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HeckReaction 1 反应及其机理 合成应用实例 相关背景介绍 目录 条件改进研究 2 钯催化交叉偶联反应 相关背景介绍 3 碳是稳定的 碳原子彼此间不易起反应 钯催化交叉偶联解决了这个问题 诺贝尔委员会 碳原子之间的反应条件要求很苛刻 如需要高温和高压等 增加了实际操作的难度 并且可能伴随的许多副反应大大降低了反应效率 相关背景介绍 在金属钯的作用下 碳原子相连实现了 并且反应条件不像以前那么苛刻 反应速度也更快 这是当今最精湛的化学技术之一 4 RichardF Heck 1931年生于美国马萨诸塞州1952年加州大学洛杉矶分校理学学士1954年加州大学洛杉矶分校博士学位1971年特拉华州大学化学与生物化学系2010年诺贝尔化学奖 相关背景介绍 5 卤代芳烃或烯烃与乙烯基化合物在过渡金属催化下形成碳碳键的偶联反应称为Heck反应 反应及其机理 J OrgLett 2004 7 959 6 反应及其机理 ChemRev 2000 100 3011 7 首先是零价钯或二价钯的催化剂前体被活化 生成能直接催化反应的配位数少的零价钯 实验室常用易保存的 较为稳定的零价钯配合物Pd PPh3 4或二价醋酸钯和三苯基膦的混合物 如果加入过量的膦配体 则容易发生催化剂的聚集 即生成无催化活性的钯黑 零价钯的聚集体 反应及其机理 8 卤代烃对新生成的零价钯进行氧化加成 这是整个反应的决速步骤 碘代芳烃反应最快 产率也较高 而且反应条件温和 时间短 碘代 溴代以及氯代芳烃或烯烃的活性随着碳卤键键能的增加而递减 而且一般不使用氟代芳烃或烯烃进行Heck反应 反应及其机理 9 烯烃的迁移插入 决定了反应的区域选择性和立体选择性 区域选择性 RX中的R基团一般加到碳碳双键取代基少的一端 区域选择性一定程度上取决于电子因素 立体因素等 一些典型的Heck反应的区域选择性列于下图 反应及其机理 10 立体选择性 顺式共面的迁移插入以及 H消除 决定了新生成双键高度的立体选择性 例如 钯催化的溴苯与1 苯基丙烯的Heck反应 由E式烯烃出发得到的是E式产物 而从Z式烯烃出发得到的是Z式产物 反应及其机理 11 反应及其机理 12 天然产物Resveratrol的合成Resveratrol 白藜芦醇 是近年来引起人们广泛关注并具有多种生理活性的天然产物 具有防癌抗癌 抗血小板凝聚及降血脂等作用 合成应用实例 13 天然产物Resveratrol的合成 合成应用实例 TetradronLett 2003 44 4820 14 抗癌药物 S Camptothecin的合成 S Camptothecin 喜树碱 是一种从喜树中分离出来的五个环的稠环生物碱 是一种重要的抗癌药物先导化合物 合成应用实例 J Am Chem Soc 1992 114 10972 15 前列腺素水溶性类似物Beraprost的合成Beraprost 贝前列素 是前列腺素的一种衍生物 具有口服抗血栓活性 水溶性好 而且稳定 细胞毒性也小 合成应用实例 OrgLett 2003 5 20 3703 16 钯催化剂价格昂贵 钯催化剂容易分解产生钯黑 这不仅不利于产物的分离 而且使催化剂寿命缩短 无法回收再利用 很大程度上限制了Heck反应的应用 钯对空气和水都很敏感 需要比较严格的无氧无水操作 条件改进研究 17 负载型催化剂研究 01 新型金属催化剂研究 02 微波反应研究 03 不对称的Heck反应研究 04 条件改进研究 18 条件改进研究 负载型催化剂研究负载型催化剂就是将贵金属钯催化剂以各种方式负载于无机或有机高分子载体上 不仅可以保持其催化活性 而且使之易于分离和回收 嘧啶衍生物氧化镁等壳聚糖等等有机分子无机分子天然高分子 19 Seckin等合成了一种新型的含Pd的聚酰亚胺催化剂 可以高效催化苯乙烯与卤代芳烃的Heck反应 能有效克服富电子的苯基膦导致的在大规模制备中存在的价格昂贵 低反应速度 空气敏感等缺点 J Inorg Organomet Polym 2003 13 223 条件改进研究 20 新型金属催化剂研究鉴于Cu盐具有廉价 稳定及低毒的优点 Cu催化的偶联反应逐渐在医药及日用化工品等的合成中得到广泛的应用 OrgLett 2005 7 619 TBAI 四丁基碘化铵TBAA 四丁基乙酸铵 条件改进研究 21 Oshima等还发现CoCl2 dppb 可以催化6 卤 1 己烯的分子内Heck反应 得到环状化合物并且具有较好的产率 Org Lett 2002 4 2257 条件改进研究 22 微波反应研究Karl等以对溴苯甲醚和丙烯酸丁酯为底物 在微波下进行了Heck反应 反应时间大大缩短 产物的收率也没降低 J Org Chem 2002 67 6243 条件改进研究 1 丁基 3 甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体 用于许多环境友好的反应中 23 不对称的Heck反应研究Nilss