1、鈀催化C-C鍵交叉偶聯(lián)反應(yīng)及其機理Acc. Chem. Res. 2013, 46, 2626-2634.1. 1. 鈀催化鈀催化C-CC-C鍵交叉偶聯(lián)反應(yīng)鍵交叉偶聯(lián)反應(yīng)Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5062-5085.2 2. . 反應(yīng)機理反應(yīng)機理 1 氧化加成氧化加成2 轉(zhuǎn)移金屬化轉(zhuǎn)移金屬化3 還原消除還原消除存在問題：存在問題：1 缺乏更為具體深入的理論和驗證研究。缺乏更為具體深入的理論和驗證研究。2 對于具體的因素和條件對于反應(yīng)的影響缺乏明確對于具體的因素和條件對于反應(yīng)的影響缺乏明確和系統(tǒng)解釋和依據(jù)，如配體、金屬和底物的類型和系統(tǒng)解釋和依據(jù)，如配體、金

2、屬和底物的類型對于反應(yīng)的影響。對于反應(yīng)的影響。2.1 2.1 氧化加成氧化加成 協(xié)同機理：協(xié)同機理：1 構(gòu)型保持構(gòu)型保持2 氣相反應(yīng)氣相反應(yīng)3 某些極性溶劑某些極性溶劑SN2機理：機理：1 構(gòu)型反轉(zhuǎn)構(gòu)型反轉(zhuǎn)2 液相反應(yīng)液相反應(yīng)1 位阻小的磷配體，按位阻小的磷配體，按SN2機理進行，在烷基位置反應(yīng)。機理進行，在烷基位置反應(yīng)。2 位阻大的磷配體，按協(xié)同機理進行，在芳基位置反應(yīng)。位阻大的磷配體，按協(xié)同機理進行，在芳基位置反應(yīng)。Chem. Eur. J. 2010, 16, 13390-13397.2.2 2.2 轉(zhuǎn)移金屬化轉(zhuǎn)移金屬化 Suzuki couplings Suzuki couplings

3、 1 1 Pathway 0Pathway 0: : 沒有堿反應(yīng)不能進行。沒有堿反應(yīng)不能進行。2 2 Pathway APathway A: : 主要的反應(yīng)途徑，堿首先活化主要的反應(yīng)途徑，堿首先活化硼酸。硼酸。3 3 Pathway BPathway B: : 與與Pathway APathway A屬于競爭反應(yīng)，屬于競爭反應(yīng)，堿首先活化鈀中間體。堿首先活化鈀中間體。StilleStille couplings couplings 1 1 環(huán)合機理環(huán)合機理A A：鈀過渡態(tài)上只有一個配體配位：鈀過渡態(tài)上只有一個配體配位B B：有利于配體離去的特性（大位阻的磷配體）：有利于配體離去的特性（大位阻的

4、磷配體）C C：環(huán)合步驟為決速步（：環(huán)合步驟為決速步（F F取代取代ClCl降低能壘，降低能壘，AuAu降低環(huán)合過降低環(huán)合過渡態(tài)的位阻）渡態(tài)的位阻）2 2 線性機理線性機理A A：鈀過渡態(tài)上有兩個配體配位：鈀過渡態(tài)上有兩個配體配位B B：有利于：有利于X X基團離去的特征（極性溶劑、三氟磺酸基）基團離去的特征（極性溶劑、三氟磺酸基）C C：錫試劑取代：錫試劑取代X X基團是最高能壘基團是最高能壘NegishiNegishi couplings couplings 1 1 反式（反式（transtrans）過渡態(tài)比順式（）過渡態(tài)比順式（ciscis）的更容易生成）的更容易生成2 2 兩者是相互競

5、爭的反應(yīng)兩者是相互競爭的反應(yīng)3 3 只有順式過渡態(tài)可以轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物只有順式過渡態(tài)可以轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物4 4 順反式不會直接相互轉(zhuǎn)換順反式不會直接相互轉(zhuǎn)換 SonogashiraSonogashira couplings couplings 1 Cu(I)1 Cu(I)可以活化炔烴生成炔基銅可以活化炔烴生成炔基銅2 2 根據(jù)脫質(zhì)子和配體交換的順序，可以將機理分為根據(jù)脫質(zhì)子和配體交換的順序，可以將機理分為陽離子陽離子型機理型機理和和陰離子型機理陰離子型機理。3 3 離子型機理離子型機理與前兩種機理存在競爭關(guān)系，可以有效提高與前兩種機理存在競爭關(guān)系，可以有效提高反應(yīng)速率。反應(yīng)速率。4 4 離子離子型

6、型機理機理中堿有兩個作用：結(jié)合質(zhì)子和鹵素（吸電基中堿有兩個作用：結(jié)合質(zhì)子和鹵素（吸電基有利于反應(yīng)進行）有利于反應(yīng)進行）C-HC-H活化芳基化反應(yīng)活化芳基化反應(yīng)1 1 轉(zhuǎn)移金屬化過程是反應(yīng)的決速步轉(zhuǎn)移金屬化過程是反應(yīng)的決速步2 2 鈀不與氫原子直接作用，堿與質(zhì)子結(jié)合后形成卡賓可以鈀不與氫原子直接作用，堿與質(zhì)子結(jié)合后形成卡賓可以與鈀結(jié)合形成穩(wěn)定的環(huán)狀過渡態(tài)與鈀結(jié)合形成穩(wěn)定的環(huán)狀過渡態(tài)3 3 C Concerted oncerted metalationmetalation deprotonationdeprotonation (CMD(CMD) )機理機理2.3 2.3 還原消除還原消除 transciscis1 1 只有順式產(chǎn)物會進行還原只有順式產(chǎn)物會進行還原消除消除2 2 還原消除過程不可逆還原消除過程不可逆3 3 過渡態(tài)能過渡態(tài)能壘大小：壘大小：vinyl vinyl PhPh ethynylethynyl MeMe， 馬馬來酰胺來酰胺 “empty” “empty” ethylene ethylene PMe PMe3 3 MeCNMeCN4 4 能壘大小與能壘大小與 電子接受能力成反比，因此電子接受能力成反比，因此 電子接受電子接受能力差的配體（能力差的配體（PMePMe3 3）會