（有机化学专业论文）过渡金属催化下二芳基碘盐参与的碳杂键形成反应的研究.pdf

浙江大学博士论文 摘要 过渡金属催化的有机反应是近年来较为活跃的研究领域。本文 研究了在过渡金属催化下二芳基碘盐参与的一些新的合成反应，包 括：( 1 ) 在p d ( p p h 3 ) 。催化下，二旁基碘盐和硫酚或硫醇s 一芳基化反 应，提供了合成芳基硫醚的一种新的方法；( 2 ) 在p d ( p p h ，) 。催化 剂、c o 和硫醇( 酚) 存在下，二芳基碘盐的烷基硫代羰基化或芳基 硫代的羰基化反应，提供了一个新颖、简便的合成烷基或芳基硫代 酯的新方法；( 3 ) 二芳基碘盐与烃基硒镁溴化物发生s e - 芳基化，提 供了合成芳基硒醚的一种新的方法；( 4 ) 在p d ( p p h 。) 。，二芳基碘 盐，烃基硒镁溴化物币口c o 三组份反应，为合成硒代酯的一种新方 法；( 5 ) 在c o ( o a c ) 2 的催化下，二芳基碘盐和咪唑发生n - 芳基化反 应，提供了合成卜芳基咪唑的新方法；( 6 ) 在p d ( 0 a c ) 2 和c o 存在 下，有机高价碘盐和苯并三氮唑的三组分反应，提供了合成卜芳酰 基苯并三氮唑的新方法；( 7 ) 在p d ( p p h 3 ) 4 和z a c l ，的共催化作用下， 二芳基碘盐和格氏试剂的偶联反应，生成联芳基类化合物。该反应 比经典的k a r a s c h 反应，具有条件温和产率高的优点；( 8 ) 在 p d ( o a c ) 2 催化下，二芳基碘盐和旷甲氧基丙烯酸甲酯的h e c k 反 应，提供了一种合成旷芳基丙酮酸的新方法。 以上反应均具有操作筒便，反应条件温和，原料易得，产率高 的优点。同时，这些研究进一步拓宽了二芳基碘盐作为活性的亲电 试剂在有机合成中的应用范围， 3 浙江大学博士论文 a b s t r a c t r e c e n t l y ，t r a n s i t i o nm e t a l c a t a l y z e d r e a c t i o n sh a v ea t t r a c t e dc o n s i d e r a b l e i n t e r e s ti no r g a n i cs y n t h e s i s t h i st e x td i s c u s s e st h en e w o r g a n i cs y n t h e t i cr e a c t i o n s i n v o l v e d 谢血d i a r y li o d o n i u ms a l t sv i at r a n s i t i o nm e t a lc a t a l y s t t h e yi n c l u d e ：( 1 ) a n e wr o u t ef o rt h es y n t h e s i so fs u l f i d e s 、v i t ht h es - a r y l a t i o no f d i a r y li o d o n i u ms a l t a n dm e r c a p t a n i p d ( p p h 3 ) 4c a t a l y s t ( 2 ) an e w a n dc o n v e n i e n tm e t h o df o rt h e s y n t h e s i so ft h i o l e s t e rv i at h e a l k y l t l a i o c a r b o n y l a t i o n o ra r y l t h i o c a r b o n y l a t i o no f d i a r y l i o d o n i u m s a l t si nt h e p r e s e n c e o fp d ( p e h 3 h ，o n e a t m o s p h e r e o fc a r b o n m o n o x i d ea n d m e r e a p t a n ；( 3 ) an e wp a t hf o rt h es y n t h e s i so f s e l e n i d e s 、v i t ht h es e - a r y l a t i o no fd i a r y li o d o n i u ms a l t a n da r e n e s e l e n y l m a g n e s i u mb r o m i d e 一 p d ( p p h 3 hc a t a l y s t 二( 4 ) an e w a n dc o n v e n i e n tm e t h o df o rt h es y n t h e s i so fs e l e n o l e s t e r sv i at h ea r y l s e l e n o c a r b o n y l a t i o no fd i a r y l i o d o n i u ms a l t si nt h e p r e s e n c eo f p d ( p p h 3 ) 4 ，o i l ea t m o s p h e r eo fc a r b o nm o n o x i d ea n da r e n e s e l e n y lm a g n e s i u mb r o m i d e ( 5 ) an e w r o u t ef o rt h es y n t h e s i so f1 - a r y l i m i d a z o l e sv i at h en - a r y l a t i o no fd i a r y l d i a r y ti o d o n i u ms a l t sa n di m i d a z o l eu s i n gc o ( o a c h a sa c a t a l y s t ；( 6 ) an e wm e t h o d f o rt h es y n t h e s i so fn - s u b s t i t u t e dp h e n y t a c y l b e n z o t r i a z o l e sv i at h ec a r b o n y l a t i o no f d i a r y l i o d o n i m ns a l t s ，o n ea l m o s p h e r e o fc a r b o nm o n o x i d ea n db e n z o t r i a z o l c s c a t a l y z e db yp d ( o a c ) 2 ；( 7 ) an e wr o u t ef o rt h es y n t h e s i so fb i a r y l sv i at h ec r o s s c o u p l i n gr e a c t i o no f i o d o n i u ms a l t sw i t hg r i g n a r dr e a g e n t s “? i t , t h ec o c a t a l y s t so f p d ( p p h 3 ) , a n dz n c h c o m p a r e dw i t hc l a s s i c a lk a r n s c hr e a c t i o n s ，t h i sr e a c t i o nh a s s o m ea d v a n t a g e ss u c ha sm i l dr e a c t i o nc o n d i t i o n sa n dg o o dy i e l d s ；( 8 ) an e w r o u t e f o rt h es y n t h e s i so fa - k e t oa c i dd e r i v a t i v e sv i at h ep a u a d i u m - c a t a l y z e da r y l a t i o no f i o d o n i u ms a l t s 、i n lm e t h y l a - m e t h o x y a c r y l a t t ；vic 、t h e c a t a l y s t so f p d ( o a c ) z i ns u m m a r y ，t h e s et r a n s i t i o nm e t a l c a t a l y z e dr e a c t i o n sh a v es o m e a d v a n t a g e s ， s u c ha sa c c e s s i b l e s t a r t i n gm a t e r i a l s ，m i l dr e a c t i o nc o n d i t i o n s ，s i m p l i s i t yo ft h e p r o c e d u r e s ，a n dh i g h e r 撕e l d s 4 浙江大学博士论文 第一章：过渡佥属催化下有机高价碘化合：物参与的反应 ( 综述) 虽然第一个有机高价碘化合物p h l c i ，早在1 8 8 6 年就被合成了 n 】，但对有机高价碘化合物的开发争应用郜是近二十年才兴起的。 有机高价碘化合物，特另4 是三价碘的有机化合物是温和的氧化剂， 具有较强亲电性能和反应活性，能与亲核试剂发生许多反应【2 】。有 机合成中常用的有机高价碘盐主要有二芳基碘盐，炔基碘盐乖烯基 碘盐等。作为有机卤化物的等当体，有机高价碘盐在过渡金属催化 反应中的应用已越来越受到人们的关注。关于它们在过渡金属催化 反应中应用报道的论文数目呈逐年上升的趋势。机理研究揭示有机 高价碘盐在参与过渡金属催化反应过程中，能形成极易离去的 a r i ，所以与一般的有机卤化物相比，高价碘盐的反应活性更高。归 纳己报道的高价碘盐参与的过渡金属催化反应可以分成：( 1 ) h e c k 反应；( 2 ) s u z u k i 反应；( 3 ) s 曲e 反应；( 4 ) c 一杂键形成 的反应；( 5 ) 羰基化及烷氧羰基化反应；( 6 ) s o n o g a s h i r a 反应； ( 7 ) 还原反应；( 8 ) 其它反应。本文将对有机高价碘化合物参与 的各种过渡金属催化反应的研究进展按上述反应类型进行总结。 一、h e e k 反应类型： 钯催化下有机卤化物的烯基化反应称为f i e c k 反应引，是c - c 键 形成的最重要的反应之一。由于利用催化量的钯就能使烯、炔等与 有机卤化物反应合成到许多经典方法难以制备的化合物而广泛地应 用于合成天然产物。近年来，人们对拓宠它的应用领域一直保持着 s 浙江大学博士论文 浓厚的兴趣。例如，采用芳基磺酸酯代替芳卤进行反应，或改用催 化活性更强的钯催化剂，或利用手性配体诱导的不对称立体合成等 “1 。作为活性的亲电试剂，芳基、烯基或炔基碘盐的反应活性较相 应的芳卤、烯卣或炔卤的活性高，常常作为它们的代用品，使反应 可以在更温和的条件下发生。 s u g i o k a 等首次对二芳基碘盐与苯乙烯的钯催化反应进行了研 究 5 1 ( 反应式1 ) 。他们发现，二芳基碘盐能成功的发生h e c k 类型 的偶联反应，且无论是p d ( 0 ) 还是p d ( i i ) 催化剂对反应都有很好的 催化效果；反应中所需的碱以n a 0 a c 效果最佳。溶剂选择实验结果 表明，反应在d m f ，d m s 0 等极性溶剂中的收率较高。反应立体选择 地形成反式二苯乙烯。 a r 2 i + x 一+ p h ，一旦! f ! ! 旦! ! f ! ! ! ，a k p h ( 反应式1 ) k 罩铅 ( r 1 翮，1 州o h 酬f ，呱恼；爵戢尺：砘弧心；融删，c c _ c 坞，c 卜n 尸h ) 【反应式2 ) 除了二芳基碘盐之外，m o r i a r t y 等人报道了烯基碘盐与烯烃发 生h e c k 类型的偶联反应，得到二烯类化合物6 1 ( 反应式2 ) 。通常 烯基碘盐反应活性较二芳基碘盐还要高，它们参与的偶联反应能够 在温和的条件下顺利进行，能避免烯烃自身的一些副反应如：活泼 烯烃在高温条件下的聚合反应，因此烯基碘盐参与的h e c k 反应通 常能获得更高的得率。实验发现烯烃上的取代基对偶联反应没有什 6 浙江大学博士论文 么影响，当r = c o c h 3 ，c 0 2 c h 3 ，c h o ，p h 时，反应都能取得良好的产 率( 6 0 85 ) 。尤其值得一提的是，烯基碘盐上烯基片断在与底物 烯烃发生偶联反应时，构型能够保持。所以烯基碘盐的h e c k 反应具 有高度的立体选择性。 在烯丙基类底物发生的h e c k 反应中，由于在生成烯基取代产 物的同时，还有双键发生移动的异构体产生 8 】，一般不具有区域选 择性。然而由高价碘盐参与的与烯丙基类底物发生的h e c k 反应中， 产物却具有很好的区域选择性。如：k a n g 等报道【9 】，利用高价碘盐 作相应的芳基化试剂或烯基化试剂与烯丙醇在催化剂p d ( o a c ) ：及 n a h c o ，存在的条件下，反应能够在室温下迅速地生成烯基取代的单 一产物，证明该反应具有高度的区域选择性( 反应式3 ) 。 + r i i + f ，h b f 4 型堕燮! 型坠! 生 矾舻o f m e c n h ，o ( 5 ：1 ) 【r = h ，n - c s h l ，：硝= p h 。p n c h = c h ( k - - o 】 ( 反应式3 ) 类似地，高价碘盐与烯丙基环状碳酸酯的h e c k 偶联反应也是 完全区域选择性的n 0 1 ( 反应式4 ) 。不仅二芳基碘盐可以顺利地生 成芳基取代的烯丙基环状碳酸酯，而且烯基和炔基碘盐也能很好地 完成该反应，生成相应的烯基和炔基取代的烯丙基环状碳酸酯。 +rl+ph胙。一一pd(oac)2,nahc03,rt d m fo rm e c n f h ，。( 5 ：1 ) ( p = b u ；r = p h ，p h c h = c h ( 日n - c h 9 c 三c ) ( 反应式4 ) 7 o ，、人。太r i o 浙江大学博士论文 j a n g 等 1 1 1 人利用聚苯乙烯支持的钯催化剂进行高价碘盐和烯丙 醇的h e c k 反应，能在很温和的条件下完全区域选择性地生成取代的 烯丙醇，而且反应可以在不需要外加碱的条件下顺利进行。( 反应 式5 ) 。 一：c 吖8 + r ，i * b f 4 - ! ! ! ! ! ! ! ! ：! ；：! ! ! 旦生j “ 6 h r r 7 飞入8 【r = h ，n c 5 h 1 ，m e ，e t ；r = p h ，p h c h = c h ( e ) ，还： k ：x = b f4 - , o t s ( 反应式5 ) 2 ，3 一二氢呋喃的钯催化芳基化和烯基化反应由于提供了不对 称偶联反应的可能3 以及提供了间接合成乙酸酯和反羟醛缩合产物 的途径n 3 1 而备受关注。该反应要得到热力学上不稳定的产物2 一芳基 一2 ，5 一二氢呋喃产物m 1 需要化学计量的a 9 2 e o3 存在下才能发生。最 近，k a n g 等m 1 用二芳基碘盐替代有机芳卤在很温和的反应条件以 及不需要a 9 2 c o ，存在的情况下，进行上述反应顺利地得到了2 一芳基 一2 ，5 一二氢呋喃( 反应式6 ) 。由此说明有机高价碘盐有其独特的 方面。 r | + p h b f 。 p ，d 。( o a c ) 2 , m e c n h 2 0 ( 4 ：1 ) p r o t o ns p o n g e ( 反应式6 ) i ( u r i h a r a 等n 6 1 用卜环己烯苯基碘盐作烯基化试剂进行土述反 应，在p d ( o a c ) 2 以及配体( r ) - b i n a p 的手性诱导作用下，与2 ，3 一二 氢呋喃进行不对称h e c k 偶联反应，得到具有旋光活性的2 一( 卜环 己烯基) - 2 ，5 一二氢呋喃，其e e 值可达7 8 以上( 反应式7 ) 。 浙江大学博士论文 + | + p h b f 4 p d ( o a z ) 2 ( r ) b i n a p ，r t c h 2 c 1 2 b a s e ( 反应式7 ) 最近，兰州大学的l a n g 等人报道n 7 1 ，环状碘盐n 8 1 也能顺利地 与o c ，d 不饱扣酮类化合物发生h e c k 反应，生成相应的烯基取代产 物( 反应式8 ) 。 + 一警r td v f g= 、一 ( 反应式8 ) 最近有报道“9 1 二芳基碘盐与丙二酸二乙酯等舍活性氢的底物能 在p d ( p p h 3 ) ；和碱的存在下和温和的反应条件，发生类似的h e c k 反 应，形成芳基化产物( 反应式9 ) 。 日0 0 c 丫咀+ a r 2 f x - 篙器也c x 洲3 ln l r = h ，c h 2 c h = c h 2 c h 3 8 2 9 5 ( 反应式9 ) o h r 人 k c 0 3 ，d m f ，6 0c ，3 h ( 反应式1 0 ) 9 r p h 姒由 浙江大学博士论文 众所周知，当没有亲核试剂存在时，钯催化下一丙二烯醇的芳 基化或烯基化反应由于发生兀一烯丙基钯络合物上的1 3 - h 消除，因此 生成1 3 一甲基一o c ，3 - 不饱和羰基化合物 z o l 。k a n g 等1 用有机高价碘 盐代替芳卤进行上述反应时却发现邻近丙二烯部分的羟基在反应申 可以充当进攻冗一烯丙基钯络合物的素核试剂。反应的主产物与外加 破有关：当用k 2 c 0 3 作碱时，得到环氧产物，而用c s 2 c 0 3 作碱时，得 到的是顺式二醇的环状碳酸酯产物( 反应式1 0 ) 。由该反应我们进 一步看到了有机高价碘盐代替有机卤化物的独特之处。 最近，k a n g 等缸2 1 报道了与上述类似的反应，反应产物同样具 有立体选择性( 反应式1 1 ) 。 + p h 2 i + b f 4 一上地l ( 反应式i 1 ) r s n b u ， + p h 2 i + b f 4 。+ p h 三c h p d ( o a c ) 2 , d m f , r t p h b ( o h ) 2 r = p h ，p h c = c ，r ( 反应式1 2 ) 烯烃芳基化的h e c k 反应在钯催化下与其它活性底物的偶联反 应组合，即所谓的三组分偶联反应，常常应用于复杂分子的合成 m 1 ，该反应要顺利进行，要求芳钯络合物与烯烃发生插入反应的同 时不能发生钯中间体1 3 一h 消除反应。k a n g 等m 1 用二芳基碘盐代替有 机芳卤，进行了上述三组分偶联反应他们用降冰二烯，二苯基碘盐 1 0 浙江大学博士论文 与有机硼化合物或有机锡化舍物或末端炔烃之间进行的这种三组分 偶联，发现不仅反应条件温和，而且产率较高( 反应式1 2 ) 对h e c k 反应的介质研究表明，虽然大多数h e c k 反应是在无水 极性溶剂中进行，但是近来有实验发现，h e c k 反应也能在水介质中 有效的进行【2 5 1 。b u m a g i n m l 的研究证明二芳基碘盐在水介质中同样 能顺利地发生。以水为介质，他们研究了二芳基碘盐与丙烯酸的钯 催化偶联反应( 反应式13 ) ，发现在p d ( o a c ) 2 作催化荆及n a 2 c 0 3 作 碱，在水中，带有不同取代基的二芳基碘盐都能顺利地都能顺利地 进行反应。实验还表明取代基的电子效应不同对反应的影响不同， 当二芳基碘盐的芳环上有斥电子取代基时，反应在较低的温度下很 快就能完成，而且产率很高；而当二芳基碘盐的芳环上有吸电子取 代基时，则反应要在较高的温度下进行很长时间才能完成，同时产 率较低。 h = = = = c h c 。恻x 1 - 1 篇5 h20-喽10gc砦50-91、c o o h ， ( 反应式1 3 ) a c 一 +r2l+r3bf4-5molpd(oac)2，,naoac,teba 6 0 o r 2 c h 3 p h ；r 1 = p h ，p - o h 3 c 6 h4 | p - c i c e h ： r 2 2 p h p - b r c b h mp - c i c 6 h 4 m n 0 2 c s h 舢p , - c h 3 c b h p - c h 3 0 c 8 h ，p - c h 3 c o n h c 6 h 4 r 3 = p h ，p - b f c b h 4 ，p - c i c 6 h 4 m n 0 2 h 4 ，p - c h 3 c 8 h 4 ，p - c h 3 0 c 6 h 4 ( 反应式1 4 ) 我们课题组对有机高价碘盐参与的h e c k 反应类型进行了研究 2 7 1 。在二醋酸钯催化下，用二芳基碘盐和b 一芳基取代的d ，3 - 不饱 1 1 浙江大学博士论文 和酮反应，以较高产率制得了p ，p 一二芳基取代的产物，0 c ，d 一不饱 和酮。( 反应式1 4 ) 二、s u z u k i 反应： 八十年代初，s u z u k i 等人，在钯催化的条件下，用芳基硼酸和 芳卤或三氟磺酸酯化合物反应合成联芳类化合物，取得极大的成 功，这就是著名的s u z u k i 反应1 。该反应现已被广泛应用在有机 合成工作中，是形成c - c 键的一种非常重要的反应方法。一般认 为，s u z u k i 反应的关键步骤在于b - p d 之间的转金属化作用【2 引。由 于硼的缺电子特征，为了促进反应的顺利进行，常常需要加入碱以 使有机硼化合物变成其相应的“盐”来提高b 原子的亲核能力。通 常反应需要在较高的温度下进行。采用高价碘盐来代替相应的芳卤 或烯卤化合物时，由于它们能够与钯形成高度亲电性的有机钯中间 体，从而提高了p p d 之间的转金属化能力。因此，高价碘盐参与的 许多s u z u k i 反应的条件十分温和，有时甚至在没有碱存在的条件下 也能顺利地发生反应。 b u m a g i n 等n 0 1 首次将二芳基碘盐引入s u z u k i 反应类型进行了研 究。实验表明，在全水介质及p d c l 2 的催化下，各种芳基碘盐均可 以几乎定量的产率迅速地与四苯基硼酸钠发生偶联反应，生成联芳 类化合物( 反应式1 5 ) 。 p h 4 b n a “r z l * x - 等岩篙慧 肌r ( 反应式1 5 ) 最近，以k a n g 为首的研究小组对有机高价碘盐与有机硼化合 物进行的s u z u k i 反应进行的研究m 1 表明，有机高价碘盐与有机硼 化合物之间进行的交叉偶联的反应性能非常好，各种有机高价碘 浙江大学博士论文 盐，如芳基碘盐、烯基碘盐以及炔基碘盐，可以在室温下与各种有 机硼试剂，如有机硼酸，有机硼酸酯，三烷基硼化物等顺利地进行 反应。反应可以在5 - 4 5 分钟之内完成，且产率通常在9 0 以上。 ( 反应式1 6 ) 。实验发现，该交叉偶联的反应可以在没有碱存在的 条件下顺利发生。此外，对反应条件进行的一系列实验结果发现无 论是p d ( 0 ) 或p d ( i i ) 的催化剂都能催化该反应，且无水溶剂或含水 溶剂的介质对反应产率均无明显的影响。在该实验中还发现，k o s e r 试剂( a r i ( 0 h ) 0 t s ) 也可以相同的反应条件下作为芳基化试剂以极 高的产率与各种有机硼化舍物发生s u z u k i 偶联反应( 反应式 1 7 ) ，由此进一步拓宽了有机高价碘盐的应用范围。 硝b 巳+ 巳l + 阿* j 型塑监- r 1 一曙 r 1 训l ，p h c h = c h ，r 旬h ，s i a ，9 - b b n ，r 2 - - a r y l 2 - t h i e n y t ，p h ( t = c x = b f 4 ，o t s ( 反应式1 6 ) a r i ( o h ) o t s + r 1 b r 垒! 曼呈! ：2 a 卜r 1 a r = p h ，p - c h 3 0 c8 h4 ：r 1 = ar y l ，p h c h = c h r = o h 。o m e ，s i a 。9 一b b n ( 反应式1 7 ) r 1 b r 。+ r 2 l + p h x 璺竺! ! 塑呈2 曼q i ! ! 曼：曼 r ，r 2 2 0 - 4 0m j n 。d m e h 2 0 ( 4 ：1 ) ( 反应式1 8 ) k a n g 等【3 2 1 对高价碘盐与有机硼进行s u z u k i 交叉偶联反应的研 究中发现，在一价铜盐代替钯催化剂，在类似的反应条件下同样可 浙江大学博士论文 以进行s u z u k i 交叉偶联反应。由此说明在s u z u k i 交叉偶联反应中 c u i 是另一类很有效的催化剂( 反应式1 8 ) 。 我们课题组对有机高价碘盐的s u z u k i 反应类型进行了新的研 究 3 3 1 。应用有机三氟硼酸钾作为新的一类高活性的有机硼化合物和 碘盐一起参与s u z u k i 反应，研究表明对含各种取代基的底物，反应 都能在6 0o c 无外加碱的存在下仅3 0 分钟内顺利完成，反应的得率 较高( 8 1 一9 9 ) ( 反应式1 9 ) ，该反应对有邻位取代的底物，可 以高产率的发生反应，这是一般的s u z u k i 反应所不能比拟的。 a r b f 3 k + a r l 2 i + b f 4 一一p d ( o a c ) ：, 6 0 。c , 3 0 m i n , o m e a r - a r l ( 反应式1 9 ) 我们课题组进一步研究发现m 1 利用三价碘的杂环化合物也能进 行类似的s u z u k i 反应。在钯催化下，用三价碘的杂环化合物和苯基 硼酸反应，制得了邻联苯甲酸。( 反应式2 0 ) + p h b ( o h ) ：业塑垃盟业业巴 2 ) h 3 + 0 ( 反应式2 0 ) 三、s t i l l e 反应： 除了s u z u k i 反应可以生成联芳类化合物外，有机锡化合物在 过渡金属催化下与芳基或烯基卤化物或三氟甲磺酸酯化合物的偶联 反应也能形成联芳类化合物。该反应就是著名的s t n l e 反应蚓。 s t i l l e 反应需要在较高的温度下才能进行，对一些不稳定反应底物 这往往会引起某些副反应。改用高价碘盐来代替芳基或烯基卤化物 1 4 浙江大学博士论文 或三氟甲磺酸酯进行s t i l l e 反应，则可以使反应在比较温和的条件 下进行，反应的得率可以相应地提高。 b u m a g i n 等1 优先将二芳基碘盐引入s t i l l e 反应模式。实验表 明有机高价碘盐与三甲基锡基化合物在p d ( 0 a c ) 2 催化下进行的 s t i1i e 偶联反应，可以在较温和的条件下进行( 6 0 0 c - 7 0 0 c ) ，且具 有良好的产率( 反应式2 1 ) 。 p d ( o a c ) ，d mf r s n ( c h3 ) 3 + a r 2 1 x 丽号矿等及r a 一r a r = m o 2 n c8 h4 ，r = m e ，p - m e cb h4 ， x = h s o 4 ，b f4 ，cf3 c o2 ( 反应式2 1 ) s t a n g 等m 1 研究了烯基碘盐与三丁基锡基炔烃化合物以及三丁 基锡基环丁烯二酮化合物之间发生的偶联反应。实验发现在s t i l l e 反应中除了钯催化剂外，加入催化量的c u i 可以提高反应产率扣改 善反应条件侣引。该反应还具有高度的立体专一性，烯基碘盐中的烯 基片断的立体构型在产物结构中得以保持( 反应式2 2 ) 。 双：+ “ i l p n 钆翱酬 b n 氇糊，c o c fr t ( 反应式2 2 ) 烯基二碘盐也可在类似的反应条件下与2 分子的三丁基锡基炔 烃化合物发生s t i l i e 偶联生成烯基二炔类化合物b 9 1 ( 反应式 浙江大学博士论文 23 ) 。反应除采用钯催化剂外，还用了碘化亚铜作助催化剂，所以 反应条件温乖。 t f - + 2 b u 3 s n - r塑! ! 坠型旦：壁i d m f r t x = o c r y , r - - c h 3 ，n - b u s i m e 3 ，p h ，( c o ) n ( c 呦5 t ( c o ) b u 4 , ( c o ) c 1 0 h 1 s ( 反应式2 3 ) k a n g 等还尝试了用二价镍作催化剂代替钯进行s t i l l e 偶联反 应1 ，反应能在较温和的条件下进行( 反应式2 4 ) 。 p h 2 i + b f 4 - + b h 3 s n 一一- - - - p h n i ( a c a c ) p h 一三三p h ( 反应式2 4 ) i ( o s e r 试剂衣u 一氧桥双( 三氧甲磺酰氧基) 碘苯，即z e f i r o v 试剂也可以与有机锡化合物在很温和的条件下发生偶联反应，得到 相应的苯基或对碘苯基取代的偶联产物l ( 反应式2 5 ) 。 r s n b u 3 + 刚o t 3 o r 啡丫q 尸鼍蒜嚣筹l 融阳o r p hp h ( 反应式2 5 ) r s n b u 3 + a r l + p h x - 豇l i 虹o u 卫咄舡r r 2 v i n y l ，a l l y l ，2 - t h i e n y l ，a f p h ，p - i c b h 4 ，x = b f 4 ，b r ( 反应式2 6 ) 浙江大学博士论文 k a n g 等1 发现用c u i 完全代替钯试剂，进行高价碘盐与有机锡 化合物的s t il l e 偶联反应，反应也能在很温和的反应条件顺利地进 行( 反应式2 6 ) 。 在s t i l l e 偶联反应中，除了常见的钯催化剂和铜催化剂之 外，k a n g 等1 还尝试用二价锰盐( , v i n c i 2 4 h 2 0 ) 作催化剂使二芳基 碘盐与有机锡化合物发生s t “l e 偶联。实验结果表明二价锰盐的确 具有催化效果，但与钯催化荆和铜催化剂催化效果相比，m n c l ：4 h 2 0 作催化剂的反应温度较高一些( 反应式2 7 ) 。 r s n b u 3 + r 2 1 + p h b f 4 堂盟竺出! 生旦+ r - a t 。4 n m p t h f r 1 = p h 2 - t h i e n y l ，2 - f u r y l p h c h = c h ( 日，p h 口_ - - - - - c ，r 2 = p h p h c h = c h ( e ) ，p ! o c 6 h 4 ( 反应式2 7 ) 最近，r o h 等人发现，尿嘧啶苯基碘盐也能发生s t il l e 偶联反 应4 引，反应除p d ( 0 a c ) 2 作催化剂外，引入配体a s p h 3 使反应可以 在较温和的条件下进行( 4 5 0 c ，5 分钟) ，得率高达9 5 ( 反应式 2 8 ) 。 b o t r 痧k p h 。s 卧 c h ， ! 皇! 里垒曼b ：垒曼昱! ! t h f 4 5 c 5 m i n o h 3 c 、n 儿丫砷 。火n ( 反应式2 8 ) 最近，k a n g 等1 发现高价碘盐与有机双锡基烯烃化合物的 s t iu e 偶联反应具有高度的区域选择性，反应能在室温下顺利地进 行且具有较高的得率，进一步实验证明该反应也能同时发生插羰反应 ( 反应式2 9 ) 。 浙江大学博士论文 p h 2 1 + b f + + b u a 一夕s n b u 3 一p q n s nd f 、 两| p h 2 i + b f 4 +j 婴竖生一p 淞征 d m f d m e ( i ：i ) 8 ( 反应式2 9 ) 四、碳杂键彤成的偶联反应： c 一杂键形成的反应在有机合成中占有很重要的地位。常常应用 于天然产物的合成，所以对c 一杂键形成的反应研究一直受到人们的 密切关注。 有机高价碘盐除了可以在过渡金属催化下完成c - c 键形成的反 应，还可以在过渡金属催化下实现c 一杂键形成的反应。k a n g 等h 6 】 报道了二苯基碘盐与二级胺在钯催化下进行的芳胺化偶联反应。如 用芳卤与胺发生芳基化反应，需要在6 5 - 1 1 0o c 的条件下才能进 行，要求采用立体位阻较大的t - b u o n a ，l i n t m s ，等强碱。改用二苯 基碘盐来作为苯基化试剂时，芳胺化反应可以在室温下进行，且反 应可以采用n a o h 为碱，有效避免了t - b u o n a 或l i n t m s 2 等强碱对碘 盐的亲核进攻而引起碘盐的分解( 反应式3 0 ) 。 h n r 2 r 1 p h 2 i + b f 4 +o 苎塑些警phnrlr2t-buonao rl i n t m o r k ) & “ ( 反应式3 0 ) b e l e t s k a y a 等m 1 报道了用水溶性的钯催化剂在水中进行了二 芳基碘苯与苯并三氮唑的c - b l 键形成反应。他们在实验中发现，若 浙江大学博士论文 只用钯催化剂，其氮芳基化反应得到的是n 。和n ：上发生取代的异构 体的混和物，若改用钯铜( i i ) 共催化体系，则氮芳基化反应得到 几乎定量的区域选择性的n ，上发生取代的产物。此外，在该反应条 件下，二芳基碘盐上的两个芳基都与底物发生了氮芳基化反应( 反 应式3 1 ) 。碘盐芳环上取代基的电子效应对反应无影响，不论是斥 电子基还是吸电子基，都能以几乎定量的产率得到相应的芳胺化产 物。 2 习+ a r 2 1 * b f 4 - 黑羔鬻等z 了 “ 土r a r = p h ，p m e c b h 4 ，p - m e o c b h 4 ，p - c i c 6 h 4 c u ( 1 i ) = 【，。! ! ：! ：! ：贝。】。c 。 ( 反应式3 1 ) r 1 ，r 。h ，m e ，p h p - m e o c 6 h4 除了可以形成c - n 键以外，高价碘盐还可以参与形成c - s 键的 反应。k i t a m u r a 等h 8 1 报道了在二醋酸铜催化下二苯基三氟甲磺酸碘 盐与2 ，3 一二取代苯并噻吩之间进行的苯基化生成锍盐的反应。以 往生成卜芳基- 1 - 苯并噻吩锍盐要使邻芳巯基取代的烯烃或炔烃发 生多步而复杂的分子内环化反应才能获得，而使用二芳基碘盐作苯 1 9 浙江大学博士论文 基化试剂，则可以一步实现卜苯基- 1 - 苯并噻吩锍盐的合成( 反应 式3 2 ) 。 五、羰基化及烷氧羰基化反应： 由于c o 的c 原子上有一对孤对电子，因此它可以与过渡金属 原子进行络合配位，配位羰基c 原子受到分子内或分子外亲核试剂 的进攻而生成羰基化产物。高价碘盐与低价的过渡金属原子发生氧 化加成生成的高度亲电性的有机金属络合物，可以进一步与c 0 发生 络合配位，继而在c 原子上发生相应的化学反应( 反应式3 3 ) ，由 于此类羰基化反应是增长一个碳原子的重要方法之一，是近年来有 机合成较为热门的研究领域之一。 同+ 眦 【r 坩】皿州蝴一【啪监r 乩+ m l + x ( 反应式3 3 ) u c h i y a m a 等1 早在八十年代，首先对二芳基碘盐的钯催化羰 基化反应进行了一些研究。研究表明当羰基化反应在醇介质中进行 时，能够很顺利地得到芳基甲酸酯产物( 反应式3 4 ) 。同时条件实 验揭示无论p d ( 0 ) 还是p d ( ii ) 的催化剂对反应都是有效的，三烷基 胺和k 0 h c 作为碱的反应效果最好，但是当加入一些p p h ，配体时， 羰基化反应会受到阻碍。 a r 2 i + x 一+ c o ( 1a t m ) + r o h ! ：唑a r c o o r ( 反应式3 4 ) s t a n g 等咖1 发现炔基碘盐也能在醇介质中进行羰基化反应。一 般炔卤化合物在在钯催化羰基化过程中往往会被还原而生成烯基羰 2 0 浙江大学博士论文 基化产物】，当选用炔基碘盐代替卜炔卤化合物进行羰基化反应 时，发现该反应能在室温衣la t mc o 的条件下，以较好产率地生 成相应的炔基羰基化产物( 反应式3 5 ) 。 r 三三一| p h o t s + r 1 0 h + c o ( 1 a t m ) = 兰= ! ! b ! 垒旦皇生+ r _ c 兰三c c o o r l p d ( o a c ) 。 r - p h p - c h 3 c e h 4 ，n - b u ( 反应式3 5 ) k a n g 等b 2 1 对高价碘盐在醇介质中进行的羰基化反应进行了较为 系统的研究。结果表明除了对称二芳基碘盐之外，烯基碘盐，杂芳 基碘盐以及不对称二芳基碘盐同样都能在室温和la t mc 0 的条件 下，以中等至良好的产率生成相应的酯类化合物。同时实验还发 现，当碘盐中的平衡阴离子种类不同时，会生成不同的产物。当平 衡阴离子为b f 。，0 t s 时，得到的是正常的酯类产物，而当平衡阴离 子为0 t f ，b r 时，则得到的产物主要是对碘苯甲酸酯( 反应式 3 6 ) 。 r i + p h x 一 一旦! 1 9 垒! 1 2 。塑呈殳坚 r c o o m e f p h ) r 嘲( p h ) r = a r y l h e t e r o a r y l ，a l k e n y l x = b f ，o t s ，o t f ，b r ( 反应式3 6 ) 上述实验结果表明高价碘盐可以有效地发生醇介质中的烷氧羰 基化反应。最近，k a n g 等m 1 进一步研究了高价碘盐与末端炔之间的 羰基化反应。通常在钯催化下，末端炔烃与芳卤或烯卤以及烯基的 三氟甲磺酸酯的羰基化反应的产物是乙炔基酮化合物，由于底物活 性较低反应往往需要在高温和很高的c o 压力下进行。改用高价碘盐 浙江大学博士论文 进行钯催化下末端炔烃的羰基化反应，可以在室温和1 ar mc o 的 反应条件下顺利完成插羰反应。该实验还表明c u l 在末端炔烃的羰 基化反应中有助催化的效果( 反应式3 7 ) 。 r 1 b ( o r ) 2 + c 。( 1 a t m ) + p h 2 l + b f f i c 帆u l , n a 。o m h e ，, 3 h 5 2 。c ( 万r i c o p h r 1 ，r 2 = a r y l a l k e n y l ，h e t e r o a r y l ； r = o h ，o m e ，a l k y l ；x = b f 4 。o t s ( 反应式3 7 ) 此外，k a n g 等【3 2 1 还发现此类反应用c u i 作催化剂，在温乖的反 应条件下，la r mc o 、高价碘盐、和末端炔三组份反应，同样能高 产率地生成羰基化产物。( 反应式3 8 ) 。 + x - 一r 2 蒜c 0 篇a t m ) 等r t 业d m e 糟h0 ( * 4 趣一r z( 1 ，。，：1 ) ” r 1 = p h ，p - c h 3 0 c 6 h 4 ，p h c h = c h ；r 2 = p h ，b u ；x = b f 4 ，o t s r 1 s n b u 3 + r 2 i + p h x 一 ( 反应式3 8 ) c u i d m e r_ t c o f la r m l m n c l 2 4 h 2 0 c o ( 1a t m ) r 1 = v i n y l ，2 - t h i e n y l ，2 - f u r y l ，p h ，p h c 三c r 2 = p h ，p - i c b h 4 ，p h c h = c h ( e ) ，p - c h 3 0 c 6 h r 1 c o r 2 ( 反应式3 9 ) 在s t “l e 偶联反应体系中，引入c o 可同时发生羰基化反应。 高价碘盐的高反应活性，使得其与低价的过渡金属发生氧化加成得 2 2 浙江大学博士论文 到的中间体具有很高的活性，c 0 容易与之发生插入反应，通常在1 a t mc o 存在下即可顺利进行羰基化反应。对于此类反应，钯催化剂 5 引，铜催化剂1 以及锰催化剂4 朝都同样有效( 反应式3 9 ) 。 此外，我们课题组m 1 报道了高价碘盐在碱水与氯仿两相介质 中的羰基化反应( 反应式4 0 ) 。将氯仿的碱水体系作为c 0 的发生 源，提供了羰基化反应的又一新途径。实验表明反应条件温和，得 率在5 4 - 7 8 之间。 p d c l 2 ( p p h 3 ) 2 ，5 0 。c a r 2 限、赢丽丽丽舭0 。h ( 反应式4 0 ) 六、s o n o g a s h i r a 反应： 在过渡金属催化反应中，芳卤、烯卤或炔卤与炔烃在 p d ( i i ) c u ( i ) 共催化体系中的偶联反应称为s o n o g a s h i r a 反应b 6 1 ， 该反应是合成炔烃类衍生物的最重要的方法之一。 有机高价碘盐能够作为芳卤、烯卤或炔卤的替代品，参与 s o n