过渡金属有机化合物催化的交叉偶联反应.ppt

1、第七章 过渡金属有机化合物催化的交叉偶联反应,7.1 Kumada偶联反应 7.2 Suzuki偶联反应 7.3 Stille偶联反应 7.4 Negishi偶联反应 7.5 Sonogashira反应 7.6 Heck反应 7.7 其它偶联反应,交叉偶联反应定义,在过渡金属配合物的催化下，RX与非过渡金属有机化合 物RM形成碳碳键（RR）的反应。,X= I, Br, Cl, OTf,M= Pd, Ni, Fe, Rh,M= Mg, B, Sn, Zn,交叉偶联反应的效率高、选择性好、反应条件温和，是现代 有机合成有效手段。,7.1 Kumada偶联反应,Kumada偶联反应是在镍配合物催化下

2、， Grignard试剂与卤 代烃之间的交叉偶联反应。,Kumada 1972首次报道,反应常用的催化剂: 双齿膦配位的镍有机配合物,反应底物：卤代芳烃、乙烯基卤代烃和烷基、芳基Grignard试剂,Kumada偶联反应机理,(0) Grignard试剂对镍有机配合物的Ni-X键烃化, 还原消除, 生成Ni0,(1) Ni0 配合物与卤代烃发生氧化加成，生成Ni(II),(2) Grignard试剂对新生成的Ni(II) 配合物的Ni-X键烃化,(3) 还原消除生成偶联产物与Ni0,7.2 Suzuki-Miyaura偶联反应,在零价钯配合物作用下，卤代烃与有机硼酸的交叉偶联反应。,优点： 有

3、机硼酸稳定、无毒、经济易得； 反应条件温和、官能团兼容性好； 空间位阻影响不大、产率高、选择性好。,Suzuki和Miyaura 1971报道,Suzuki-Miyaura偶联反应催化剂,* 早年, 单齿膦配位的零价钯配合物，如P(PPh3)4,* 环钯配合物,* 鳌合钯配合物,Suzuki-Miyaura偶联反应底物,碱在Suzuki偶联反应中的作用 不加碱Suzuki偶联反应不能进行，常用的碱包括： 无机碱如碳酸钾、碳酸铯、磷酸钾、氟化钾、氢氧化钾等； 有机碱如胺、醇钠。,有机硼酸：芳基硼酸、烯基硼酸、炔基硼酸 烷基硼酸活性较低。,卤代烃：芳基、烯基三氟甲磺酸酯、磺酸酯。,Suzuki-M

4、iyaura偶联反应机理,7.3 Stille偶联反应,Stille 反应被定义为在Pd催化下, 有机锡试剂与有机亲电试 剂之间的交叉偶联反应.,R1一般是不饱和基团，但有时也可以是烷基；R2一般是不能 转移的基团，例如：甲基和丁基等.,亲电试剂一般是卤化物，例如：I、Br、Cl和磺酸酯等: 烯基、芳基和杂环卤化物 烯丙基、苄基和炔丙基卤化物 酰氯 烷基卤化物,特点：,* 有机锡试剂对空气和水不敏感，可以被方便的纯化和储存； * Stille 反应本身对空气和水也不敏感，有时微量的水和空气 甚至还可以促进反应的进行； * 反应选择性好和对底物的兼容性强，通常不与其它官能团发 生反应，因此可以省

5、略许多保护步骤； * Stille 反应的产物是锡盐，分离相对容易。,Stille 偶联反应机理,7.4 Negishi偶联反应,在零价镍、钯配合物催化下，铝、锌、锆有机化合物与 卤代烃、三氟甲磺酸酯等之间的偶联反应。,* Negishi偶联反应添加剂,研究结果证实： CdCl2、TiCl4、SnCl4、InI3、InCl3 等都有效； 其中InCl3最有效,* Negishi偶联反应底物,铝、锌、锆有机化合物对空气敏感，操作比较麻烦，故应用较少。,OL, 2003, 5, 423,* Negishi偶联反应选择性,铝、锌、锆有机化合物在Negishi偶联反应中，都不会与卤代 烃发生烃基交换，

6、也不会与酮、酯、酰胺的羰基发生加成反应 而导致选择性行下降，故该反应的官能团兼容性好。,在合成多个不饱和键分子时, Negishi偶联反应显示出其独到之处。,7.5 Sonogashira偶联反应,经典反应：L=PhP3，base=amine,* Pd是昂贵金属 * 末端炔烃的投入一般是过量的 * 在催化体系中用于吸收卤化氢的有机胺的毒性大且污染环境 * 对水和氧气很敏感，需要使用惰性气体和干燥溶剂,反应机理,催化体系的改进,配体改进,无CuI（Copper-Free）条件的实现,无Pd（Palladium-Free）条件的实现?,无配体（Ligand-Free）条件的实现,反应环境的改进,毒性大，污染环境,用于吸收反应产生的卤化氢,经典反应采用有机胺,现常用无机离子型碱试剂（如K2CO3, Na2CO3, CsCO3等）,二价过渡金属有机化合物还原方式, 以Pd(OAc)2：,* 配体还原,膦配体起还原基作用,三乙胺做为还原剂,配体交换,配体交换,* 非过渡金属有机化合物还原,* 原料不饱和烃还原,Heck反应