钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介
2010年诺贝尔化学奖简介及在命题中的应用
2010年诺贝尔化学奖简介及在命题中的应用科学前沿在劳力上劳心，是一切发明之母.事事在劳力上劳心，变可得事物之真理.陶行知福建江合佩2010年10月6日，瑞典皇家科学院授予美国科学家理查德F赫克、日本科学家根岸英一和铃木章2010年度诺贝尔化学奖，表彰他们在有机物合成过程中钯催化交叉偶联取得的巨大成就.化学奖评审委员会说，三人的研究成果向化学家们提供精致工具，大大提升合成复杂化学物质的可能性.1972年赫克率先发现借助钯催化，不用高温和高压，碳原子间可以相互接近至可以发生反应的距离,1977年根岸英一和1979年铃木章分别对这一理论作出补充，把研究范围扩大到更多有机分子，三位科学家创制了迄今所能使用的最复杂工具之一.碳原子化学性质不活泼，不愿相互结合.怎么让这些懒洋洋的碳原子活跃起来，好将它们凑作一堆?一百多年前人们已经想到办法，法国科学家格林尼亚发明了一种试剂，利用镁原子强行塞给碳原子2个电子，使碳原子变得活跃.但这样的方法在合成复杂大分子的时候有很大局限，人们不能控制活跃的碳原子的行为，反应会产生一些无用的副产物.在制造大分子的过程中，副产物生成得非常多，反应效率低下.赫克、根岸英一和铃木章通过实验发现，用钯作为催化剂可以解决这个问题.钯原子就像媒人一样，把不同的碳原子吸引到自己身边，使碳原子之间的距离变得很近，容易结合也就是偶联，而钯原子本身不参与结合.这样的反应不需要把碳原子激活到很活跃的程度，副产物比较少，更加精确而高效.这一技术让化学家们能够精确有效地制造他们需要的复杂化合物.目前钯催化交叉偶联反应技术已在全球的科研、医药生产和电子工业等领域得到广泛应用.作为一个发展中的大国，我们必须清醒地认识到:21世纪国与国之间的竞争说到底还是人才之间的竞争，而对于一个国家来说创新人才的培养至关重要.因此应该好好抓住诺贝尔化学奖这个非常好的教学资源，帮助学生拓宽视野，开阔思路，激发学生的创造愿望，培养学生的创新能力.基于此，设计了如下几。
钯催化的交叉偶联反应——2010诺贝尔化学奖简介
产治疗高血压 、 肾脏病等方 面的药 物 。 １本 医药 公司用 ３
铃木 反应生产 的 降压 药 ．０ ９年在 １本 国 内就有 １０ ２０ ３ ４０
亿 １ （ １０ ３ 约 ２ 亿人 民币 ） 元 的销售额。电子领域也开始瞩
目“ 钯催 化的交叉偶 联反应 ” 相关成 果不 断被推 出 ， ， 手
２１年 １ ００ ０月 ６１瑞典 皇家科学 院诺 贝尔颁奖委员 ３ 会把今 年 的诺贝尔化学 奖授予 美 国科学家 ７ ９岁的理 查 德一 赫克 （ ｉ ａ ｅｋ 、 Ｒｃ ｒ Ｈ ｃ ） １ ｈｄ ３本科学 家 ７ ５岁 的根岸英 一 （ ｉｉｈ Ｅ—ｃｉ ｅｉ ｉ Ｎ ｇ ｈ）和 １本科学家 ８ 的铃木 章（ ｋｒ ｓ ３ ０岁 Ａ ｉ ａ
铃木章 。 本公 民。９ ０ 出生于 １本北海道 。９ ９ ３ １ １３ 年 ３ １５ 年在北 海道大学获得博士学位 。１６ ９ ３年一 ９ ５ ， １６ 年 铃木 章在美 国普渡大学赫伯特 ・ 布朗教授指导下完成 博士后
研究 。 ９ ３ １７ 年起在北海道大学任教授。１７ 年 ， 明“ ９９ 发 铃 木反应” 。铃木教授 的论文数量不多 。 且大都 以 １文的形 ３ 式发表在 了 １本 的学术 刊物 上。但 是 ． ３ 他的研究非 常严 密 ， 出来的结果经得起反 复推 敲。为 了证实 自己的研 做 究结果具有可重复性 ． 铃木教授不 惜购买全套 的新实验
尔化学奖的赫伯特 ・ 布朗（ ｒｅ ｒｗ ） ９ ７ ， Ｈｅ ｒＢ ｏ ｎ 。１７ 年 发明 ｂｔ “ 根岸反应” 。根岸现为美 国普 渡大学化学教授。当根岸 教授在大教 室照常讲授他 的课程 “ 有机化合物 的性质 ”
一
者， 真可谓名师出高徒。
二、 有机合成 中的钯催化交叉偶联反应
有机合成钯催化交叉偶联反应
有机合成中钯的催化交叉偶联反应20102401046吴健华摘要：2010年诺贝尔化学奖授予给美国化学家理查德·赫克、日本化学家根岸英一和铃木章，以表彰其发现的钯催化交叉偶联反应，更有效的连接碳原子以构建复杂分子。
钯催化交叉偶联反应，用于碳碳键形成的重要化学反应，因其反应条件温和，化学选择性高，副产品少，在有机合成领域中应用广泛。
本文综合概述了钯催化交叉偶联反应机理与发展，并对其应用领域及发展前景作简单介绍。
关键词：钯催化；交叉偶联反应；反应机理；碳碳键；有机合成；引言:碳是构成生命体的重要组成物质，而这些物质是以C-C单键或双键为基础，形成各种形式的碳胳化合物，组成生命体的各个部分。
而经过多年来的探究与改进，美国化学家理查德·赫克、日本化学家根岸英一及铃木章在有机合成中取得重大贡献与研究进展，发现钯催化交叉偶联反应，有效地连接碳原子，为构造更复杂的分子提供反应方法。
因此于2010年，诺贝尔化学奖颁发给他们三位在有机合成中杰出并取得重大贡献的有机化学家，以表彰他们在有机合成领域中所取得的卓越成就。
钯催化交叉偶联反应，作为五个被授予诺贝尔化学奖反应之一，其重要性则不言而喻。
前四个反应分别是Grignard反应(格氏反应，1912年)，Diels-Alder反应(迪尔斯-阿尔德反应，1950年)，Wittig反应(叶立德、维蒂斯反应，1979年)和Olefinmetathesis反应(烯烃的转位反应，2005年)。
在钯催化的交叉偶联反应中，反应步骤缩短，所需条件温和，副产品少，且可使大量的官能团在进程中得以保留而不被破坏，是一种可靠、实用的工具，广泛应用于精细化学及制药工业中, 对有机合成具有长久和深远的影响力,得到合成化学者的普遍应用。
一、钯催化交叉偶联反应机理与发展1.格氏试剂——拉开钯催化交叉偶联反应的序幕有机合成化学所构造出来的物质大部分都是以碳胳为骨架所构建起来的，然而碳原子本身十分稳定，在化学反应中并不活泼。
2010诺贝尔化学奖简介
2010诺贝尔化学奖：“焊接”碳原子的艺术根岸英一、铃木章和理查德•海克像拼接玩具那样拼接碳原子75岁的根岸英一(Ei-ichi Negishi)、79岁的理查德•海克(Richard F. Heck)和80岁的铃木章(Akira Suzuki)。
他们在“钯催化交叉偶联有机合成反应”方面做出了创造性的贡献。
该研究成果已广泛应用于制药和电子元件制造领域。
美国特拉华大学退休教授理查德•海克是美国公民；在美国普渡大学任教的根岸英一和已从日本北海道大学退休的铃木章都是日本公民。
算上这两位新科获奖者，过去十年中已有9位日本籍科学家荣获诺贝尔奖，其中绝大部分是在日本本土完成获奖研究。
“曾经在这个领域耕耘并仍然健在的科学家中，这三位获得诺贝尔奖是众望所归的。
”北京大学教授施章杰对本刊记者说，“另外还有一些科学家也做出了杰出贡献，如熊田诚(Makoto Kumada)，遗憾的是他已经逝世。
”“这项研究成果最大的意义在于，只要涉及有机化学中含有苯环或双键化合物的合成，就可以使用这个方法，所以其适用范围非常广泛。
”湖南大学教授谭泽告诉本刊记者。
谭泽于1996年至2002年间在普渡大学攻读博士，导师正是根岸英一。
此后，他又以博士后的身份在根岸英一的团队里工作了四年。
施章杰也解释说，任何一个涉及有机合成的领域，必然会遇到碳原子相互连接问题。
要想制造出更多种类、具有更多功能的有机物，必须寻求更加方便、高效的碳碳构建新方法。
但这种偶联反应的原料本身都比较稳定，要想使之发生反应，连在一起形成碳碳单键是相当困难的。
施章杰说：“这就好比爬珠穆朗玛峰，显然珠峰之高超过一般人的体力范围，你要么打个隧道过去，要么有什么东西把珠峰变成几个类似香山的小山峰—在偶联反应中，钯催化剂恰好能做到后者。
”1972年，熊田诚在这方面的研究已经有所突破。
之后几年中，前述三位获奖者相继发表论文，报告了他们的突破性进展。
而他们也都有一个以各自名字命名的化学反应。
钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介
钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介1. 概述2010年，日本化学家中岛昌也和美国化学家赫克托·范多斯特尔因在有机合成领域做出的杰出贡献而获得诺贝尔化学奖。
其中岛昌也和范多斯特尔的研究成果涉及钯催化的交叉偶联反应，这一研究成果对有机合成领域产生了深远的影响。
2. 钯催化的交叉偶联反应的重要性钯催化的交叉偶联反应是一种重要的有机合成方法，它可以有效地将两种不同的有机物分子通过碳-碳键的形成连接在一起。
这种方法具有较高的选择性和效率，被广泛地应用于药物合成、农药合成、化学品合成等领域，对有机化学研究和工业生产具有重要意义。
3. 钯催化的交叉偶联反应的突破在20世纪70年代以前，有机合成领域的研究主要依赖于传统的化学方法，但这些方法往往需要使用大量的试剂和产生大量的副产物，效率较低。
钯催化的交叉偶联反应的突破，使得有机合成的效率大大提高，同时减少了有机化合物的废弃物产生。
4. 钯催化的交叉偶联反应的原理钯催化的交叉偶联反应的原理主要是在钯催化剂作用下，通过活化有机物中的卤素原子，使其与另一种有机物中的碱性碳原子发生键合。
其中岛昌也和范多斯特尔通过在反应条件、催化剂设计等方面的深入研究，使得钯催化的交叉偶联反应可以适用于更多的有机物种，提高了反应的广泛性和适用性。
5. 钯催化的交叉偶联反应的应用钯催化的交叉偶联反应在有机合成、药物合成、材料科学等领域都有广泛的应用。
通过该方法，可以高效合成复杂的有机分子，提高有机合成的效率和选择性，为新药物的研发提供了重要的手段和技术支持。
6. 结语钯催化的交叉偶联反应因其在有机合成领域的重要性和广泛的应用价值，成为2010年诺贝尔化学奖的得主。
有机合成领域的研究者们在钯催化的交叉偶联反应的基础上，不断拓展和深化研究，为有机合成的发展和创新做出了重要贡献。
该方法的突破性和影响力将继续推动有机合成领域的发展，并为人类社会的繁荣和进步做出更多贡献。
钯催化的交叉偶联反应的重要性不仅在于其高效、高选择性的特点，还在于其对环境的友好性。
钯催化交叉偶联反应
钯催化交叉偶联反应钯催化交叉偶联反应2010-10-26 17：32钯催化交叉偶联反应摘要钯催化交叉偶联反应是一类用于碳碳键形成的重要反应，在有机合成中应用十分广泛。
钯催化交叉偶联反应-简介为制造复杂的有机材料，需要通过化学反应将碳原子集合在一起。
但是碳原子在有机分子中与相邻原子之间的化学键往往非常稳定，不易与其他分子发生化学反应。
以往的方法虽然能令碳原子更加活跃，但是，过于活跃的碳原子却又会产生大量副产物。
而用钯作为催化剂则可以解决这个问题。
钯原子就像"媒人"一样，把不同的碳原子吸引到自己身边，使碳原子之间的距离变得很近，容易结合--也就是"偶联"。
这样的反应不需要把碳原子激活到很活跃的程度，副产物比较少，因此更加精确而高效。
赫克、根岸英一和铃木章通过实验发现，碳原子会和钯原子连接在一起，进行一系列化学反应。
这一技术让化学家们能够精确有效地制出他们需要的复杂化合物。
钯催化交叉偶联反应-应用如今，"钯催化交叉偶联反应"被应用于许多物质的合成研究和工业化生产。
例如合成抗癌药物紫杉醇和抗炎症药物萘普生，以及有机分子中一个体格特别巨大的成员--水螅毒素。
科学家还尝试用这些方法改造一种抗生素--万古霉素的分子，用来灭有超强抗药性的细菌。
此外，利用这些方法合成的一些有机材料能够发光，可用于制造只有几毫米厚、像塑料薄膜一样的显示器。
科学界一些人士表示，依托"钯催化交叉偶联反应"，一大批新药和工业新材料应运而生，这三名科学家的科研成果如今已经成为支撑制药、材料化学等现代工业文明的巨大力量。
钯催化交叉偶联反应-诺贝尔奖2010年10月6日在瑞典皇家科学院举行的新闻发布会上，瑞典皇家科学院常任秘书诺尔马克首先宣读了获奖者名单。
他说，赫克、根岸英一和铃木章在"钯催化交叉偶联反应"研究领域作出了杰出贡献，其研究成果使人类能有效合成复杂有机物。
钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介
①②博士研究生 , ③博士 , ④教授 , 南京大学化学化工学院 , 南 京 210093
关键词 钯催化 偶联反应 诺贝尔化学奖
2010 年 10 月 6 日 , 瑞典皇家科学院宣布将 2010 年诺贝尔化学奖授予美国科学家 Richard F .Heck , 日本科学家 Ei-ichi Negishi 和 Akira Suzuki。 这三名科学家是因为在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究而获 奖 。它为化学家提供了一款精致的工具来合成复杂的有机分子 。 这一成果广泛应用于制药 、电子工业和先进材料等 领域 。 笔者对钯催化交叉偶联反应领域作了粗浅的介绍 , 以期起到抛砖引玉之作用 。
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1 早期研究
有机合成化学制 造出的这几 千万种新的 物质绝大 多数都是以碳原子为 主来构建的 。 为了制 备结构更复 杂 、功能更强大的新型材料 , 就要想办法通过各种化学 反应将碳原子连接在 一起 。 然而碳原子本 身是十分稳 定的 , 在化学反应中并不活 泼 , 所以就得想办法来激活 碳原子 , 让它 更容易 参与反 应并 与其 他碳 原子连 接起 来 ,逐步 形成 更 高层 次 的碳 基 骨架 。1912 年 , 法 国人 Grignard 因发明有机镁试剂(格 氏试剂)而 荣获诺贝尔 化学奖 , 可以说是碳基活化史上的第一个里程碑 。随着 时代的发展 , 人们对碳基的研究愈加深入 。在研究的前 期 ,要么无法活化碳基 , 化合物难于参加反应 ;要么使碳 原子过于活 跃 , 虽然 能有效 地制 造出 很多 简单的 有机 物 ,但要是合成复杂分子却有大量的副产物生成 。正如 大家所知 , 在有机合成操 作中提纯是一项繁琐的工 作 。 H eck , Negish i 和 Suzuki 等人 通过实验 发现 , 当 碳原子 和钯原子连接在一 起 , 会形成一种“ 温和” 的碳钯键 , 在 这里钯既活跃了碳基 , 又使 其不至于过于活泼 , 然后又 可以把别的碳原子吸引过来 , 这样使得两个碳原子距离 拉近 , 容易成 键而 偶联 起来 。在 这里 钯原 子就相 当于 “ 媒人”的作用 , 只需使用 催化剂就行 。 所以“ 钯催化交 叉偶联反应”就 是一款精致 的工具 , 让化学 家得以像艺 术家一样来雕刻和拼接类似积木的模块(小的基团), 构 筑令人叹为观 止的艺术品(有机复杂 分子)。 与此同时 还避免了过多不必要副产物的生成 。
2010年度诺贝尔化学奖
获奖理由：“有机合成中钯催化交叉偶联”研究
学术贡献
• 他们在“钯催化交叉偶联反应”研究领域作出了杰出贡献， 其研究成果使人类能有效合成复杂有机物。
• 为制造复杂的有机材料，需要通过化学反应将碳原子集合 在一起，但碳原子非常稳定，不易发生化学反应，采用钯 催化解决该问题的一个思路是使碳活化。
Heck反应
• 20世纪70年代，Heck和Mizoroki独立开发了如下 类型反应
H3C CH3 + COOCH3
I Pd(OAc)2, PPh3 DMF, 90 oC, 24 h
H3C CH3
COOCH3
Heck, R. F. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 5518 Heck, R. F.; Nolley, J. P.Jr J. Org. Chem. 1972, 37, 2320. Mizoroki, T.; Mori, K.; Ozaki, A. Bull. Chem. Soc. 1971, 44, 581.
Ei-ichi Negishi (根岸荣一 )
总引： 14300；他引：7349；H因子：61
• 日本人，1935年出生于中国长春 (75岁) • 1958年从东京大学毕业后进入帝人公司 • 1963年在美国宾夕法尼亚大学获得博士学位 • 现任美国普渡大学教授
Akira Suzuki (铃木章)
ZnCl
+ I
OMe
Cl2Pd(PPh3)2/(i-Bu)2AlH (1:2) 85%
OMe
R X + R' ZnX
Pd Cat.
X = Cl, Br, I, OSO2CF3
R R' + ZnX2
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钯催化的交叉偶联反应——2010年诺贝尔化学奖简介
作者：肖唐鑫， 刘立， 强琚莉， 王乐勇， XIAO Tang-xin， LIU Li， JIANG Ju-li， WANG Le-yong
作者单位：南京大学化学化工学院,南京,210093
刊名：
自然杂志
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF NATURE
年，卷(期)：2010,32(6)
1.KING A O;OKUKADO N;NEGISHI E I Highly general stereo-,regio-,and chemo-selective synthesis of terminal and internal conjugated enynes by the Pd-catalysed reaction of alkynylzinc reagents with alkenyl halides 1977
2.HECK R F Allylation of aromatic compounds with organopalladium salts 1968
3.HECK R F The arylation of allylic alcohols with organopalladium compounds.A new synthesis of 3-aryl aldehydes and ketones 1968
4.HECK R F Acylation,methylation,and carboxyalkylation of olefins by group VIII metal derivatives 1968
5.HECK R F Aromatic haloethylation with palladium and copper halides 1968
6.HECK R F The palladium-catalyzed arylation of enol esters,ethers,and halides.A new synthesis of 2-aryl aldehydes and ketones 1968
7.HECK R F;NOLLEY J P Palladium-catalyzed vinylic hydrogen substitution reactions with
aryl,benzyl,and styryl halides 1972
8.MIZOROKI T;MORI K;OZAKI A Arylation of olefin with aryl iodide catalyzed by palladium 1971
9.HECK R F A synthesis of diaryl ketones from arylmercuric salts 1968
10.HECK R F The addition of alkyl-and arylpalladium chlorides to conjugated dienes 1968
11.WU X F;ANBARASAN P;NEUMANN H From noble metal to Nobel Prize:palladium-catalyzed coupling reactions as key methods in organic synthesis 2010
12.BONAZZI S;EIDAM O;GUTTINGER S Anguinomycins and derivatives:Total syntheses,modeling,and biological evaluation of the inhibition of nucleocytoplasmic transport 2010
13.JACKS T E;BELMONT D T;BRIGGS C A Development of a scalable process for CI-1034,an endothelin antagonist 2004
14.CAMP D;MATTEWS C F;NEVILLE S T Development of a synthetic process towards a hepatitis C polymerase inhibitor 2006
15.SUH E M;KISHI Y Synthesis of palytoxin from palytoxin carboxylic acid[外文期刊] 1994
16.MIYAURA N;SUZUKI A Stereoselective synthesis of arylated (E)-alkenes by the reaction of alk-1-enylboranes with aryl halides in the presence of palladium catalyst 1979
17.MIYAURA N;YAMADA K;SUZUKI A A new stereospecific cross-coupling by the palladium-catalyzed reaction of 1-alkenylboranes with 1-alkenyl or 1-alkynyl halides 1979
18.NEGISHI E I;WANG G W;RAO H H Alkyne elementometalation-Pd-catalyzed cross-coupling.Toward synthesis of all conceivable types of acyclic alkenes in high
yields,efficiently,selectively,economically,and safely:"Green Way" 2010
19.NEGISHI E I Palladium-or nickel-catalyzed cross coupling.A new selective method for carbon-carbon bond formation[外文期刊] 1982
本文链接：/Periodical_zrzz201006005.aspx。