清华大学有元素机化学第七-交叉偶联反应.ppt

第七章第七章 过渡金属有机化合物催化的交叉偶联反应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,OTfM=Pd,Ni,Fe,RhM=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，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Ni07.2 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-Miyaura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，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n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二价过渡金属有机化合物还原方式,以以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反应中的原料烯烃也能将二价钯还原7.6 Heck反应7.7 其它偶联反应BuchwaldHartwig CouplingHiyama Coupling(硅）Normant Coupling(铜）