n 小组所做，他们于1 9 9 5 年报道了对热稳定的 基于磷原子的把环络合物1 能够在催化剂用量为0 . 1%的情况下催化活化的芳基 抓 代 物的 s u z u k i - m i y a u r a 偶联反 应. is 即i l a d a c y c 肠1 ( 0 . 1 m o l %) 性c 0 3 ( 2 e q u iv ) o-x y l e n e , 1 3 0 y ie ld : 8 2 % t o n = 8 2 0 a r - 2 - m e c , 氏 在h e r r m a n 等人的工作基础上， n o l a n 等人于2 0 0 3 年报道了 二聚把环络合物2 与三环己基麟配合使用能够在极低的用量下 ( 0 . 0 0 0 5 m o m)催化非活化的芳基 第一部分 醋酸把催化的s u z u k i - m i y a u r a 偶联反应 氯代物邻甲基氯苯与苯硼酸之间的s u z u k i 偶联反应， 并能以8 2 %的产率得到2 一 甲 基联苯。 11 1 i b ( o h ) 2 犷 ci i c a t a ly s t ( 0 .0 0 0 5 m o l%) t - bu p c y 3 ( 0 .0 0 1 m o l% ) c s 2 c 0 3 ( 2 e q u lv ) d i o x a n e . 1 0 0 y i le ld : 8 2% a r = 2 ,4 - ( t - b u ) 2 c o h 3 1 .2 . 2 大位阻富电子有机麟配体 从1 9 9 8 年开始， b u c h w al d 小组合成了 一系列基于联芳基结构的麟配体， 并将 其用于 催化非 活 化、 大 位阻的 芳基氯 代物与芳 基 硼酸 的 s u z u k i - m i y a u r a 偶联反 应。 催化剂体系 p d 2 ( d b a ) 3 / l i g a n d 3 能够催化邻位带有两个异丙基的大位阻澳代物2 , 4 , 6 - 三异丙基浪苯与2 一 甲基苯硼酸的偶联反应，并能以特别高的产率得到三邻 位取代的 联芳基偶联产物。 【刀 决才 !- p r 丫b , + ( h o )2 b p d 2 ( d b a ) 3 ( 0 . 1 - i6 ) p d : l = 2 : 1 k 3 p 0 4 ( 3 . 0 e q u i v ) t o l u e n e , 1 0 0 0 c . 2 4 h 夕奴 ( 2 .0 e q u iv ) p c y 2 om日 l 咱 a n d 3 大位阻、 富电子的三烷基磷配体三叔丁基麟首次被f u 小组用在金属把催化的 芳基氯代物与芳基硼酸的交叉偶联反应中。 该催化体系所适用的芳基氯代物范围 极其广泛， 其上可带有各种不同电 子效应和位阻效应的取代基团。由 p d 2 ( d b a ) 3 / p ( t - b u ) 3 组成的催化剂体系有以 下特点: u能 够以 较高的 产率制备二和三邻位取 代的联芳基化合物:2 )能够在芳基三氟磺酸酷存在的情况下选择性地催化芳基 氯代物与芳基硼酸的交叉偶联;3 ) 在较低的催化剂用量以及温和的反应条件情 况下也能催化偶联反应的 进行。 【 习 第一部分 酷酸把催 化的s u z u k i - miy a u r a 偶联反应 断 乍c i ; (h o )2b x 、 二 二 二 2 p d 2 ( d b a ) 3 ( 1 . 5 m o l% ) p ( t - b u ) 3 ( 3 .6 m o l% ) c s 2 c o 3 ( 1 .2 e q u iv ) x = c ome , me o m e , n h 2 d io x a n e , 8 0 - 9 0 y = c f 3 , h , me . ome y i e l d : 8 2 - 9 2 % 1 .2 . 3 n - 杂环卡宾配体 n - 杂环卡宾配体是一类电子和位阻性质都极易调控的配体。实际上，常用 的味哇基一 2 一 亚甲基类 n - 杂环卡宾配体经常被当作麟配体的替代物用在均相催 化反应中。 1 9 9 8年，h e r r t n a n小组开始将 n - 杂环卡宾配体用在金属把催化的 s u z u k i 偶联反应中。 他们发现n - 杂环双卡宾把络合物4 能够在k 2 c o 3 作碱， 1 2 0 0 c的 甲苯溶液中有效地催化芳基澳代物及活化的芳基氯代物与苯硼酸之间的s u z u k i 偶联反应。 (9 ) 衬 卜 产 b ri h 2 n p d / n h c c a t a ly s t ( 1 r n o l %) p h b ( o h ) 2 ( 1 . 1 e q u m k 2 c o 3 ( 2 .0 e q u iv ) to lu e n e , 1 2 0 c , 2 4 h h 2 n y ie l d : 7 8 随后， n o l a n等人报道了1 , 3 一 二 ( 2 , 4 , 6 - 三甲基苯基)咪哇基一 2 - 亚甲 基 把络合物 ( i me s )能够高效地催化去活化的芳基氯代物与芳基硼酸的 s u z u k i 偶联反应.由 于 i me s 对空气和湿气极为敏感，所以该卡宾通常是由 其对应的 较为稳定的盐酸盐5 脱质子原位生成。由p d 2 ( d b a ) 3 配合原位生 成的i m。催化 的s u z u k i 偶联反 应如 下所示。 t o ) ) c l p d 2 ( d b a ) 3 ( 1 . 5 m 0 1 % ) +p h b ( o h ) 2 ( 1 . 2阂“ 叻 we h c i ( 3 .0 m o l%) c 9 2 c o 3 ( 2 .0 e q u i v ) d io x a n e . 8 0. 1 . 5 h y i e ld : 9 8 % 1 从e a 5 我们所周其林小组报道了由含三芳基麟的咪哇盐 的合成。通过原位生成 卡宾的 方 法， 将其用于 把催 化的s u z u k i 偶 联 反 应。 1 1 1 ) 该催 化剂体系能 够高 效 地 催化各种芳基澳代物与芳基硼酸的偶联，对含有拉电子基团的活化芳基氯代物 第一部分 醋酸把催化的s u z u k i - mi y a u r a 偶联反应 也表现出很高的催化活性. 了 、 卜 尸 c i 丈 夕 + p h b (o h )2i 0 2 n - ( 1 . 5阂u 叨 p d ( r l - c 3 h s ) c ) z ( 0 . 1 n1 0 1 % ) k 3 p o 4 ( 2 . 0 e q u iv ) , a r d i o x a n e , 8 0 0 c , b h o z n y ie ld : 1 0 0 % 1 . 2 .4 非配体参与的催化剂体 n o v a k 等人报道了 在s u z u k i 偶联反应中常用的配体三苯基麟实际上会抑制 金属把的催化活性。在丙酮水溶液中， k 2 c o 3 作为碱，以对硝基澳苯与苯硼酸 作为偶联底物， 使用p d p ( p h ) 3 1 4 , a r p d ( p p h 3 ) 2 i ( a r =4 n o 2 c 6 i -1 4 o r 4 - c f 3 c 6 h 4 ) , p d ( o a c ) 2 , ( )1 3 - c 3 h 5 ) p d c i 2 和p d 2 ( d b a ) 3 -c x 6 作为 催化 剂 来 观 察 麟 配 体 对s u z u k i 偶联反应的抑制作用.实验结果表明，使用前两种含有三苯基麟配体的把试剂 作为催化剂时， 反应需要1 2 个小时才能完成。 而后三种不含三苯基麟配体的把 试剂 作为 催化剂时， 2 - 2 . 5 个小 时反 应就能 完 成. 1 2 1 b e l e t s k a y a 和b u m a g in 等人报道7 p d ( o a c ) 2 或者p d c l 2 能够催化纯水中的 四苯基硼化钠或芳基硼酸与水溶性芳基碘代物和澳代物之间的 s u z u k i 偶联反 应。 ( 1 3 1 p d ( o a c ) 2 ( 1 m o l% ) p h b ( o h ) 2 ( 1 . 1 e q u iv ) k 2 c o 3 ( 3 .0 e q u iv ) h 2 o , a r , 2 5 0 c , 1 h + 窟 o i y ie l d : 8 2 % 张玉红等人报道了在不外加配体时p d ( o a c 万 能 够催化芳基澳代物及活化芳 基氯 代 物在水 / 聚乙 二醇混合 溶剂中 的s u z u k l 偶 联反 应。 ( 1 4 e 1 随后， 他们又 报道 了 在3 5 0 c的乙 醇， 异丙 醇， n , n - 二甲 基甲 酞 胺或丙 酮水相溶液中p d ( o a c ) 2 能 够 催化芳 基碘 代物和芳 基澳 代 物与芳 基 硼酸的s u z u k i 偶联反 应。 ( 1 4 b ) 但是， 该反应体系并没有尝试将芳基氯代物作为s u z u k i 偶联反应的底物。 第一部分 醋酸 把催化的s u z u k i- m i y a u r a 偶联反 应 p d ( o a c ) 2 ( 0 . 5 m o l% ) i2 c o 3 ( 2 .0 e q u iv ) ol a c e t o n e = 3 . 5 : 3 . 4 0 mi n y i e ld : 9 8 % na脚35 yb ri meo p h b ( o h h ( 1 . 5 阂u iv ) p d ( o a c 配合剂量的四丁基溟化钱能够催化水相中的芳基溟代物的s u z u k i 偶 联反 应， 并能以 较高的 产率得到相 应的 交 叉偶 联产 物。 (1 5 1 d u p o n d 等人报道了p d c 1 2 ( s e t 2 )2 和p d ( o a c ) 2 能够在加热到1 3 0 的时候有 效地催化芳基澳代物和活化的芳基氯代物与芳基硼酸的s u z u k i 偶联反应， 但是 当反应温度降到室温时，需要8 7 小时才能完成反应。 厂 、 厂 c i 0 2 n - . . p d ( o a c ) 2 ( 0 . 5 m o n p h b ( o h ) 2 ( 1 .5 阂u iv ) 凡p o 4 ( 2 .0 阂u iv ) b u 4 n b r ( 0 .2 e q u iv ) d m f ( 5 m l ) , 2 5 c , 8 7 h y ie ld : 9 2% 龚 流柱和 米爱娥 等人发现在乙 醇中， p d c 12 或p d ( o a c ) 2 能 够在室温下 空 气 氛围中 催化芳基漠代物与芳基硼酸之间的s u z u k i 偶联反应， 但是用带有供电 子 基团的芳基澳代物作为 底物时，得到的偶联产物产率要稍低。 【 . 刀 n i b rf ti meo、 产 p h b ( o h ) 2 ( 1 .2 e q u iv ) p d c 12 份m o l % ) k 3 p 仇 ( 2 . 0 e q u iv ) b u 4 n b r ( 5 m o l 咐 e t oh , r t , 2 h y ie ld : 8 4 % 沈等人报道了非配体参与的 p d c l 2 能够在回流的毗咤溶液中催化芳基澳代 物与芳基硼酸的s u z u k i 偶联反应，并能以9 0%以上的收率得到相应的偶联产 物。 但同 样的该 体系并 未 将氯代物 用作 底物。 11 9 1 与 此同 时， 还 有文 献报道非 配 体参与 的p d ( o a c ) 2 催 化的s u z u k i 偶联反 应能 够在微波条件下很好地进行. 1 9 第2 章 工作设想及思路 使用有机溶剂在化学化工行业中是一种非常普遍的现象。 由于有机溶剂容易 发生泄漏、 爆炸和起火以及污染环境， 特别是高挥发性溶剂， 如氛仿、 苯等对人 体及环境都有极大的危害性， 新的无害溶剂的研究和发展引起了各方面广泛的关 注。新发展的一些溶剂包括超临界流体、水、离子液体、无溶剂系统等。其中， 第一部分 酷酸把催化的s u z u k i - m i y a u r a 偶联反应 用水来代替部分或全部的有机溶剂具有重要的研究价值。水作为溶剂有以下优 点: 价 廉易 得， 安全可 靠( 不 会 燃 烧和 爆炸) ， 而且 无毒. 通过简 单的 相分离， 即 可得到产物。 某些水相有机反应还有出人意料的化学选择性， 能够大大降低副产 物的生成。 在水中进行的有机金属反应， 可使微量的组合合成、 大规模的制备及 催化剂的回收再生变得非常简便。 水相催化的有机反应， 在药物合成、 精细化学 品合成、 石油化学品和农业化学品的合成及高聚物和塑料的合成等方面有广阔的 应 用前 景. 12 0 1 另外，与高活性的嗅代芳烃和碘代芳烃相比， 抓代芳烃廉价易得， 但由 于氯 原子的反应活性很低， 限制了 氯代芳烃在有机合成中的应用. 2 0 世纪9 0 年代以 来， 过渡金属催化偶联反应， 尤其是把催化的偶联反应在有机合成的各个领域得到了 广泛应用。 通过对把催化剂进行适当 修饰或选择合适的配体， 得到高活性的 把催 化剂， 从 而能 够实 现芳 烃氯代物的 s u z u k i - m i y a u r a 偶联反 应。 本课题旨 在发展一种能在水相中进行s u z u k i - m i y a u r a 交叉偶联的反应体系。 用水来代替部分或者全部的有机溶剂，并且通过在水相中进行反应使得催化剂 的回收和再生变为可能。 最初的目 标是合成一系列具有高活性的水溶性麟配体， 使得s u z u k i - m i y a 。 偶联反 应能 够在水相溶剂中有效地进行。 然而，在不加配体的对照实验中发现，! m o m s 的醋酸把能够在8 0 0 c的乙 睛水溶液中催化对澳甲苯和苯硼酸的偶联，并能以9 8%的产率给出4 - 甲基联 苯。 虽然配体的加入能够稳定并提高金属把催化剂的活性， 但在使用过程中仍 存在着一定的问题.例如，这些配体大多未商业化生产，且不能在空气氛围下 稳定存在。并且如果使用常用的麟配体来作催化剂配体的话， 还有两个普遍的 副反 应， 即 成麟盐 反应12 1 】和芳 基 一 芳基交 换反应 12 2 1 影响其催 化效果. 而非配体 参与 的 金属把 催化的s u z u k i - m i y a u r a 偶联反 应能 够克服上 述使 用配 体带来的问 题，因而我们希望在以上发现的基础上，通过对溶剂和碱的筛选，能够找到一 个 高效的非 配体参与的 醋酸 把催化的s u z u k i - m i y a u r a 偶 联反 应体系。 芳基一 芳基交换反应: ar p 匆p h 2p h i 第一部分 醋酸把催化的s u z u k i - m i y a u r a 偶联反应 成续盐反应 p d a r x+p a r 3 一a e p a r 3 x - 第3 章 实验部分 3 . 1 仪器与试剂 醋酸把购于上海紫来化学试剂公司， 磷酸钾等无机盐试剂购于天津的试剂供 应商，均未经处理直接使用。芳基卤代物或购买或通过己报道的方法制备，其 纯度均 经过 h n m r 检测。 有机溶剂 和水 使 用 之前均参 照 纯化手 册进行 纯化处 理。 本文所合成的所有偶联产物均见诸报道， 通过与已 经报道的 h n m r和 七 n m r 标准核磁谱图 相 对照来 进行鉴定。 h n m r 谱在3 0 0 m h z 或4 0 0 m h z , 1 3 c n m r 谱 在7 5 m h z 或1 0 0 m h z 核磁 仪器 上测定， 使用c d c 1 3 , d m s o - d 6 为 氖 代 试 剂 ， t m s 为 内 标 。 3 . 2 偶联底物芳基卤 代物的制备 3 .2 . 1 4 - 硝基澳苯的制备” h n 0 3 , h 2 s o 4 1 0 0 0 co zn - 一 。 r b r, o p n 2 5 0 m l 的 烧杯中 将浓硝酸 ( 4 0 m l , 5 7 .0 g ) 和浓 硫酸 ( 4 0 m l , 7 4 .0 g ) 混 合后用冰水浴冷却至室温， 然后转移至连接有回流冷凝管、 恒压滴液漏斗和温度 计的 5 0 0 m l 三口 圆 底 烧瓶中. 往 恒压滴 液 漏斗 中 加入 澳 苯( 2 1 m l , 3 2 .0 g , 0 .2 m o l ) ，在巧分钟内以 2 - 3 m l 的量分批加入到剧烈搅拌的浓硝酸和浓硫酸混合液 中，反应瓶用水浴冷却使得反应温度不超过5 0。当反应放热完毕，反应温度 不再上升后， 用沸水浴加热反应瓶3 0 分钟。 反应混合液冷却至室温， 搅拌下倒入 4 0 0 m l 的冰水中。将得到的固体硝基澳苯滤出，大量冰水多次洗涤至洗液呈中 性， 固体产物用玻璃塞尽可能压千。 乙醇( 2 0 0 - 2 5 0 m l ) 重结晶后得到4 一 硝基澳 苯2 4 . 6 g ， 产率 6 1 % 。 黄色固体， 熔点:1 2 5 - 1 2 6 0 ( 文献:1 2 5 - 1 2 7 0 ) . 母液中 含 第一部分 醋酸把催化的s u z u k i - m i y a u r a 偶联反应 有 2 - 硝 基 浪 苯以 及未 结晶 析出 的 4 - 硝 基 澳 苯. h n m r ( 3 0 0 m h z , c d c 13 ) : s 7 .5 9 低六8 . 5 h z , 2 均， 8 .0 1 ( 氏j - 8 . 5 h z , 2 均. 3 .2 .2 4 - 澳乙 酸苯 胺的 制备【” 丹 n h a c b r z 一 ， ，. .闷 卜 hoac 连接有恒压滴液漏斗的5 0 0 m l 的圆底烧瓶里， 将充分研细的乙酞苯胺 ( 2 7 .0 g , 0 .2 0 m o l ) 溶 解于 冰醋酸( 9 0 m l ) . 2 5 0 m l 的 锥形瓶中， 将浪( 1 0 .6 m l , 0 .2 1 m o t )溶于冰醋酸 ( 5 0 m l )后转移至恒压滴液漏斗，磁力搅拌下，缓慢滴加以 保证滨和反应液充分混合。 当澳的醋酸溶液滴加完毕后， 稍微过量溟的存在会使 反应液呈橘红色，同时还有部分的产物在烧瓶中析出。反应混合液冷却至室温， 缓慢搅拌下放置3 0 分钟。将反应混合液倒入8 0 0 m l 水中，并用2 0 0 m l 水洗涤反 应瓶， 将两者合并后充分搅拌。 若仍有明显的橘红色， 则加入足量的1 m的亚硫 酸氢钠溶液使颜色褪去。 将得到的固体产物滤出， 冰水充分洗涤。 玻璃塞充分压 干后， 乙 醇重结晶 得到 今 澳乙 酞 苯 胺 3 5 . 1 g ， 产率8 2 . 无 色晶 体， 熔点: 1 6 5 - 1 6 7 0 ( 文 献: 1 6 7 - 1 6 8 0 ) e h n m r ( 4 0 0 m h z , c d c 1 3 ) : 6 7 .4 0 ( s , 4 h ) , 2 . 1 6 ( s , 3 h ) . 3 . 2 . 3 4 - 澳苯甲酸乙酷的制备a 7 1 ) k mn 0 4 b r - - / me一 2 ) h c i b r戈 c o o h e t o h , h 2 s o 4 t ol u e n e , r e t l u x b r. c o o e t 2 5 0 m l圆 底烧瓶中， 4 一 甲 基澳苯 ( 1 7 . 1 g , 0 . 1 0 m o l ) 和水 ( 3 0 m l ) 混合 溶 液加 热 至7 5 0 c 后， 将溶于5 0 m l 水的高 锰酸 钾 ( 1 7 .0 g , 0 . 1 1 m o l ) 溶液 分 批加入到反应瓶中， 控制加料速度， 使得反应液温度不超过9 0 0 c 。 加料完毕后， 将反 应液加热回流4 小时。 待反应液稍冷后， 趁热过滤， 将滤出的反应副产物 二 氧化 锰用少量水 洗涤。 与滤液合并 后用冰 水冷却， 加入盐酸至p h = 2 。 将析 出 的 固 体 滤出 ， 压干，乙 醇重 结晶 得到白 色固 体1 6 . 7 g ， 产率8 3 % . 在连接有分水器和冷凝管 ( 上端连有千燥管)的2 5 0 m l圆 底烧瓶里 加入 第一部分 酷酸把催化的s u z u k i - m iy a u r a 偶联反应 4 - 澳苯甲 酸 ( 6 .0 3 g , 3 0 m m o l ) ，甲 苯 ( 1 0 0 m l ) ， 无水乙醇 ( 2 5 m l , ) 和浓硫酸 ( 1 m l ) 。 加热回流至分水器中水的体积不再增加 ( 4 8 小时) ， 反应液冷却至室 温，加入乙酸乙酷 ( 1 0 0 m l ) ，有机相用水 ( 1 5 m l )和饱和食盐水 ( 巧m l ) 洗涤， 无水硫酸镁干燥， 过滤， 脱溶即得无色液体状的今 澳苯甲 酸乙醋6 . 5 3 g , 产 率: 9 5 % 。 h n m r ( 4 0 0 m h z , c d c 13 ) : s 7 .8 4 ( d , j = .8 h z , 2 1 4 ) , 7 .5 1 ( d , .x - 6 .8 h z , 2 h ) , 4 . 3 0 ( q , . t- - 7 . 2 , 2 h ) , 1 . 3 2 仪.f - 7 . 2 , 3 均. 3 . 2 .4 4 - 硝基氯苯的制备 ,3 h n 0 3 . h 2 s o 4 1 0 0 0 c o z n - 飞 / - c i + 实 验步 骤同4 - 硝基嗅 苯。 得到4 - 硝基 氯苯5 .6 g ， 产率: 6 4 。 熔点: 8 3 - 8 5 0 ( 文 献: 8 4 - 8 5 0 ) h n m r ( 4 0 0 m h z , c d c 13 ) : s 8 . 1 2 ( d , j = 1 2 .4 h z , 2 h ) , 7 .3 3 ( d , .f1 2 . 4 h z , 2 h ) . 3 .2 . 5 4 - 氯苯乙酮的制备4 1 月c i3 a c / c i 向装有冷凝管和恒压滴液漏斗的2 5 0 m l , 两口圆底烧瓶中加入干燥氯苯( 5 7 m l , 6 3 .0 g , 0 .5 6 m o t ) 和无 水抓 化铝( 4 0 g , 0 . 3 0 m o t ) 。 冷凝 管上 端装 有干 燥 管并与h c i 气体吸收装置 连接. 将干燥乙 酸 醉( 1 3 g , 0 . 1 3 m o l ) 转移至 恒压滴 液漏斗， 磁力搅拌下， 缓慢滴加至氛苯中， 3 0 分钟左右滴加完毕。 滴加过程中， 反应瓶用冰水冷却。为了使反应进行完全，乙酸醉滴加完毕后， 撤去冰水浴， 油浴 ( 7 0 - 8 0 0 c ) 下将反应液加热4 5 分钟。冷却至室温后，将反应混合液倒入 7 5 g 碎冰中。 如果 有a l ( o h ) 3 沉淀析出， 则加 入 稀盐 酸 使其完 全溶解。 混合液 用乙醚 ( 3 x 1 0 0 m l )萃取，合并有机相，然后用水 ( 2 0 m l ) , 1 0 % 的n a o h ( 2 5 m l ) 溶液和水 ( 2 0 m l ) 洗涤， 无水硫酸镁干燥， 过滤， 脱溶。 得到的液 体 减 压 蒸 馏 得 到4 - a 苯 乙 酮1 8 .4 g 。 产 率 : 9 2 % o h n m r ( 4 0 0 m h z , c d c i3 ) : 8 第一部分 酷酸把催化的s u z u k i - m i y a u r a 偶联反应 7 . 8 2 ( d , j =1 1 .6 h z , 2 h ) , 7 . 3 6 ( d , j = 1 1 .6 h z , 2 h ) , 2 . 5 2 ( s , 3 h ) . 3 . 2 . 6 4 - 氛基氮苯的制备【5 l c i- - % / - c h o 贬 . n h 4 0 h h 2 0 :t h f ( 1 0 : 1 ) 代 c i- - /r- c n 室温搅拌下， 将碘单质( 1 . 5 0 7 g , 5 .9 m m o l ) 加入到装有 4 - 氯苯甲 醛( 7 6 1 m g , 5 .4 m m o l ) , 氨水 ( 4 0 m l , 2 8 % w / w )以 及t h f ( 4 m l )的1 0 0 m l 圆底烧瓶中。 室温下继续搅拌3 小时后， 加入饱和n a 2 s 2 0 3 溶液 ( 1 0 m l ) ，乙醚 ( 3 x 3 0 m l ) 萃 取，合并有机相， 饱和食盐水 ( 1 0 m l ) 洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，脱溶。 得到的固体用硅胶柱 ( 淋洗剂石油醚/ 乙 酸乙醋 = 5%)分离得到4 - 氛基氯苯8 1 4 m g ， 产 率 9 8 % 。 熔点 : 9 4 - 9 5 0 ( 文 献 : 9 5 - 9 9 0 ) 0 h n m r ( 4 0 0 m h z , c d c 13 ) : s 7 . 6 2 - 7 . 6 0 ( m , 2 闭， 7 .4 8 - 7 .4 5 ( m , 2 均. 3 . 2 . 7 4 一 甲氧基氮苯的制备4 1 c i- 飞 矛 m e 2 s o 4 oh一ci 饭/ / - - o m e 在1 0 0 m l 圆 底烧瓶里， 4 - 氧 苯酚( 6 .4 5 0 g , 5 0 m m o l ) 溶于 稍稍过量的 2 m 氢 氧化钠 溶液( 2 5 m l ) 后， 加入 硫酸二甲 酷( 5 .6 m l , 7 .5 6 6 g , 6 0 m m o l ) , 然后 将反 应液加热到4 0 - 5 0 0 c 搅拌过夜。 待4 - 抓苯酚反 应完全后， 反应液冷却至室温， 加入l m氢氧化钠溶液淬灭过量的硫酸二甲醋，水相用乙酸乙酷 ( 3 x 5 0 m l ) 萃 取。 合并有机相， 水 ( 1 0 m l ) 和饱和食盐水 ( 1 0 m l ) 洗涤，无水硫酸镁干燥， 过 滤， 脱 溶 后 即 得 纯品 4 一 甲 氧 基 氯 苯 6 .7 9 3 g ， 产 率 9 5 % 。 h n m r ( 4 0 0 m h z , c d c 1 3 ) : 8 7 .4 0 ( d , .f - 8 . 1 h z , 2 h ) , 6 .7 8 ( d , . )1- 8 . 1 h z , 2 h ) , 3 . 8 2 ( s , 3 h ) . 3 . 3 典型实验操作 3 .3 . 1 芳基碘代物和芳基澳代物与芳基硼酸s u z u k i 偶联反应实验步骤 空气中， 向装有芳基碘代物或者芳基溟代物( 1 m m o l ) ， 芳基硼酸( 1 .5 m m o l ) , 第一部分 酷酸把催化的s u z u k i - m i y a u r a