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Suzuki-Miyaura交叉偶联反应 机理及其在有机合成中的应用 学 院： 化学学院 专 业： 有机化学 学 号： 姓 名： 一、Suzuki-Miyaura 交叉偶联反应概念Suzuki反应（铃木反应），也称作Suzuki偶联反应、Suzuki-Miyaura反应（铃木宫浦反应），是一个较新的有机偶联反应，是在钯配合物催化下，芳基或烯基的硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联。 Z=Cl,Br,I自从1981年Suzuki等报道了通过钯催化的有机硼化学物和卤代烃可以在很温和的条件下发生偶联反应制备不对称联芳烃以后，为芳-芳键的形成展开了一个新的领域1。Suzuki-Miyaura交叉偶联反应被证明是目前制备联芳基及其衍生物最为广泛利用的方法，因为其具有很强的底物适应性及官能团耐受性，常用于合成多烯烃、苯乙烯和联苯的衍生物，从而应用于众多天然产物、有机材料的合成中。铃木章也凭借此贡献与理查德·赫克、根岸英一共同获得2010年诺贝尔化学奖。二、Suzuki-Miyaura交叉偶联反应机理Suzuki-Miyaura交叉偶联的反应机理通常是一个普通的催化循环过程。这个过程主要包括三个步骤： （1）氧化加成(oxidative addition) （2）转移金属化(transmetalation) （3）还原消除(reductive elimination)首先，卤代芳烃与Pd(0)氧化加成后，与1mol的碱生成有机钯氢氧化物中间物种，取代了键极性较弱的钯卤键，这种含有强极性的Pd-OH的中间体具有非常强的亲电性；同时另1mol的碱与芳基硼酸生成四价硼酸盐中间物种，具有非常强的富电性，有利于向Pd金属中心迁移。利用这两方面的协同作用从而形成有机钯配合物Ar-Pd-Ar，再经历还原消除生成芳基偶联的产物。实际上，此反应机理与Heck反应的机理相似，只是键的作用有所不同而已。这在这个循环过程中氧化加成通常被认为是反应的控制步骤，这个反应的活性很大程度上受到芳环上取代基性质的影响，即推电子基团与供电子基团以及空间位阻的影响。卤代芳烃反应速度的排列顺序是碘代芳烃>溴代芳烃>氯代芳烃，因此在多卤代物中就存在明显的化学选择性。如果芳环上有多个位置同时被同种卤素原子取代，Suzuki反应也有一定的区域选择性：通常来说，相同结构的卤代烃，芳环上的负电荷越强，空间位阻越大，则反应越慢。Suzuki反应对于官能团的耐受性非常好，可以带着多种官能团进行反应，比如：-CHO,-COCH3,-COOC2H5,-OCH3,-CN,-NO2,-F等。当然还有其他方面的影响，如反应中所用的碱的碱性、催化剂的价态、配体以及所用的溶剂都对Suzuki-Miyaura交叉偶联反应有很大的影响。 1. 溶剂：在极性溶剂里此偶联反应的产率可以得到很大的提高：DMSO DMF > dioxane > toluene。 2. 碱：经过验证，KOAc是应用于这个反应最合适的碱，其他的如K3PO4或K2CO3这些碱性略强的碱会进一步使原料芳基卤发生自偶联反应的结果。 3. 催化剂：对于制备溴代物和碘代物相应的芳基硼酸酯，Pd(dppf)Cl2一般可以得到很好的结果，又由于其具有易于反应的后处理的优点，因此是实验室目前最常用的一类催化剂。在Suzuki反应中广泛使用的催化剂还有Pd(PPh3)4。其它的配体还有：AsPh3,n-Bu3P,(MeO)3P，以及一些双齿配体Ph2P(CH2)2PPh2(dppe)，Ph2P(CH2)3PPh2(dppp)等。 4. 反应：在Suzuki芳基偶联反应中，通常要求芳基硼酸的量相对于卤代芳烃过量10，以保证应有的产率，因为脱硼作用会造成芳基硼酸的损失，尤其是带吸电子的芳基硼酸这种脱硼作用更为显著，有时候，将芳基硼酸转化为酯后再用于偶联反应，可减少反应过程中硼酸的损失。 Suzuki-Miyaura偶联反应主要有以下几个优点： (1)反应条件相对较温和，而且所用的各种硼酸及其衍生物相对于其他偶联反应中所用的有机金属试剂对环境是很稳定的，容易保存，也容易处理。 (2)反应的后处理很容易，且含硼副产物相对于别的有机溶剂容易除去，这对于工业生产来说是很有优势的。(3)反应中所用到的硼试剂相对于很多的官能团(例如羰基，羟基，氨基等)都是很稳定的，这是由于硼原子的电负性(2.0)接近碳原子的电负性(2.5)，而大大高于锂，镁以及大多数其他的过渡金属原子(电负性值介于0.85-1.75之间)。 (4)由于其使用的是低毒性的硼试剂并产生无毒的硼副产物，为用绿色化学合成碳-碳键提供了一条有效途径。三、Suzuki-Miyaura偶联反应在有机合成中的应用 自从1981年被Suzuki报道以后，Suzuki-Miyaura交叉偶联反应方法主要应用于不对称联芳烃的合成，在以钯为催化剂通过卤代芳烃和芳基硼酸的偶联反应得到了很多有趣的研究结果。而水相反应、微波合成和固相合成等手段的引入大大丰富了这一方法。这些方法学的发展极大的促进了钯催化的Suzuki-Miyaura反应在材料合成和天然产物的合成中的应用。目前具体主要应用到以下几个领域：1、合成联苯基、联萘基及其衍生物的(非)对称联芳烃。2、合成含杂原子（如氮、氧、硫等）的联芳烃。3、合成液晶材料、非线性光学材料。4、合成白光材料。5、合成药物。1、不对称联芳烃的合成。 Suzuki提出了这种类型的反应条件即用硼酸与卤代芳烃在化学计量的碱存在下Pd（0）为催化剂（通常以三苯基膦为配体）发生偶联反应，后来这种反应广泛应用于联苯、联萘的合成。举例2如下：2、合成含杂原子（如氮、氧、硫等）的联芳烃。最近Suzuki-Miyaura交叉偶联反应也被大量的应用于合成含杂环原子联芳基化合物。3、合成液晶材料、非线性光学材料。联苯是一种重要的有机原料，由于其衍生物独特的结构而显示出特殊的作用，联苯类液晶具有优良的光稳定性、化学稳定性等，是目前应用最广泛的一类液晶材料。以下是联苯类液晶单元3的合成路线：4、合成白光材料。由湘潭大学化学学院朱卫国教授有机光电功能材料课题组合成出来的一种双核铂配合物4，利用其聚集态与分子本身所发光混合后可以制得发白光的器件。另外该课题组也利用suzuki偶联反应合成出了一类有机偏振发光材料5。合成路线如下：5、合成药物。(1) 1-烯基硼酸或其酯与1-溴代烯在Pd(PPh3)4或PdCl2(PPh3)2催化下得到“头”-“头”偶联产物二烯，而且产率较高、反应具有高区域选择性和烯烃构型保持等特点。为高区域选择性进行“头”-“头”偶联(避免“头”-“尾”偶联产物)需用强碱，如NaOEt、NaOH。该方法已成功用于信息素Rombykol的合成。也已用于欧洲葡萄酒蛾、埃及棉叶虫信息素的合成。 “头”-“头”偶联 “头”-“尾”偶联(2) D. S. Ennis等用Pd /C 做催化剂大批量的进行Suzuki-coupling反应，以生产抗抑郁药物，SB-245570。另外，不活泼4-甲基苯磺酸芳香酯、氟代芳烃、烷基溴、有位阻的2-取代或2,6-取代氯苯、苄基碳酸酯与芳基硼酸进行的Suzuki-Miyaura反应也取得了进展。此外，铜()催化的Suzuki-Miyaura反应和钌()催化的Suzuki-Miyaura反应也有报道。从以上的介绍可知，Suzuki反应在高性能工程材料、导电高分子、非线性光电材料方面具有广泛的用途6。20世纪90年代初期兴起的利用Suzuki反应在固相条件下进行组合化学的研究更加扩展了Suzuki反应的应用范围。总的来说，Suzuki反应不仅在科研方面有着广阔的研究潜力，在工业生产方面也有着巨大的发展前景，人们还在不停地探索更加温和更加经济的工业化的Suzuki反应。参考文献1.Miyarura N,Yanagi T,Suzuki A.Synth.Commun,1981,1;513.2.冀海英,新型联芳共轭有机化合物的合成及其性能研究D,华东师范大学,物理化学,2009.3.董万荣,具有潜在液晶性能的光学活性双螺旋衍生物的设计与合成D,湖南大学,有机化学,2009. 4.Yafei Wang, Tetrahedron , 2011,67, 2118-2124. 5.Yafei Wang, Dalton Trans., 2011, 40, 5046. 6.(a)Pei J,Wang J-L,Cao X-Y,Zhou X-H,Zhang W-B.J Am Chem Soc,2003,125:9944. (b)Zhou X-H,Yan J-C,Pei J.Macromolecules,2004,37:7078.遇到失意伤心事，多想有一个懂你的人来指点迷津，因他懂你，会以我心，换你心，站在你的位置上思虑，为你排优解难。一个人，来这世间，必须懂得一些人情事理，才能不断成长。就像躬耕于陇亩的农人，必须懂得土地与种子的情怀，才能有所收获。一个女子，一生所求，莫过于找到一个懂她的人，执手白头，相伴终老。即使芦花暖鞋，菊花枕头，也觉温暖；即使粗食布衣，陋室简静，也觉舒适，一句“懂你”,叫人无怨无悔，愿以自己的一生来交付。懂得是彼此的欣赏，是灵魂的轻唤，是惺惺相惜，是爱，是暖，是彼此的融化；是走一段很远的路，蓦然回首却发现，我依然在你的视线里；是回眸相视一笑的无言；是一条偏僻幽静的小路，不显山，不露水，路边长满你喜爱的花草，静默无语却馨香盈怀，而路的尽头，便是通达你心灵的小屋瑟瑟严冬，窗外雪飘，絮絮自语说了这多，你可懂我了吗？若你知晓，无需说话，只报一声心灵的轻叹，那，便是我的花开春暖。你相不相信，人生有一种念想，不求奢华不求结果，不求你在我身边，只愿有一种陪伴暖在心灵，那，便是懂得。有人懂得是一种幸福，懂得别人是一种襟怀，互为懂得是一种境界。懂得，真好！12好，界境一互襟是得，一得得得，灵伴一只身我不求华，想生信不暖春我，的一，说晓若了我多说语，窗冬屋心达是的，盈语默草的满路水山，的偏一言一相是视在我发回，远段；融此，爱相惺，灵，此是付来的以，怨,懂“舒觉简陋食即觉也花暖使老伴头执人懂找过所，子获所有情种土须人亩耕躬成不理事得必间来个难解排思置你，你我你他津来你一有心 , 0 - , . 0 0 . - , , . 化学南 设物螺活学晶潜具 0学物大东华究性及合机共芳新海 , . , 文应 工经和更地在们，的着面方在力研广有在仅 ，总范的反 了加究化行件固应 用兴年 。的有材电非高、材性应 知介的道报也 的催(应 的催铜此展取反 的进芳酸碳苯- 代-有基、芳酯酸基-0 -药抑以反 的大剂 等 偶尾-头 偶”头 成的息棉、萄欧已成合 息用已该 如碱)产尾”头(头”行进区。等型烯择区具应率而二联”“头化催 ( 溴-其酸 物成下线合振有了出应 利也件的发以合发本分集利，合核种来合料功光教朱院学湘料成线成的元液联下。晶泛用目是定学稳良具类联作出显的独衍，机要种料材线非材物物联原杂用量也应交 - 烃烃）、氮（含下如例。萘苯于广应来，偶）膦三常化为 下存计化代硼即应的了 合芳对物药 料光 材性、材合、芳的氧氮子杂 芳对非的其基苯联、领以应要目用的的天合在反 化钯促展发方法这丰入段等固和微相而究的很得联酸芳芳过化为，的联对应法反叉 - 以报 应的机在反 径效有了键成化用物的无剂的性的于。间 - 0性(属过他大以于而)(电的接)(的硼是，稳)氨基基例能很相剂用中的优有来生这去剂溶别物硼且容后应(理易，易的很环对属的中联于物衍酸的所而较件) 点个以要反 - 。损硼过反可应偶酯为基将有著更硼这基电是，的酸芳作脱，的应量芳于量硼求常，联基 在：. 等 ) 配一以 ：还它 有剂的泛反 在催用常室实点的后于具其果好很般 ) 酯芳的代代备对催 果的联生卤料一碱略些 他碱合最这是 证验： 。 提很以率反此溶在溶.响的有联叉 溶用以态的化的用应，的他等- , 比反团种着，好性团对反 。应，阻位强电的烃卤结说性择的有反 ，子卤时置有性选的在就物此烃代>溴烃是排度烃芳响位及基供团推，影性环到程性的个骤制是认成化过循已而所的只相的 机此际。产芳生原经-合钯成用作面这移心 向有性强有物中硼生基碱 另同电常具间 极强，键弱极取物中氢钯碱 成化) 芳卤 除还（ (转） 加化 骤步包程这程环通一通应的偶 机机叉 - 奖尔 % % % % 0 % 0 : 得共英根 % % /: 赫查理 % % % % / . 此借章成料机产多于而生 % / 烯" % % . . 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