鈀催化的交錯偶聯反響一、偶聯反響綜述1．交錯偶聯反響偶聯反響，從廣義上講，就是由兩個有機分子進行某種化學反響而生成一個新有機分子的過程。狹義的偶聯反響是波及有機金屬催化劑的碳－碳鍵生成的反響，依據種類的不一樣，又可分為自己偶聯反響和交錯偶聯。交錯偶聯反響是一個有機分子與另一有機分子發生的不對稱偶聯反響。2．碳碳鍵形成的重要性新碳－碳鍵的形成在有機化學中是極其重要的。人們認識了天然有機物質的結構和性能，并依占有機物質的構造，經過碳原子組裝成鏈，成立有機分子，最后實現天然有機物質的人工合成。當前為止，人類已經利用有機合成化學手段創建出幾千萬種物質，且愈來愈多的有機物質已經寬泛應用到制藥、建材、食品、紡織等人類生活領域，我們的生活也幾乎離不開有機物了。合成藥物、塑料等有機物質時，需要用小的有機分子將碳原子連結在一同建立新的復雜大分子，因此有機合成中高效的連結碳－碳鍵的方法是有機合成化學中的重要工具。從過去該領域諾貝爾化學獎的授與狀況也能夠看出合成新碳－碳鍵的重要性:1912年維克多·格林尼亞因發明格林尼亞試劑——有機鎂試劑獲獎，1950年迪爾斯和阿爾德因發明雙烯反響迪爾斯－阿爾德反響獲獎，1979年維蒂希與布朗因發明維蒂希反響共同獲獎，2005年伊夫·肖萬、羅伯特·格拉布、理查德·施羅克因在有機化學的烯烴復分解反響研究方面作了突出貢獻獲獎。3．有機合成中的鈀催化交錯偶聯反響跟著時代發展，合成有機化學的研究更加深入，20世紀后半期，科學家們發現了大批經過過渡金屬催化來創建新有機分子的反響，促進有機合成化學迅速發展。特別是赫克、根岸英一和鈴木章發現的鈀催化交錯偶聯反響，為化學家們供給了一個更加精準有效的工具。三位科學家發現的鈀催化交錯偶聯反響中都使用了金屬鈀作為反響的催化劑，當碳原子與鈀原子連在一同時，鈀原子喚醒了“懶散”的碳原子但又不至于使它太開朗，于是形成平和的碳－鈀鍵，在反響過程中，鈀原子又能夠把其他碳原子吸引過來，形成另一個金屬－碳鍵，此時兩個碳原子都連結在鈀原子上，它們的距離足夠靠近而發生反響，生成新的碳－碳單鍵。以下兩個反響式代表了典型的兩類鈀催化交錯偶聯反響。上述兩個反響的催化劑都是零價的金屬鈀，都使用鹵代烴RX（或鹵代烴的近似物）作為親電偶聯試劑。差別在于兩個反響所采用的親核偶聯試劑，在反響（1）〃中，采用的是烯烴，反響（2）中則是一種有機金屬化合物RM（M為Zn，B，Al或Sn）。我們所熟知的赫克反響屬于反響（1）這一類的交錯偶聯反響，根岸反響和鈴木反響屬于反響（2）這一類。因為反響底物不一樣，三個反響的應用范圍和合用門路也各不同樣。4．“鈀催化的交錯偶聯反響”內容及反響原理1）Heck反響Heck反響以有機鈀配合物為催化劑獲得擁有立體專一性的芬芳代烯烴（圖1）。反響物主假如鹵代芳烴（碘、溴）與含有吸電子基團的烯烴。該反響的催化劑往常用Pd（0），Pd（II）或含Pd的配合物（常用醋酸鈀和三苯基膦）。鹵代烴第一與A發生氧化加成反響，C-X鍵的斷裂與Pd-C和Pd-X鍵的形成是同步進行的。氧化加成反響是偶聯反響中最常有的決速步驟，經過氧化加成化合物A生成中間體B，B再經過配體解離，獲得化合物RPdLX。RPdLX先與烯烴配位，而后再經烯烴插入，配體配位獲得中間體C。中間體C的C-C鍵旋轉，獲得其構象異構體，進而能夠進行β－除去反響，生成化合物D和目標產物——烴基化的烯烴。在堿性（如三乙胺）條件下，堿與化合物D生成擁有催化活性的零價鈀，達成整個催化循環反響。圖1Heck反響機理2）Negishi反響Negishi反響的催化劑也是用擁有催化活性的零價金屬，如鈀、鎳等。反響整體上經歷氧化加成、金屬轉移、復原除去等步驟（圖2）。芳基鹵代烴第一與零價鈀發生氧化加成反響，獲得中間體RPdX，鹵化烴基鋅R’ZnX向中間體RPdX遷徙，并進行金屬轉移獲得ZnX2和中間體RPdR’，中間體RPdR’經異構化獲得順式的絡合物進而能很快地發生復原除去反響，獲得化合物RR’，鈀催化劑進入下一輪的催化。圖2Negishi反響機理3）Suzuki反響溴代芳烴和碘代芳烴是Suzuki反響（圖3）中常有的親電試劑，自然也能夠是三氟甲基磺酸酯、重氮鹽等。芳基硼酸往常是由芳基鋰或格氏試劑與烷基硼酸酯反響制得，芳基硼酸在空氣中穩固，能夠長久保留。Suzuki反響機理與Negishi反響近似，經歷了三個過程:氧化加成、芳基陰離子向金屬中心遷徙和復原除去。鹵代芳烴第一與Pd（0）進行氧化加成，獲得ArPdX中間體，該中間體再與一分子堿作用獲得中間體ArPdOH;另一分子的堿與硼酸作用獲得硼酸鹽，進而使得芳基擁有更強的富電性，有益于芳基向ArPdOH中間體的金屬原子遷徙，一般來說，只有Pd（II）才能發生金屬中心遷徙。金屬中心遷徙作用是經過一個四員環過渡態（four-centerintermediate）進行的。可是值得注意的是，一些反響的增添劑能夠通過改變過渡態的構造加快金屬中心遷徙作用，比如堿能夠加快Suzuki反響。在Ar’PdOH和ArB’OH的共同作用下，獲得配合物中間體ArPdAr，’該中間體經過復原除去獲得芳基偶聯產物和零價鈀，達成整個循環過程。圖3Suzuki反響機理二、合成目標產物NNBenzenamine,4-(2-phenylethynyl)-N-(2-pyridinylmethylene)-圖4目標產物1．反響方程式：①ABC②DE2．詳細實驗步驟與分別純化方法：（1）進行反響①：在放有磁子的50mL圓底燒瓶中加入A（mol）和B（mol）。將燒瓶0置于微波合成儀中，確認磁子旋轉后封閉爐門，開始實驗。實驗結束后，將反響液加入乙醇溶液中，降溫至30℃以下，析出的結晶使混淆物呈稀粥狀，冷卻后過濾，干燥，即得產品C。（2）進行反響②：在schlenk管中加入醋酸鈀、2-氨基-4，6-二羥基嘧啶，碳酸銫，再加入C，苯乙炔，乙腈(4ml)，用氮氣保護，在室溫下反響直到完整。（3）分別純化：反響完整后用層板柱加入2cm硅膠進行前辦理，乙醚淋洗，旋轉蒸發儀蒸出溶劑，而后用正己烷為睜開劑，經柱層析提純得純產物。參照文件：張旭東.胺為配體促進鈀催化交錯偶聯反響的研究[J].湖南師范大學,2006.肖唐鑫,劉立,強琚莉,王樂勇.鈀催化的交錯偶聯反響——2010年諾貝爾化學獎簡介[J].自然雜志,2010,32(6):332-337.李媛,馬宏佳,葛春洋,楊民富.鈀催化的交錯偶聯反響——2010諾貝爾化學獎簡介