水相中的Suzuki偶联反应及2--苯基苯并噻唑衍生物的Sonogashira偶联反应研究.pdf

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：盥压荷一签字日期：训笋多月孚日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解江西师范大学研究生院有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西师范大学研究生院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库

2、进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：盏衫寿、签字日期：们侈年占月3 日导师签名：签字日期彬年多月宕日摘要本文对水相中的S u z u k i 交叉偶联反应及2 一苯基苯并噻唑衍生物的S o n o g a s h 妇交叉偶联反应进行了研究。本文第一部分我们主要研究了水体系中钯催化的S u z u k i 交叉偶联反应。研究结果表明：当反应体系中加入表面活性剂A B T S 可以促进水相中钯催化S u z u k i交叉偶联反应，得到最优反应条件：P d(O A c)2(5t 0 0 1)，N a 2 C 0 3

3、(5 0m 0 1)，A B T S(5t 0 0 1)，H 2 0(1m 1)在温和条件下进行S u z u k i 交叉偶联反应。对上述反应进行改进，希望反应在没有表面活性剂的水相中反应，经实验表明：A 9 2 C 0 3可在无表面活性剂促进水相钯催化S u z u k i 交叉偶联反应，得到最优反应条件：P d C l 2(P P h 3)2(5m 0 1)，A 9 2 C 0 3(5 0m 0 1)，H 2 0(1m 1)常温空气中，该体系能高效进彳亍S u z u k i 交叉偶联反应，底物耐受性好。我们发现苯硼酸与芳基碘和芳基溴在以上两个体系中反应效果良好，以较高的产率得到相应的交

4、叉偶联产物；芳基氯不反应，不能作为以上两个体系的反应底物。并且芳基碘代烃的反应活性较高，收率都高于相应的芳基溴代烃。在第二部分中，我们v A 2 苯基苯并噻唑与不同端炔发生交叉偶联反应进行了详细研究。所得产物具有强烈荧光性，且已对得到所有的化合物的结构经1 H N M R 和1 3 C N M P 进行了表征。关键词：S u z u k i 交叉偶联反应；A B T S；绿色化学；2 苯基苯并噻唑：荧光A b s t r a c tS u z u k ic r o s s c o u p l i n gr e a c t i o n si nw a t e ra n dS o n o g a

5、s h i r ac o u p l i n gr e a c t i o no ft h e2-p h e n y l b e n z o t h i a z o l ed e r i v a t i v ew e r es t u d i e di nt h i sa r t i c l e I np a r to n e，w es t u d yp a l l a d i u m-c a t a l y z e dS u z u k iC R O S S c o u p l i n gr e a c t i o ni nw a t e r,t h er e s u l t ss h o

6、w e dt h a tA B T Si sa ne f f i c i e n tp r o m o t e rf o r t h ea q u e o u sp a l l a d i u m c a t a l y z e dS u z u k ic r o s s c o u p l i n gr e a c t i o n，u n d e rt h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n s(P d(O A c)25m o l，N a 2 C 0 35 0m 0 1，A B T S5m 0 1，H 2 01m l，r o o mt e m p e r

7、a t u r e)T oi m p r o v et h ea b o v er e a c t i o n，w ed e s i g nt h er e a c t i o ni nt h ea q u e o u sp h a s ew i t h o u tt h es u r f a c t a n t，t h ee x p e r i m e n ts h o w e dt h a tA 9 2 C 0 3c a np r o m o t ep a l l a d i u m c a t a l y z e dS u z u k ic r o s s-c o u p l i n g

8、i nt h es u r f a c t a n t-f r e ea q u e o u sp h a s e，t r a d e rt h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n s(P d C l 2(P P h 3)25m 0 1，A 9 2 C 0 35 0m 0 1，H 2 01m 1)a tr o o mt e m p e r a t u r ei nt h ea i r。T h et w os y s t e mc a nb ee f f i c i e n t l yp e r f o r m e dS u z u k ic r o s s-

9、c o u p l i n gr e a c t i o nw i t hg o o df u n c t i o n a lg r o u pt o l e r a n c e W ef o u n dt h a tp h e n y l b o r o n i ca c i dw i t ha r y li o d i d e sa n db r o m i d e se f f i c i e n t l yg i v i n gt h ec o r r e s p o n d i n gp r o d u c ti ng o o dt oe x c e l l e n ty i e l

10、 d s，a r y lc h l o r i d ed o e sn o tr e a c tt h a tc a nn o tb eu s e da sar e a c t i o ns u b s t r a t eo ft h ea b o v et w os y s t e m s A n da r y li o d i d e sg o th i g h e rf i e l d st h a nt h ec o r r e s p o n d i n ga r y lb r o m i d e s I np a r tt w o，t h e2-p h e n y l b e n

11、z o t h i a z o l ed e r i v a t i v ew i t hd i f f e r e n tt e r m i n a la l k y n e sc r o s s-c o u p l i n gr e a c t i o nw e r es t u d i e di nd e t a i l T h er e s u l t i n gp r o d u c th a sas 仃o n gf l u o r e s c e n c e，a n dt h es t r u c t u r eo fa l lc o m p o u n d sw e r ec h

12、 a r a c t e r i z e db y H N M Ra n d1 3 C N l V l R K e yw o r d s：S u z u k iC r o s s-c o u p l i n g；A B T S；G r e e nC h e m i s t r y；2-p h e n y l b e n z o t h i a z o l eF l u o r e s c e n c eU目录摘昙要IA b s t r a c t I L lI i I录I I I第一章绿色化学研究背景和选题思路11 1 绿色化学的产生和溶剂绿色化的研究进展一11 2S u z u k i 偶联

13、反应简介21 2 1 绿色介质中S u z u k i 交叉偶联反应研究进展31 2 2 水一有机溶剂体系中S u z u k i 交叉偶联反应研究进展41 2 3 水一相转移催化剂体系中S u z u k i 交叉偶联反应研究进展一71 2 4 纯水体系中S u z u k i 交叉偶联反应研究进展91 3 选题思路11第二章钯催化水相中的S u z u k i 交叉偶联反应1 22 IH 2 0 A B T S 体系中S u z u k i 交叉偶联反应1 22 I 1 前言1 22 I 2 结果与讨论1 32 I 2 1H 2 0 A B T S 体系中偶联反应的条件优化1 32 1 1

14、 2 卤代芳烃和苯硼酸的拓展1 52 I 3 结论1 72 2 纯水体系中的S u z u k i 交叉偶联反应1 82 2 1 前言1 82 2 2 结果与讨论1 82 2 2 I 纯水体系中偶联反应的条件优化1 82 2 2 2 卤代芳烃和芳基苯硼酸的拓展2 02 2 3 结论2 3第三章实验部分2 43 1 仪器和试剂2 43。2 钯催化水相中的s u z u 虹交叉偶联反应的实验操作2 43 2 1H 2 0 A B T S 体系中S u z u k i 交叉偶联反应的实验操作2 43 2 2 无配体纯水体系中S u z u k i 交叉偶联反应的实验操作2 43 3 产物表征2 5参

15、考文献3 0第四章P d 催化S o n o g a s h i r a 反应研究进展3 44 1S o n o g a s h i r a 交叉偶联反应研究进展3 44 2S o n o g a s h i r a 交叉偶联反应的反应机理3 44 3 钯催化配体促进的S o n o g a s h i r a 交叉偶联反应。3 64 4 钯催化无外加配体的S o n o g a s h i r a 反应3 84 5 选题思路3 9第五章2 芳基苯并噻唑衍生物的S o n o g a s h i r a 交叉偶联反应研究4 0I5 1 前言4 05 2 结果与讨论4 15 2 1 反应条件筛选

16、4 15 2 2 反应底物拓展4 25 3 结论4 45 4 实验操作4 45 5 产物表征4 5参考文献4 9附录：代表性的1 HN M R、1 3 CN M R 图谱。5 l驾 谢。5 9在学期间(待)发表论文及著作情况。6 0V I第一章绿色化学研究背景和选题思路1 1 绿色化学的产生和溶剂绿色化的研究进展化学的发展给我们的生活带来了翻天覆地的变化，以新能源、生命科学、新材料、环保为代表，我们生存的世界已经因此而极大地发生了改变，化学与不同学科深入交叉、渗透、融合发展给社会带来全面进步的同时，也随之产生许多负面效应，传统化学化工几乎不考虑处理生产过程中排放出的大量有毒、有害的副产物，于是

17、导致了白色污染、臭氧层空洞、酸雨、水体富营养化和农药及重金属对环境的污染，这些都给人类的生存带来了严重危害。由于社会的发展需要也要考虑环境可持续发展的要求，今天的化学研究及化学工业面临着严峻的挑战，因此2 0 世纪9 0 年代初，在综合考虑社会发展、环境保护、经济增长以及化学工业自身的发展需要，绿色化学随即应运而生。绿色化学是研究在源头上就不使用有污染的化掣m】，即阻止有毒、有害物质的使用，因此它不会产生废物，也不需要对废物进行处理。所以又称为清洁化学、环境友好化学、环境无害化学，它是应用化学的相关技术和方法使有害的溶剂和试剂、催化剂、原料、产物等减少甚至消灭。绿色化学主要是围绕化学反应及其原

18、料、溶剂和产物的绿色化而开发的化学研究。它主要包括如下四方面：原料的绿色化，化学反应的绿色化，产品的绿色化，反应介质的绿色化。化学行为过程中用量最多的是溶剂，在传统的化学行为过程中普遍存在使用大量有机溶剂的问题，而这些有机溶剂对环境污染性很大，因此绿色化溶剂的研究是绿色化学重要的研究内容。现如今溶剂绿色化的研究主要包括如下几个方面：无溶剂的反应体系【3-6】，如固相支持的反应或者是反应物本身为溶剂等；液体高分子体系如：聚乙二醇-8 等；水相体系【9-1 们，包括：纯水作为反应溶剂以及水介入的反应；离子液为反应介质的体系；超临界流体如超临界二氧化碳流体作为反应介质 1 2-1 3】。在这些绿色溶

19、剂体系中，无溶剂的体系反应往往存在反应不充分和反应时间较长等问题；离子液价格昂贵，而且存在后处理复杂，不易降解等缺点；超临界硕士学位论文流体对设备要求苛刻而限制了它的使用范围；液体高分子物质是低毒或无毒，但是它没有纯水这么廉价易得；水作为溶剂显示了很多优越性，它不仅环境友好，甚至能促进某些反应，因此是我们重点考虑的方向。1 2S u z u k i 偶联反应简介1 9 7 9 年，日本北海道大学A k i r aS u z u k i 教授发现了S u z u k i 交叉偶联反应，S u z u k i 交叉偶联反应是指在金属钯催化和碱存在下碳亲电试剂R-X(烷烃、卤代芳烃)与有机硼试剂之间

20、的偶联生成碳一碳键的反应(S c h e m e1 1)1 6 。R-X+R。B Y 2(P d 一R Rb a s ex=I，B r，C 1，O T s，O T f,e t c B Y 2=B(O H)2，9-B B N，B(a l k y l)2，e t cR，R t=a l k y l，a r y lS c h e m e1 1通过研究表明，S u z u k i 交叉偶联反应的机理见(s c h e m e1 2)1 1 7 。首先是R X和P d(0)发生氧化加成反应生成二价钯中间体(A)，此时有机硼试剂在碱的作用下形成有机硼负离子，随后中间体(A)与有机硼负离子发生异构化或金属交换

21、反应生成二价钯中间体(B)，最后二价钯中间体(B)发生还原消除反应生成最终的偶联产物，于此同时再生P d(0)，从而形成了整个催化循环。R P d I I R lBAO H 一B(O H)3R 1-B(O H)2S u z u k i 交叉偶联反应中，主要的反应底物有芳基三氟甲磺酸、芳基重氮盐和芳香族卤代烃(氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃)。有机硼试剂主要包括有机硼酸、有机硼酸酯和氟硼酸盐，与其他有机金属试剂相比，有机硼试剂有以下优点：(1)可以耐受底物中含有多种官能团的存在下发生反应，底物适用范围广泛，(2)反应条件温和；(3)试剂稳定性好，对空气和水都不敏感；(4)试剂低毒和易于合成，它可以

22、由烯烃或炔烃的硼氢化反应而制割1 8】。目前，S u 剧d d 反应的催化剂主要以过渡金属钯为主，如P d(O A c)2、P d C l 2等。在S u z u k i 交叉偶联反应中碱的作用是非常重要的，有机碱E t 3 N 等以及各种无机碱，例如N a 2 C 0 3、K 2 C 0 3、K 3 P 0 4、C s 2 C 0 3、K O H 等都有效。S u z u k i 交叉偶联反应是生成碳碳单键非常有效的方法之一。目前，S u z u k i 偶联反应的研究主要方向有：(1)开发价格便宜、安全、高效、无毒、稳定的金属催化剂；(2)反应底物使用价格低廉的磺酸酯及氯代芳烃；(3)不使

23、用传统的有机溶剂，开发在绿色介质的反应。下面简单介绍S u z u k i 交叉偶联反应在绿色反应介质一水相中的研究进展。1 2 1 绿色介质中S u z u k i 交叉偶联反应研究进展联芳烃类化合物对人类来说是一类重要的有机化合物，碳一碳单键的构建是现代有机合成中非常重要的反应之一，过渡金属钯催化有机硼试剂与卤代烃之间的S u z u k i 交叉偶联反应是合成联芳烃化合物的重要反应，这些反应具有极高的区域和立体选择性、反应条件温和、对水和空气不敏感、不会影响到底物中的其它官能团，底物适应性广泛、产率高等优点，已有许多成功的反应在合成功能材料和药物及其中间体中得到应用。例如：B f i n

24、 g m a i m 等人在1 9 9 7 年报道了将S u z u k i 交叉偶联反应应用到M i c h e l l a m i n eA 和M i c h e l l a m i n eB(S c h e m c l 3)L 4 J这两种具有抗艾滋病病毒的生物碱合成中。再如，万古霉素是具有多环结构，能够有效的抵制具有抗药物性菌株的一种抗生素，N i c o l a o u 等人【l 剐在1 9 9 7 年用S u z u k i 交叉偶联反应合成了该类物质。近年来，绿色介质中的S u z u k i 交叉偶联反应取得了非常重大的进展，特别是水体系中的反应是当前化学研究者奋斗的方向。硕士

25、学位论文0 1-fM eO T fM eO HM e+O HM eB n OM eO B nM eM eP d(P P h 3)4，D M E J H 2 0B a(O H)2。8 0。C，8 h，7 4 Rh y d r o g e n o l y s i sh y d r o l y s i sa t r o p i s o m e rs p a r a t i o nR=H M i c h e l l a m i n eAR=B n M i c h e l l a m i n eBS c h e m e1-31 2 2 水有机溶剂体系中S u z u k i 交叉偶联反应研究进展为了增加

26、底物在水相中的溶解性，我们可以加入有机溶剂来增加底物的溶解性，已经报道了的水有机溶剂体系主要有H 2 0 丙酮、H 2 0 E t O H、H 2 0 一T H F、H 2 0 D M F 以及H 2 0 甲苯等，有时候还可以几种有机溶剂与水混合作为反应溶剂。钯催化剂的使用除了一些简单钯盐外，还包括钯和各种配体的催化体系，例如：含磷配体、含氮配体、纳米钯等。B a n d g a r 等人在2 0 0 4 年报道了在水与丙酮(1：3)体系中，P d C l 2 催化芳基硼酸与苄基卤的S u z u k i 反应 1 9】(S c h e m e1 4)。反应条件温和，底物适应性广，在室温条件下

27、反应就能达到较理想的收率。p Y B(o H)2民划+P d C l 2，r tW a t e r：A c e t o n e=l：3R I=H，O M e，O C H 2 P h；R 2=H F C I，B r，N 0 2S c h e m e1 44R，们R：L i u 等人在2 0 0 6 年也发展了H 2 0 丙酮体系，利用P d(O A c)2 作催化剂实现了溴苯和碘苯的S u z u k i 交叉偶联反应例(S c h e m e1 5)。此体系P d(O A c)2 用量可以非常低，催化效果好，并且能够在空气中就能有效的催化二取代或三取代卤代芳烃，选择性高。R 囝卜x闩P d(O

28、 A c)2闩闩+()2 B 飞户R z i 鬲i 了R&热广R zH 2 0 A c e t o n eS c h e m e1 5S h a u g h n e s s y 等在2 0 0 1 年发现添加水溶性大位阻的t-B u-a m p h o s 为配体，室温条件下，就能使水体系中的溴苯发生S u z u k i 交叉偶联反应2 1 1(S c h e m e1 6)，并且该水溶性配体对H e c k 和S o n o g a s h i r a 偶联也具有非常好的金属配位性，因此有很好的催化效果。R，9 即H 1 +B b 憋兰R：S c h e m e1 6在此之后，M i g

29、u e z 等人2 0 0 7 年报道了H 2 0-D M F 体系在P d(O A c)2 催化下很好的实现了氯代溴苯选择性的S u z u k i 交叉偶联反应【2 2 1(S c h e m el。7)，因为溴和氯之间反应活性的存在的差异性，所以此体系能高选择性的生成多种不对称的三联苯类化合物。A r a B(O H)2XA r 2 B(O H)27 0-9 9 y i e l d硕士学位论文2 0 1 1 年L i u 等人报道了在H 2 0 D M F(体积比l：1)体系中，二氯化钯为催化剂，实现了芳基苯硼酸与芳基溴化物在无配体的S u z u k i 交叉偶联反应2 3】(S c

30、h e m e1 8】。反应在常温空气中就可以达到较高的产率，并且底物耐受性好。o c 慨B QR I：C，NP d C l 2，K 2 C 0 3，r tH 2 0 一D M FS c h e m e1 8P d C 作为介相催化剂也能很好的催化S u z u k i 交叉偶联反应，此体系具有反应活性高，后处理操作简单快捷，而且催化剂可以回收使用等优点。L e b l o n d 等人在2 0 0 1 年最先报道了P d C 作为催化剂，实现了在水-D M A 体系中氯苯的S u z u k i 交叉偶联反应 冽(S c h e m e1 9)。研究发现，D M A 与水之间的配比对反应影响

31、很大，其中水的使用量增加只能提高苯硼酸自身偶联副产物；当体系只用D M A 为溶剂，不再加入水，虽然可以提高交叉偶联反应产物的收率但是反应速率将会降低；所以此体系适当的D M A 与水的比例尤其重要，实验结果可以看出，当D M A 与水的比例为2 0：1 时，反应效果最佳。x c+：B P d C，K 2 C 0 3H 2 0 D M A=I：2 0X=N 0 2，C F 3，C N，C O C H 37 9-9 5 X 2 H，C H 3，O C H 33 2 5 4 S c h e m e l 9纳米钯由于较大的表面积表现出良好的催化性能，能高效催化水相中S u z u k i交叉偶联反应

32、，而被广泛应用。L i 等在2 0 0 2 年报道了在H 2 0 E t O H 体系中，纳米钯固载在P V P 上催化碘代苯的S u z u k i 交叉偶联反应【2 5】(S c h e m e1 1 0)，收率非常理想。岔-一汕电詈R 旬L i 等在2 0 0 7 年报道了在水-乙醇体系中，P d(O A c)z G u a n i d i n e 催化下卤代芳烃的S u z u k i 交叉偶联反剧2 6 1(S c h e m e1 1 1)。研究结果表明，氯苯在这体系中也能发生反应，需要添加O 1 个当量的T B A B。R p x 垆X=I B r,C I电R 等S c h e

33、m e1 1 1R 卵R：1 2 3 水相转移催化剂体系中S u z u k i 交叉偶联反应研究进展人们在水中加入相转移催化剂，如：T B A B 等，来促进S u z u k i 交叉偶联反应。研究结果表明：相转移催化剂T B A B 的加入能够促使苯硼酸形成 A r B(O H)3 1 _ R 4 N +，还能促进反应底物更好的溶解在反应介质中，从而促进反应的进行。另外还有文献报道，P d(O A c)2、l：d(N 0 3)2 或者P d C l 2 能够与T B A B 形成胶束状并且稳定的活性纳米钯，从而具有高效催化S u z u k i 交叉偶联反应的活性1 2 7 1。最近，也

34、有报道使用S D S 等阴离子表面活性刘2 8 促进S u z u k i 交叉偶联反应；我组报道了芪偶氮【2 9】作为相转移剂来促进S u z u k i 交叉偶联反应。1 9 9 7 年B a d o n e 等人最先报道了用P d(O A c)2 作为催化剂，可在H 2 0 T B A B体系中能高效催化S u z u k i 交叉偶联反应的进行，该体系需要加入1 个当量的T B A B 3 0 1(S c h e m e l 1 2)。研究结果表明，体系H 2 0 T B A B P d(O A c)2 能够很好的促使溴苯发生的偶联反应，其中，间三氟甲基苯硼酸与对甲氧基溴苯在此体系中反

35、应收率可以达到9 5 以上。但是遗憾的是该体系对反应活性更高的碘苯催化效果并不理想，产率仅为3 3 6 0。闩肘卧+凤(H O)2 B 弋0L=、RP d(O A c)21H 2 0-T B A B，7 0 C廷崛毛7 4 9 8 2 0 0 3 年B e d f o r d 等人报道了以P d(O A c)2 为催化剂，在H 2 0 一T B A B 体系中氯苯的S u z u k i 交Y A 脒S U E t 3 1 1(S c h e m e1 1 3)。研究结果发现，该体系T B A B 和水的配比对反应是关键，当体系中只添加T B A B 作为反应介质，而不加入水，该旷I、z=P

36、d C，K 2 C O aH 2 0，r t从以上综述我们可以看出，人们对纯水体系中的S u z u k i 交叉偶联反应已经获得了很大的研究进展。但是，由于有些配体与金属之间的配位对空气有一定的敏感性，所以此类反应过程中需要采取惰性气体的保护等手段，这些无疑给人们的实际生产与应用带来了很大的困难，所以，我们参考前人的工作总结经验，试图开发在纯水体系中可以高效促使S u z u k i 交叉偶联的反应，体系需要满足产率高、反应条件温和等优点，反应不需要惰性气体的保护，甚至完全不用添加任何配体。这样就可以使操作简单化、方便化。为此我们研究了两个体系：第一个体系，A B T S：2,2 连氮基双(

37、3 乙基苯并二氢噻唑啉一6 磺酸)具有很好的水溶性，并且有大7【键，非常容易与过渡金属P d 发生配位，因此具有作为水溶性配体的可能，同时作为表面活性剂来促进水体系中S u z u k i 交叉偶联反应。第二个体系，我们发现水体系中添加A 9 2 C 0 3 在P d 催化下无需表面活性剂剂即可发生S u z u k i交叉偶联反应，因此对该体系进行了研究。硕士学位论文第二章钯催化水相中的S u z u k i 交叉偶联反应2 1H 2 0 A B T S 体系中S u z u k i 交叉偶联反应2 1 1 前言钯催化卤代芳烃与芳基硼酸的S u z u k i 交叉偶联反应是生成碳一碳单键的

38、有效方法之一，反应底物有机硼试剂稳定性好、毒性低，卤代芳烃化合物廉价易得、底物适应性广泛，并且有反应过程条件温和等优点，实验室和工业上非常广泛运用此合成方法 4 1 1。S u z u k i 交叉偶联反应可以用于合成联苯类化合物，药物中间体、功能材料、以及天然产物【4 2】。但反应所使用的挥发性有机溶剂如甲苯、乙腈等很容易对环境造成较大危害。在倡导绿色化学的今天，发展环境友好的反应体系无疑成为研究的焦点，水作为世界上最为理想的一种绿色反应介质，具有无毒、廉价、易得等特点，是最理想的绿色溶剂 4 3 埘】。近年来在水相体系中进行S u z u k i 反应引起了化学工作者的广泛关注。最近，有报

39、道一些非瞵配体催化剂包括N 杂卡宾和环钯络合物用于S u z u k i反应 4 5-4 7】。然而由于配体不易合成，需要惰性气体的保护，这些体系在工业上应用的效率依然比较低，而且水相中无配体的情况下更是受到极大地限制。A B T S是一种介体物质，通常用于测定漆酶酶活性【4 8 1，测定植物或中草药抽提液、或各种抗氧化物溶液的总抗氧化能力 4 9-5 0 1 和提取物的自由基量 5 1 。所以我们试图用A B T S(I)为表面活性剂来增加底物的溶解性，在水体系中实现S u z u k i 交叉偶联反应。(I)F i g u r e1慨+心aN不孓多呵西“2 1 2 结果与讨论2 1 2 1

40、H 2 0-A B T S 体系中偶联反应的条件优化首先，我们选择对甲氧基碘苯与苯基硼酸作为模板对反应条件进行筛选优化，结果列于T a b l e2 1 中。最初，反应条件以P d(O A c)2 为催化剂、K 2 C O，为碱、在水相中进行。我们发现，反应2 小时后没有得到偶联产物(T a b l e2 1，E n t r y1)。当往该体系中加入1 0 的A B T S(I)分离得到收率为7 7 的产物。经1 H N M R 和1 3 C N M R 证实是S u z u k i 偶联产物(T a b l e2 1，E n t r y2)。T a b l e2 1T h er e a c

41、t i o nc o n d i t i o no p t i m i z i n g邺。卜1 a2 a邺。卜E n t r yC a t a l y s tB a s eS o l v e n tY i e l d8 b()1234567891 01 l1 21 3P d(O A c)2P d(O A c)2P d(P h C N)2 C 1 2P d 2(d b a)3P d C l 2P d(O A c)2P d(O A c)2P d(O A c)2P d(O A c)2P d(O A c)2P d(O A c)2P d(O A e)2P d(O A c)2K 2 C 0 3K 2 C

42、0 3K 2 C 0 3K 2 C 0 3K 2 C 0 3N a 2 C 0 3N a O HE 沁荆D B UA 9 2 C 0 3N a 2 C 0 3N a 2 C 0 3N a 2 C 0 31 3H 2 0H 2 0 IH 2 0 IH 2 0 f lH 2 0 IH 2 0 f lH 2 0 IH 2 0 f l1 1 2 0 IH 2 0 lD M F IT H F IC z H s O H I-7 74 63 33 08 66 87 67 08 57 56 15 5硕士学位论文4R e a c t i o nc o n d i t i o n s：4-i o d o a n

43、i s o l e(0 2m m 0 1)，p h e n y l b o r o n i ca c i d(0 3m m 0 1)，P d(O A c)2(5t 0 0 1)，A B T S(5m 0 1)，N a z C 0 3(O 1m m 0 1)，w a t e r(1 0m L)，r o o mt e m p e r a t u r e 6Y i e l d sb a s e do ni s o l a t i o n 紧接着，我们以水为反应介质对催化剂P d 进行了筛选，发现P d(P h C N)2 C 1 2、P d 2(d b a)3、P d C l 2 都有一定的催化效果

44、(T a b l e2 1，E n t r i e s3 5)，筛选结果发现：以P d(O A c)2 为催化剂时效果最好(T a b l e2 1，E n t r y2)。接着，P d(O A c)2 为催化剂，对碱筛选，发现一般的无机碱和有机碱都有一定的效果，其中碳酸钠和碳酸银为碱效果较好，考虑到经济因素选择以碳酸钠为碱(T a b l e2 1，E n t r i e s6 1 0)。接着进一步对溶剂进行筛选，在常见的有机溶剂中都能反应但以水为溶剂效果最好(8 6 的产率)(T a b l e2 1，E n t r i e s1 1 1 0)。接着我们对A B T S 的用量及反应物的配

45、比对反应的影响进行了详细研究。当A B T S 的用量从1 0 减到5 时，1 a：2 a 为l：1 5，反应收率最高可达8 4(T a b l e2 2，E n t r y2)。继续减少A B T S 的用量，发现产率变低(T a b l e2 2，E n t r y3)。对于苯基硼酸的量，当我们减至1 2e q 和1 1e q 时，反应产率有所下降(T a b l e2 2，E n t r i e s5 7)，因此，我们接下来将以此为最优条件，进行底物拓展。T a b l e 2 2T h ee f f e c t so ft h ea m o u n to fA B T Sa n dt

46、h er a t i o so fs u b s t r a c t sO l lt h em o d e lr e a c t i o n邺。口I+(H O)2 B 漂熹邺。锄l a2 a3 aaR e a c t i o nc o n d i t i o n s：4-i o d o a n i s o l e(O 2m m 0 1)，P d(O A c)2(5t o o l)，w a t e r(1 0m L)，N a 2 C O s(0 4r e t 0 0 1)，r o o mt e m p e r a t u r e bY i e l d sb a s e dO l li s o l

47、 a t i o n。2 1 1 2 卤代芳烃和苯硼酸的拓展我们选择最优条件：5t 0 0 1 的P d(O A c)2、5 0m 0 1 K 2 C 0 3 和5m 0 1 的A B T S，以水为溶剂在室温下。我们考察了各种的卤代芳烃与苯基硼酸的反应，实验结果列于T a b l e2 3。结果表明，大部分的芳基碘和芳基溴都能与苯基硼酸反应，可以得到相应的联芳烃的良好收率(T a b l e2 3，E n t r i e s1 1 6)。芳基碘和苯基硼酸的偶联产物的收率受电子影响较大，给电子基团的碘代芳烃和溴代芳烃都能很好的参与反应如4 甲氧基(T a b l e2 3，E n t r i

48、e sl、8、1 2a n d1 4 1 6)、4 甲基(T a b l e 2 3，E n t r i e s3、1 1a n d1 3)，而带强吸电子基的碘代芳烃和溴代芳烃，如对乙酰基(T a b l e2 3，E n t r y4)和对硝基(T a b l e2 3，E n t r y6)碘苯反应效果稍差。并且碘代芳烃的活性高于相应的溴代芳烃的活性，具有更好的反应收率(T a b l e2 3，E n t r i e s1-4V SE n t r i e s8 1 0)。2 碘噻吩也有一定的反应活性(T a b l e2 3，E n t r y7)，氯代芳烃在升高温度至1 0 0 或延长

49、反应时间至3 6h，也不反应(T a b l e2 3，E n t r y1 1)。为了进一步扩展钯催化H 2 0-A B T S 体系底物的范围，接下来，我们研究了芳基碘和芳基溴与其他芳基硼酸，如：对甲基苯硼酸，对甲氧基苯硼酸，对氯苯基硼酸，对氮氮二甲基氨基苯硼酸和杂芳基苯硼酸的偶联反应。实验结果表明，所有这些底物的反应效果良好，并可以高收率得到相应偶联产物，(T a b l e2 5，E n t r i e s1 2 1 6)。T a b l e 2 3T h er e a c t i o n so fa r y lh a l i d e sa n da r y l b o r o n i

50、 ca c i du n d e rt h eo p t i m i z e dr e a c t i o nc o n d i t i o n sRX+(H O)2 B-R：嵩嚣 R 强N a 2 C 0 3，H 2 0，r t硕士学位论文】62 1 3 结论通过本章的研究，我们发现水体系中A B T S 能够促进的醋酸钯催化S u z u k i 反应，最优反应条件为：P d(O A c)2(5m o l)，A B T S(5m o l)，N a 2 C 0 3(2 0 0m 0 1)，体系中水溶性强的A B T S 为促进剂，未加入任何含磷等配体，在室温下，可以高效促使芳基碘和芳基溴与硼