（应用化学专业论文）亚胺配体及无配体体系中钯催化的Suzuki反应.pdf

人连理! l ：人学硕十学位论文 摘要 钯催化的芳基硼酸与卤代芳烃的s u z u k i 偶联反应由于其高效性和底物的广泛适用 性，在碳碳形成反应中占有重要地位，一直是合成联芳类化合物的有效方法，已广泛 应用于天然产物、药物及功能材料的合成中。 s u z u k i 反应一般需要配体的促进。常用的配体主要有：富电性、大位阻膦配体， 杂环卡宾配体( n h c ) 及环钯化合物等。近年来，双齿配体因其半配位效应而引起广泛 关注并在钯催化的多种反应中得到应用；为获得高催化活性，大位阻的2 ，6 二异丙基苯 胺基团也被引入s u z u k i 反应配体分子结构中。当前，绿色化学已成为研究热点，以水作 为溶剂或助溶剂代替传统有机溶剂是绿色化学的主要研究内容之一。此外，发展“无配 体”催化体系成为有机合成化学中最具挑战性的领域之一。无配体体系具有简单、价廉 等优点，更重要的是可使s u z u k i 反应在空气中或水介质中进行。然而，尽管钯催化无配 体的水相s u z u k i 反应能在空气中进行，迄今未见系统研究反应气氛影响规律的报道。本 文从以下三个催化体系对s u z u k i 反应作探讨。 1 基于2 ，6 二异丙基苯胺的大位阻及双齿配体的半配位效应，本文合成了对空气 稳定的亚胺型膦配体i ，并首次获得其单晶结构。该配体促进的催化体系可活化芳基氯 代物。使用1m o l 的p d 2 ( d b a ) 3 ，2 硝基氯苯和苯硼酸反应1 0h 可定量转化。 2 从双齿配体的半配位效应和绿色化学的角度出发，设计并合成了对空气稳定的新 型水溶性亚胺配体i i 并得到其单晶结构。使用1m o l 的p d c l 2 作催化剂，该配体组成 的催化体系能在室温下高效催化难活化的芳基溴代物。4 溴苯甲醚与4 甲基苯硼酸反应 5m i n 即可定量转化，且t o f 达1 2 0 0 h 一。 3 发展了一个能高效催化难活化芳基溴代物及芳杂环溴代物与芳基硼酸s u z u k i 反 应的p d c l 2 h 2 0 e t o h 体系，并证明了该体系中氧气的促进作用，首次提出氧促进钯催 化无配体的水相s u z u k i 反应的概念。对于4 溴苯甲醚和苯硼酸的反应，最高t o f 值达 1 5 0 0h ；2 溴毗啶和4 甲基苯硼酸反应1 0m i n ，即可定晕转化成交叉偶联产物。 l i g a n d i l i g a n di i 关键词：钯：s u z u k i 反应：亚胺配体；无配体；水相 s 0 3 n h ( c h 2 c h 3 ) 3 疆胺配体及无配体体系中锇箍化的s u z u ki 反瘴 i m i n el i g a n d p r o m o t e da n d l i g a n d - f r e ep a l l a d i u m c a t a l y z e ds u z u k i r e a c t i o n s a b s t r a c t t h e p a l l a d i u m c a t a l y z e ds u z u k ir e a c t i o no fa r y lh a l i d e sw i t ha r y lb o r o n i ca c i d si so n eo f t h em o s ti m p o r t a n tc a r b o n c a r b o nb o n df o r m a t i o nr e a c t i o n sa n dh a sb e c o m ea l li n d i s p e n s a b l e t o o li nm o d e mo r g a n i cs y n t h e s i sf o rt h ep r e p a r a t i o no fb i a r y lc o m p o u n d s 。t h es u z u k i r e a c t i o nh a sb e e nb r o a d l ya p p l i e dt ot h es y n t h e s i so fn a t u r a lp r o d u c t s ，p h a r m a c e u t i c a l s ，a s w e l la st h ea d v a n c e df u n c t i o n a lm a t e r i a l sd u et oi t sh i l g he f f i c i e n c ya n dw i d ea p p l i c a b i l i t yt o s u b s t r a t e s g e n e r a l l y ，t h es u z u k ir e a c t i o ni sal i g a n d p r o m o t e dr e a c t i o n t h ee l e c t r i c r i c h ，s t e r i c p h o s p h i n el i g a n d s ，n - h e t e r o c y c l i cc a r b e n el i g a n d s 群h c ) a n dp a l l a d a c y c l e sa r ec o m m o n l y u s e di nt h es u z u k ir e a c t i o n i nr e c e n t y e a r s ，b i d e n t a t el i g a n d sa r o u s ew i d e s p r e a di n t e r e s t b e c a u s eo ft h eh e m i l a b i l i t ya n dh a v eb e e na p p l i e dt oav a r i e t yo fp a l l a d i u m c a t a l y z e d t r a n s f o r m a t i o n s t oo b t a i nh i g h c a t a l y t i ca c t i v i t y ，2 6 一d i i s o p r o p y la n i l i n ew a su s e dt o s y n t h e s i z ee f f i c i e n tl i g a n df o rt h es u z u k ir e a c t i o nd u et oi t sl a r g es t e r i ch i n d e r a n c e c u r r e n t l y ， g r e e nc h e m i s t r yh a sb e c o m ear e s e a r c hh o t p o i n t t h eu s eo fw a t e ra ss o l v e n to rc o s o i v e n t i n s t e a do ft r a d i t i o n a lo r g a n i cs o l v e n t si st h ei m p o r t a n ta n de f f i c i e n t s t r a t e g y i n g r e e n c h e m i s t r y m o r e o v e r ，t h ed e v e l o p m e n to f “li g a n d - f r e e c a t a l y t i cs y s t e m sh a sb e c o m eo n e o ft h em o s tc h a l l e n g i n gf i e l d si ns y n t h e t i co r g a n i cc h e m i s t r y ，b e c a u s et h e ya r es i m p l ea n d c h e a p ，m o r ei m p o r t a n t l y ，t h e “l i g a n d - f r e e ”c a t a l y t i cs y s t e mm a k e si tp o s s i b l et oc a r r yo u t t h es u z u k ir e a c t i o nu n d e ra na e r o b i ca t m o s p h e r ea n d o ri na na q u e o u sm e d i a h o w e v e r ，t h e r e i ss t i l ln os y s t e m a t i cr e s e a r c ha b o u tt h ei n f l u e n c eo fr e a c t i o n a t m o s p h e r eo nt h es u z u k i r e a c t i o ni na q u e o u sm e d i au n d e rl i g a n d f r e ec o n d i t i o n s i nt h i s p a p e r ，w ed i s c u s s e dt h e s u z u k ir e a c t i o no nt h ef o l l o w i n gt h r e ec a t a l y t i c s y s t e m s 。 1 b a s e do nt h es t e r i ch i n d e r a n c eo f2 ，6 - d i i s o p r o p y la n i l i n ea n dt h eh e m i l a b i l i t yo ft h e b i d e n t a t el i g a n d ，w es y n t h e s i z e da l la i r - s t a b l ei m i n o p h o s p h i n el i g a n di ，a n do b t a i n e di t s c r y s t a ls t r u c t u r ef o r t h ef i r s tt i m e 。t h ec a t a l y t i cs y s t e mc o u l da c t i v a t ea r y lc h l o r i d e s ，a n dt h e r e a c t i o nb e t w e e n2 - c h l o r o n i t r o b e n z e n ea n dp h e n y lb o r o n i ca c i dw a sc o m p l e t e dq u a n t i t a t i v e l y i n1 0 hw i t h1m o l p d 2 ( d b a ) 3 。 2 o nt h eb a s i so fh e m i l a b i l i t yo ft h eb i d e n t a t ei i g a n da n dt h ec o n c e p to fg r e e nc h e m i s t r y ， w ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e dan e wt y p eo fa i r - s t a b l ew a t e r - s o l u b l ei m i n el i g a n di ia n d o b t a i n e di t s c r y s t a ls t r u c t u r e t h es y s t e ms h o w e dh i g hc a t a l y t i ca c t i v i t yt o w a r d sa r ，v l b r o m i d e sa tr o o mt e m p e r a t u r e u s i n g1 1 1 1 0 l p d c i 2 t h er e a c t i o no f4 一b r o m o a n i s o l ea n d 人连理1 i 大学硕十学位论文 4 - t o l y lb o r o n i ca c i dc o u l db ec o m p l e t e di n5m i nw i t hah i g ht u r n o v e rf r e n q u e n c y ( t o f ) u pt o 1 2 0 0h 一 3 a ne f f i c i e n tp r o t o c o lo fp d c l 2 一h 2 0 e t o hs y s t e mh a sb e e nd e v e l o p e df o rt h es u z u k i r e a c t i o no fd e a c t i v a t e da r y lb r o m i d e so r h e t e r o a r y l b r o m i d e sw i t ha r y lb o r o n i ca c i d s ， r e s p e c t i v e l y t h ep h e n o m e n o no fo x y g e n p r o m o t i o nw a so b s e r v e d t ot h eb e s to fo u r k n o w l e d g e ，t h i si st h ef i r s tr e p o r to fo x y g e n - p r o m o t e dp a l l a d i u m - c a t a l y z e dl i g a n d f r e es u z u k i r e a c t i o ni na q u e o u sm e d i a i nt h ec a s eo ft h ec o u p l i n go f4 一b r o m o a n i s o l ew i t hp h e n y lb o r o n i c a c i d ，t h eh i g h e s tt o fw a sr e a c h e du pt o1 5 0 0h t h es u z u k ir e a c t i o nb e t w e e n 2 - b r o m o p y r i d i n ea n d4 - t o l y lb o r o n i ca c i dw a sc o m p l e t e dq u a n t i t a t i v e l yi n1 0m i n 1 i g a n dil i g a n d 1 1 s 0 3 n h ( c h 2 c h 3 ) 3 k e yw o r d s ：p a t t a d i u m ；s u z u k ir e a c t i o n ；i m i n el i g a n d s ；l i g a n d - f r e e ；a q u e o u s 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：j 亚避塑必自奠过隍堕# 鸟壹章塑型堪塑2 兰鱼丝些玉礁一 作者签名 ：j 盟刍生墨一日期：耳年l 月一日 大连理：i = 大学硕十研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定 ，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工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，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：堇叠籀 新躲匆盎 抑9 年7 月台只 厂 人连理1 ：大学硕+ 学位论文 引言 有机分子的基本骨架是由碳一碳键相互连接而成，碳一碳键的形成反应一直是有机化学 研究的热点。由于卤代芳烃中的碳原子采用s p 2 杂化，而传统的形成芳一碳键的亲核取代反 应对此类反应并不奏效。通过使用高活性的过渡金属催化剂( 包括金属化合物、配合物或金 属纳米粒子) ，可以高效地实现卤代芳烃( 碘代、溴代、氯代甚至氟代芳烃) 与各类亲核试剂 之间的碳一碳和碳一杂原子偶联。常见的交叉偶联反应有h e c k 【1 2 1 、s u z u k i 【3 1 、k u m a d a 4 1 、 s t i l l el s l 及n e g i s h i1 6 】反应，其中，钯催化的芳基卤代物与芳基硼酸的s u z u k i 偶联反应由于具 有反应条件温和、有机硼试剂低毒以及稳定性好，底物适用范围广、产物易于分离等特点， 在碳一碳偶联反应中占有重要地位，一直是合成联苯类化合物的有效方法，已广泛应用于天 然产物、药物及功能材料的合成中【7 。1 0 】。 凡 r 艇矿x+ r 岔叩恍= 兰 s u z u k ir e a c t i o n r r 本文基于当前s u z u k i 反应研究的三个热点，即双齿瞵配体的应用、水溶性非瞵配体盼 设计与合成以及简单高效的无配体催化体系的开发，研究了钯催化的三个s u z u k i 反应体系， 包括亚胺型膦配体促进的催化体系、水溶性亚胺配体促进的催化体系和无配体催化体系。 亚胺配体及无配体体系中钯催化的s u z u k i 反应 1文献综述 1 1引言 s u z u k i 偶联反应是由s u z u k i 等1 1 1 】发现的钯催化芳基硼酸和芳基卤代物的交叉偶联反应 ( e q 1 - 1 ) 。 r ，9 州b 龟r r ， 电解e q 1 - 1 x = c i ，b r ，i 相对于其它金属有机试剂，硼试剂有许多优点：首先，官能团兼容性好，这是由于硼 的电负性强，为2 0 ，该值与碳( 2 5 ) 接近，高于锂、镁或大多数过渡金属( 电负性在0 8 6 1 7 5 之间) ；其次，其产生的副产物低毒且易与目标产物分离；另外许多硼试剂易于合成，对热、 空气、水等稳定性好，容易操作。 s u z u k i 反应通常需要碱促进，如碱金属碳酸盐( 碳酸钠、碳酸钾等) 及磷酸钾等。目前人 们对碱在偶联反应中的作用仍有争议，主要有两种理论：s m i t h 1 2 j 认为碱在反应中与硼试 剂形成电子密度更高的中间体p h b ( o h ) 3 。，在偶联反应中是这种阴离子而不是中性的苯硼酸 参与反应；然而，s u z u k ii s j 对碱在反应中所起的作用提出了另一种解释，他认为碱的作用 是发生钯的配体交换，然后再进行转移金属化。 s u z u k i 反应公认的机理i7 ，8 j 通常包括三个步骤( 图1 1 ) ，它们分别为：( 1 ) 氧化加成；( 2 ) 转移金属化：( 3 ) 还原消除。反应过程中氧化加成是反应的速度控制步骤。取代基的性质对 卤代芳烃的反应活性具有显著的影响。通常来说，卤代烃富电性越强，空问位阻越大，则 反应速率越慢。 7 气孓 x b ( o h ) 2a r l b ( o h ) 2 t r a n s m e t a l a t i o n 图1 i 钯俗：化的s u z u k i 反胁机珲 f i g 1 1 m e c h a n i s mo fp a l l a d i u m c a t a l y z e ds u z u k ir e a c t i o n 大连理。l ：大学硕士学位论文 早期s u z u k i 反应以三苯基膦为配体1 1 3 】，主要活化芳基碘代物和芳基溴代物，基本不能 活化芳基氯代物。这是因为芳基卤代物的c c l 键解离能( 4 0 2k j t 0 0 1 ) 远大于c b r ( 3 3 9 l c j m 0 1 ) 和c 1 ( 2 7 2k j m 0 1 ) 。但是，芳基碘代物和芳基溴代物远比芳基氯代物昂贵，这严重 地制约了其工业应用前景。近几年，通过设计新配体以及发展新体系，国内矫已在活纯氯 代物方面取得了很大的进展。 随着环境闷题翻益突出，绿色化学成为当前研究的热点和翦沿，其中用清洁环保型反 应介质替代传统的有机溶剂是绿色化学重要研究内容之一1 1 4 ，1 5 l 。水具有无毒、价廉等特点， 是种理想的绿色溶剂；水特殊的溶解性质导致水在许多类型的反应中对反应速度和反应 选择性都有促进作用，目前以水为有机反应的介质越来越受到重视1 1 6 1 。水相中的s u z u k i 反 应也已成为当前的研究热点之一。 本章将就s u z u k i 反应在膦配体催优体系、j 膦配体催佬体系以及无配俸催化体系中的 重要研究进展作一综述。 1 。2 膦配体促进钯催化s u z u ki 反应研究进展 在传统的钯催化s u z u k i 偶联反应中，通常以三芳基膦为配体，这是由于膦配体有较强 的供电能力，有剩予s u z u k i 反应的氧化加成步骤，从而促进反应的顺利进行。 1 9 8 9 年，o s b o m 等l r 7 l 报道了三环己基膦配体p c y 3 ( 图1 2 ) 与p d 2 ( d b a ) 3 组成的催化体系 在6 0o c 即可与氯苯进彳亍氧化加成，葱氧化加成是s u z u k i 反应的决速步骤。随后，s h c n l l s l 最先将烷基膦配体用于s u z u k i 反应，他直接用o s b o m 报道的三环己基膦配体l ( 1 0t o o l ) 与p d ( o a c ) 2 或p d c l 2 ( 5m o l ) 组成催化剂，在1 0 0o c 以c s f 为碱，- 甲基吡咯烷酮( n m p ) 为溶奔s j ( e q 1 。，对活纯的芳基氯代物取得了较好的催化效果。 。 r 分c r - s 刚25面t001pd(pcy3)2c12p 瓯他 1 0 0 ” q p o b l 陶1 2 ：j 环己纂瞵配体的结构 f i g 1 2 s t r u c t u r eo ft r i c y c l o h c x y l p h o s p h i n e 1 9 9 8 f - ，f u 等霉霉三叔”l + 罄麟配i 奉p ( f b u ) 3 蠲。1 s u z u k i 反b x 2 ，改诤了如下的催化体系： 1 5t o o l p d 2 ( d b a ) 3 ，3 6m o i p o b t l ) 3 ，1 2e q u i v c s 2 c 0 3 ( e q 1 - 3 ) ，一j ：8 0 9 0 。c 释1 ，4 二氧 弧胺配体及无配体体系中钯催化的s u z u k i 反心 六环中首次高效催化了难活化的芳基氯代物，反应5h 气相色谱( g c ) 产率为8 2 9 2 。 p c i 1 5m o l p d 2 ( d b a ) a + 删刚2 篙器 d i o x a n e 8 0 9 0 妙 e q 1 3 b u c h w a l d 笔l ；1 2 0 】合成了一个胺基膦配体2 ( a m i n o p h o s p h i n el i g a n d ，图1 3 ) ，以0 5 2m o l 拘p d ( o a c ) 2 作催化剂，c s f 为碱，在1 ，4 - 二氧六环中首次实现室温下对惰性芳基氯代物的活 化。此后，他们又合成了一系列联苯型膦配体3 6 。其中以5 a 的催化效果最佳1 2 1 l ，当以 p d 2 ( d b a ) 3 为催化剂，k 3 p 0 4 为碱，在甲苯中通过芳基溴代物和芳基氯代物i 拘s u z u k i 反应合成 了一系列具有大位阻、四邻位取代的不对称联苯类化合物( e q 1 - 4 ) 。 m e 2 n 2 5 3 a r = c y r = n m e 2 b r = c y r 。= h p r 2 c r ：c r ：- p r r d r = h p r ，r = n m e ， e r = p h ，r 。= n m e ， f r = t - b u r = h r 2 a r = c y b r = p h 4 图1 3 人位阻的联苯型膦配体 f i g 1 3 h i n d e r e db i a r y i p h o s p h i n el i g a n d s br+ ( h o ) 2 b 6 e q 1 4 f u 等1 2 ：1 埘只有中等催化效率的二茂铁类膦配体7 进行改造( 图1 4 ) ，通过引入甲基以增 人j 空i 日j 位阻，经改造后的配体8 催化活性明显提高，其组成的体系能催化难活化及窄i 日j 化i ；h 大的芳璀氯代物的s u z u k i 反应，h 收牢较高( 8 2 9 5 1 ；当川比配体8 少一个i 甲硅基 ( t m s ) 的配体9 时，催化剂的1 ：化活中牛急剧下降，说叫t m s 埘配体的催化活件贞献很尺。 人连理j ：人学硕+ 学位论文 - ；p p h 2 搿 - p p s h 2 蝽 t - p 三p h 2 78 图1 4 二茂铁型膦配体 f i g 1 4 f e r r o c e n e d e r i v e dt r i a r y l p h o s p h i n el i g a n d s 9 2 0 0 4 年，w a l k e r 掣2 3 】设计了一个高活性的联苯类膦配体l o ( 图1 6 ) ，该配体在钯催化 的s u z u k i 反应中具有以下特点：( 1 ) 活化底物的范围广；( 2 ) 催化剂的用量少，t o n 可达 3 1 0 0 0 ；( 3 ) 能活化大位阻的惰性芳基氯代物，当以0 2t o o l p d ( o a c ) 2 作催化剂，k 3 p 0 4 为碱，在甲苯中2 ，6 二甲基氯苯与2 甲基苯硼酸反应1 2m i n 即可得到9 8 的分离收率。 该催化体系的高活性主要取决于此位阻型联苯类膦配体的结构特点：两个甲氧基通过p p 共轭效应，增加了联苯环的电子密度，利于氧化加成步骤；同时，右边甲氧基氧上的孤对 电子可能稳定钯，左边甲氧基具有一定的空间位阻可抑制环金属化，利于还原消除步骤， 从而提高s u z u k i 反应速率。 。d 洲e 罱m m u 洲e + q 三 +i ji 1 0 c p c y ， 1 n - b u l i ，- 7 8 。- _ _ 。_ _ 。_ - - 。- _ 。_ _ _ _ 。_ _ _ 一 o m e 2 c y 2 p c i m e o b r o m e 1 0 8 1 i s o l a t e dy i e l d 削1 5 膦配体1 0 的合成 f i g 1 5s y n t h e s i so ft h ep h o s p h i n el i g a n d1 0 x i a o 等l ：4 1 合成多个含有二茂铁的环己基膦基苯基膦摹配体1 1 1 5 ( 图1 5 ) ，并将其用于 芳基氯代物的s u z u k i 反应。实验表明使j l j1 0m o l 的催化剂，富电忭的：二环己基膦基一：成 铁配体( 1 3 ，1 4 和1 5 ) 其仃较高的催化洒性，其催化收率一般人f9 0 ，而州对缺电性的苯 基膦坫一：成铁配体( 1 l 和1 2 ) 催化活性较低，收率小于5 0 。 亚胺配体及无配体体系中钯催化的s u z u k i 反应 1 0 11 1 21 31 4 图1 6 二茂铁型膦配体 f i g 1 6f e r r o c e n y lp h o s p h i n el i g a n d s s o 等【2 5 1 合成一类吲哚膦配体1 6 ( 图1 7 ) 。使用o 0 1 0 1t o o l 的钯催化剂量，其与 p d ( o a c ) 2 组成的催化体系可活化惰性的芳基氯代物。在一定条件下，该催化体系还能催化 芳杂环氯代物与芳基硼酸和烷基苯硼酸的s u z u k i 反应。 0 0 1 - 0 1m o i p d - l - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - _ k 3 p 0 4h 2 0 t h f 1 0 0 r o rr 2 = m e 。o m e c n c h o c o o m e c ( o ) m e 。p y u p l 0 9 9 y i e l d p h o s p h i n eg r o u p l i g a n dt e m p l a t e b o t t o mh e m i l a b i l eg r o u p 、【j ，帅删一呐叶 l ：0 吼 1 6 r 。 r = c ( o ) n a p r 2 c 0 2 t - b u s 0 2 p h 图1 7 吲哚膦配体 f i g 1 7l n d o l y l p h o s p h i n el i g a n d s 最近，f u j i h a r a 等l 6 l 合成膦配体e g1 2 p h o s1 7 ( 图1 8 ) ，在1t o o l 的1 7 促进下，以 0 5t o o l 的p d c l 2 ( p h c n ) 2 为催化剂，k 2 c 0 3 为碱，在四氢呋喃( t h f ) 中能高效催化难活化的 芳基氯代物和芳基硼酸的s u z u k i 反应。 p e g l 2 - p h o s 1 7 图1 8e g1 2 膦配体1 7 f i g 1 8d o d e c a ( e t h y l e n eg l y c 0 1 ) p h o s p h i n el i g a n d1 7 6 呐 a 咱 k9 a + 9 删 大连理1 ：大学硕十学何论文 此外，由于杂原子如n ，p ，s ，o 及n h c 等具有较强的供电性以及其与金属可能通过半 配位效应形成双齿或多齿配体，也被引入到s u z u k i 反应的配体设计中。 g u r a m 等1 2 7 l 合成以苯为骨架的p ，o 螯合配体1 8 和1 9 ( 图1 9 ) ，通过研究发现配体1 8 的活性明显高于1 9 ，配体1 8 与p d ：( d b a ) 3 组成的催化体系对带有吸电子基团、给电子基团、 及空间位阻较大芳基氯代物均有极好的催化活性( y i e l d ：8 3 - 9 7 ) 。 1 81 9 图1 9 磷，氧螯合配体 f i g 1 9p ，o c h e l a t i n gl i g a n d s d a i 等1 2 8 l 合成一系列p ，o 供电配体2 0 2 2 ( 图1 1 0 ) ，基于此类配体的催化体系能高效催 化难活化及有空间位阻的芳基氯代物和芳基硼酸的s u z u k i 反应。 - p r r = p h r = c y r = t - b u i p r l n 丫。 吨 阳2 i x x = h 。r = p hx = p h 8 = p h x = h r = c y x = p h 。r = c y x = h 。r = t - b ux = p h r = t - b u x = p h ，r = p h x = c y ，r = p h x = p h ，r = c yx = c y ，8 = c y x = p h ，r = t - b l i x = c y ，r = t - b u 2 12 2 图1 1 0 磷，氧供电配体 f i g 1 10 p ，o d o n o rl i g a n d s 何仁等1 2 9 l 合成了二二苯基磷乙酸钯配合物2 3 ( 图1 1 1 ) 。单晶结构研究证明，二苯基膦 乙酸钠( 2 4 ) 与：一：价钯舱反应形成顺式螯合配位。在催化s u z u k i 交叉偶联时二价钯被还原、 羧堆离丌，表现： 半配位性。配合物2 3 可征审温下催化芳基溴代物，表现出较高的催化效 果，m 时芳珠氯代物并不理想。 o 矿 阿翼vp 子 ， 、 旷x 弧胺配体及尤配体体系中钯催化的s u z u k i 反应 o p h 2 p u 、o - n a + 2 32 4 图1 1 1 磷，氧钯螯合配合物 f i g 1 11p ，o c h e l a t i n gp a l l a d i u mc o m p l e x e s z h a n g 等1 3 0 】以( r ) b i n o l 【( r ) ( + ) 1 ，1 0 双2 萘酚】为原料，合成了p ，s 供电配体2 5 2 7 ( 图1 - 1 2 ) 。在该配体的促进下，该催化体系在6 0 - 8 0 。c 能催化一系列难活化芳基溴代物和 芳基碘代物的s u z u k i 反应。 2 62 7 图1 1 2 磷，硫供电配体 f i g 1 1 2 p s d o n o rl i g a n d s z e n g 等【3 1 l 通过简易方法在杂环卡宾配体中引入膦配体( 2 8 a e ) ( 图1 1 3 ) ，这类配体与 p d c l 2 反应合成了磷杂环卡宾螯合配位的配合物( 2 9 a e ) 。使用0 5m o l 的催化剂，即可 催化芳基溴代物的s u z u k i 反应，且收率大多在8 0 以上，实现了在一个催化反应中膦配体 和n h c 的协同作用。 r = 9 rw p h c i p d c l 2 n a o a c 占 a b cd e h1 1 3 磷，7 l 杂环k 宾眦合物 f i g i i3p ! n h e l e r o c y c l i cc a r b e n ec o m p l e x e s 8 n 冬1炒凡 纠p op o卟蘑 队乒 大连理一i ：大学硕十学位论文 最近，a y d e m i r 等1 3 2 】合成了多齿双磷胺及其与p d c l 2 作用形成的p ，p 双齿配体的钯化 合物3 0 ( 图1 1 4 ) ，该配体促进的h e c k 和s u z u k i 反应产品收率均较高。使用1m o l 的3 0 作催化剂，以c s 2 c 0 3 作碱，在1 ，4 二氧六环中4 溴苯甲醛和苯硼酸于7 0 。c 反应1h 可得 9 8 的g c 收率。 c i p h 卜2 p f n c i p d 丫 c i p d c i 3 0 图1 1 4 磷，磷双齿钯配合物 f i g 1 1 4 p ，p - b i d e n t a t ep a l l a d i u mc o m p l e x m u k h e r j e e 等1 3 3 j 合成吡咯类磷，氮供电膦配体3 1 a d ( 图1 1 5 ) 。其中，3 1 a 对芳基溴代 物具有较高的催化活性，但是对芳基氯代物效果很差。3 1 b d 与p d 2 ( d b a ) 3 的共同作用能使 芳基溴代物和芳基氯代物的s u z u k i 反应顺利进行。在4m o l 的3 1 b 作用下，以1m o l 的 p d 2 ( d b a ) 3 为催化剂，c s f 为碱，在甲苯中循环两次，4 氯苯乙酮和苯硼酸在6 5 。c 反应4h 仍可得到8 9 的收率。 r 1 、。八r z l i g a n d r 1r 2 阿、n j ：i 三罢h h 三c 洲h 3 灿w 。 纶p p h ， c c h 3p h e n y l d c h 3 m e s i t y l 3 1 图1 1 5 磷，氮供i 乜配体 f i g 1 1 5p ，n d o n o rl i g a n d s 2 0 0 9 年，h o n g 等合成n ，p 双衡环钯类催化剂3 2 ( 图1 1 6 ) ，力：将其用于胺化反应和 s u z u k i 反应i f l 。 讵胺配体及尤配体体系中钯催化的s u z u k i 反应 c l d 、c i m e 2 图1 1 6 氮，磷双齿环钯化合物 f i g 1 1 6n ，p b i d e n t a t ep a l l a d a c y c l e s 随着环境污染的日益严重，绿色化学成为当前研究的热点，可在环境友好的水相中促 进s u z u k i 反应的水溶性膦配体见诸文献。开发水溶性膦配体的常用方法是在非水溶性膦配 体中引入亲水性基团。较早用于s u z u k i 反应的水溶性膦配体是三苯基膦三间磺酸钠盐 ( t p p t s ) 3 3 ( 图1 1 7 ) 。2 0 0 1 年，g e n e t 等1 3 5 j 以t p r i s p d ( o a c ) 2 作催化剂，以二异丙胺为碱( 2 5 e q u i v ) ，在c h 3 c n h 2 0 ( 体积比3 ：1 ) 中于8 0o c 对多种溴代物的s u z u k i 反应取得了较好的催化 效果，t o n 值可达6 4 0 0 。 争0 3 n a 叙p n n a 0 3 s s o a n a t p p t s 3 3 图1 1 7 二苯基膦二间磺酸钠盐 f i g 1 1 7 t r i s ( 3 一s u l f o n a t o p h e n y l ) p h o s p h i n e ，s o d i u ms a l t s h a u g h n e s s y 等- i 刈以三叔丁基膦为母体制备了两种大位阻的水溶性烷基膦配体3 4 和3 5 ( 图1 1 8 ) ，并将这两种配体用于室温下水相中芳基溴代物的s u z u k i 反应。 弋一i q 随后，他们通过增大t p p t s 的何阻，合成 t x p t s 和i t m a p t s ( t q 1 1 9 ) 1 3 7 1 。3 6 和3 7 与 p d ( o a c ) 2 、n a 二c 0 3 针lj 戊催化体系，存c h 3 c n h 2 0 ( 体枞比1 ：1 ) 中_ j ：5 0 。c 能催化难活化芳幕 i o 大连理工大学硕士学位论文 溴代物的s 唧k i 反应，而对2 ，6 二甲基溴苯与对氟苯硼酸的偶联，反应4h 得到8 7 的分离 收率。 n a o a s 3 63 7 图1 1 9 水溶性三芳基膦配体 f i g 。1 19 w a t e r - s o l u b l et r i a r y l p h o s p h i n el i g a n d s 此外，由糖衍生出的水溶性糖苷类和糖胺类膦配体也引起了广泛关注。这类膦配体比 t p p m s 和t p p t s 表现出更高的活性。m i y a u r a 等 3 s 1 合成含糖基的环己基膦配体3 9 ( 图1 2 0 ) ， 其与o 1t 0 0 1 的p d ( o a c ) 2 和k 3 p 0 4 组成的催化体系于8 0o c 能在水中催化活化芳基氯代物的 s u z u k i 反应。 p h ：p j 黼c h 2 。h g l c a p h o s 灰c 孤h n 珊m 。h y n 埘洲2 洲 3 83 9 图i 2 0 糖基水溶性膦配体 f i g 1 2 0s u g a r - b a s e dw a t e r s o l u b l ep h o s p h i n el i g a n d s b u c h w a l d 等3 9 1 合成了磺酸基修饰的环己基膦配体4 0 ( 图1 2 1 ) ，该配体- 与p d ( o a c ) 2 和 k 2 c 0 3 组成的催化体系在水中首次实现了室温下催化难活化的芳基氯代物，对大位阻的2 ，3 ， 5 三甲基溴苯与2 甲基苯硼酸的偶联反应，2 2h 可得9 4 的分离收率。 s 0 3 n a 4 0 图1 2 1 高活性的亲水性配体 f i g 1 21h i g h i ya c t i v eh y d r o p h i l i cl i g a n d s 弧胺配体及无配体体系中钯催化的s u z u k i 反应 1 3 非膦配体促进钯催化s u z u ki 反应研究进展 由于膦配体毒性较大，对水和空气敏感，价格昂贵，合成条件复杂苛刻，近些年来， 人们开始发展非膦配体以开发新的催化体系。氮元素与磷元素同属第五主族，核外电子结 构相似，也具有较强的供电子能力，因而成为人们研究和开发的重点。 1 3 1非膦胪杂环卡宾配体促进钯催化s u z u kj 反应研究进展 亲核性的杂环卡宾( n h c ) 配体是强的。供体，其兀接受能力可基本忽略不计，这一 特性与膦配体极为相似，故称之为“拟膦体”或“仿膦配体”m l 。由于这类配体与钯配位 牢固，稳定的p d - n h