钯催化交叉偶联反应
钯催化交叉偶联反应
钯催化的交叉偶联反应一、偶联反应综述1．交叉偶联反应偶联反应，从广义上讲，就是由两个有机分子进行某种化学反应而生成一个新有机分子的过程。
狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳－碳键生成的反应，根据类型的不同，又可分为自身偶联反应和交叉偶联。
交叉偶联反应是一个有机分子与另一有机分子发生的不对称偶联反应。
2．碳碳键形成的重要性新碳－碳键的形成在有机化学中是极其重要的。
人们了解了天然有机物质的结构和性能，并根据有机物质的结构，通过碳原子组装成链，建立有机分子，最终实现天然有机物质的人工合成。
目前为止，人类已经利用有机合成化学手段创造出几千万种物质，且越来越多的有机物质已经广泛应用到制药、建材、食品、纺织等人类生活领域，我们的生活也几乎离不开有机物了。
合成药物、塑料等有机物质时，需要用小的有机分子将碳原子连接在一起构建新的复杂大分子，因而有机合成中高效的连接碳－碳键的方法是有机合成化学中的重要工具。
从以往该领域诺贝尔化学奖的授予情况也可以看出合成新碳－碳键的重要性:1912年维克多·格林尼亚因发明格林尼亚试剂——有机镁试剂获奖，1950年迪尔斯和阿尔德因发明双烯反应迪尔斯－阿尔德反应获奖，1979年维蒂希与布朗因发明维蒂希反应共同获奖，2005年伊夫·肖万、罗伯特·格拉布、理查德·施罗克因在有机化学的烯烃复分解反应研究方面作了突出贡献获奖。
3．有机合成中的钯催化交叉偶联反应随着时代发展，合成有机化学的研究愈加深入，20世纪后半期，科学家们发现了大量通过过渡金属催化来创造新有机分子的反应，促使有机合成化学快速发展。
特别是赫克、根岸英一和铃木章发现的钯催化交叉偶联反应，为化学家们提供了一个更为精确有效的工具。
三位科学家发现的钯催化交叉偶联反应中都使用了金属钯作为反应的催化剂，当碳原子与钯原子连在一起时，钯原子唤醒了“懒惰”的碳原子但又不至于使它太活泼，于是形成温和的碳－钯键，在反应过程中，钯原子又可以把别的碳原子吸引过来，形成另一个金属－碳键，此时两个碳原子都连接在钯原子上，它们的距离足够接近而发生反应，生成新的碳－碳单键。
第9章 钯催化C-C键交叉偶联反应的机理
C-H活化芳基化反应
1 转移金属化过程是反应的决速步 2 钯不与氢原子直接作用，碱与质子结合后形成卡宾可以 与钯结合形成稳定的环状过渡态 3 Concerted metalation deprotonation (CMD)机 理
实用文档
2.3 还原消除
trans
cis
cis
1 只有顺式产物会进行还原消除 2 还原消除过程不可逆 3 过渡态能垒大小：vinyl < Ph < ethynyl < Me， 马来酰胺 < “empty” < ethylene < PMe3 ≈ MeCN 4 能垒大小与π电子接受能力成反比，因此π电子接受能力差的配体（PMe3）会在还原消除过程前 解离。
实用文档
3. 结论
计算化学 Computational
Chemistry
实验化学 Experimenta l Chemistry
有机反应机理
实用文档
钯催化C-C键交叉偶联反应及其机理
实用文档
Acc. Chem. Res. 2013, 46, 26262634.
1. 钯催化C-C键交叉偶联反应
实用文档
Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 50625085.
实用文档
2. 反应机理
1 氧化加成
2 转移金属化
3 还原消除
存在问题：
1 缺乏更为具体深入的理论和验证研究。 2 对于具体的因素和条件对于反应的影响缺乏明确 和系统解释和依据，如配体、金属和底物的类型 对于反应的影响。
实用文档
2.1 氧化加成
协同机理： 1 构型保持 2 气相反应 3 某些极性溶剂
SN2机理： 1 构型反转 2 液相反应
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
钯催化交叉偶联反应
钯催化交叉偶联反应什么是钯催化交叉偶联反应？钯催化交叉偶联反应(Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reaction)是一种重要的有机合成反应。
它是一类碳-碳键构造的反应，是通过将两种不同的碳基官能团或碳碳键连接在一起，以形成新的C-C化合物。
反应机理在钯催化交叉偶联反应中，两个分子的有机基团进行偶联，然后由钯离子起催化作用，生成新的碳碳键。
催化剂形式上是Pd(0)配合物，反应机理如下：1.钯催化剂先通过脱对氢化学计量通常分配Pdcatalyst (I)。
2.钯催化剂进一步和配体形成配合物(PdL2)。
3.配合物和卤代烃发生交换生成过渡态PdL2(RX)。
过渡态中，钯离子与亲电吸引剂的卤素原子形成键；此过程中C-X钩体断裂，形成第一级碳中间体。
4.结合第二个有机基团生成PdL2(RY)介于新的物种。
5.最后的反应产物通常通过还原反应，将钯催化剂还原为Pd(0)。
应用钯催化交叉偶联反应已经成为有机合成中的重要反应之一，广泛应用于制药、化工、材料科学等领域。
其重要应用包括:•制备非对映选择性或对映选择性的C-C连接化合物。
•制备有机材料。
•合成复杂天然产物的合成方法研究。
反应类型钯催化交叉偶联反应可以根据反应物和类型进行分类。
最常用的交叉偶联反应类型是官能团反应 (Functional Group Coupling) 和碳-碳双键偶联反应 (Carbon-Carbon Double Bond Coupling)，这些反应分类包括下列:1.骨架化反应 (Fragmentation Reaction)2.偶联反应 (Cross-Coupling Reaction)3.代换反应 (Substitution Reaction)4.重排反应 (Rearrangement Reaction)反应优点由于钯催化交叉偶联反应具有高效性、选择性、重复性和收率高的特点，它已经成为有机化学领域极为重要的反应之一。
钯催化剂催化交叉偶联反应形成P-C键和复杂含磷化合物的研究进展
钯催化剂催化交叉偶联反应形成P-C键和复杂含磷化合物的研究进展任铁钢;补朝阳;黎桂辉;李勇喆;何志鹏【摘要】综述了利用金属钯催化交叉偶联反应形成P-C键以合成各种复杂的含磷化合物特别是手性膦配体的研究进展;介绍了参加偶联反应的不同价态的P化合物亲核试剂,以及卤代烯烃、卤代芳烃、三氟甲磺酸烯基脂、三氟甲磺酸芳基脂、乙烯基硼酸脂等亲电试剂;探讨了相应的偶联反应的反应条件、反应机理及其在材料、医药、农药等领域的应用.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2014(025)006【总页数】7页(P641-647)【关键词】钯催化剂;交叉偶联反应;P-C键形成;磷化物【作者】任铁钢;补朝阳;黎桂辉;李勇喆;何志鹏【作者单位】河南大学化学化工学院,河南开封475004;新乡学院化学化工学院,河南新乡453000;河南大学特种功能材料教育部重点实验室,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南开封475004;河南大学化学化工学院,河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】O643.3使用金属及金属配合物催化各种偶联反应如Suzuki反应、Heck反应、Stille 反应和Negishi反应等形成各种C-X键的方法已被广泛地应用于元素有机化合物的合成及研究中. 其中钯类催化剂体系催化交叉偶联反应是形成C-P键的一个非常重要的方法. 而含磷化合物尤其是含手性膦的化合物是开发特殊结构的药物、阻燃剂、催化剂和功能材料等的很普遍的方法.二十世纪八十年代，HIRAO[1]和XU[2-3]分别报道了利用钯配合物催化亚磷酸酯或二烷基亚磷酸酯与卤代芳烃(图1)或芳基三氟甲磺酸脂的交叉偶联来形成P-C键的方法. 此后，钯配合物催化交叉偶联反应形成P-C键的方法受到广泛的关注. 1987年，TUNNEY[4]等人用钯配合物催化芳基卤化物和三甲基甲硅烷二苯基膦的反应，随后IMAMOTO[5] 和LIVINGHOUSE[6]进一步发展了膦-硼烷芳基化反应，且都获得了很高的产率. 对钯类催化剂体系催化交叉偶联反应形成C-P键的研究虽然取得了很好的结果，但这种方法真正得到研究者的重视并应用到有机膦配体特别是手性膦配体的合成中却是在1990年，KURZ [7]报道了在钯催化下1,1′-联萘-二三氟甲磺酸脂和亚磷酸二乙酯或二苯基膦氧化物的P-C偶联反应之后. 此后，钯催化的磷化反应就被广泛地应用于各种膦配体的合成中.钯催化下的亚磷酸二烷基脂与芳基卤化物的偶联反应是合成芳基磷酸酯的一个非常重要以及行之有效的方法，三氟甲磺酸芳基脂也被用作亲电试剂来合成新的P-C 键.在通常的反应中，亚磷酸二烷基脂是过量的，碱一般为三乙胺.在反应过程中，如果底物亚磷酸二烷基脂具有手性，则磷手性中心的构型不发生改变. 而KURZ[7]的研究发现联萘酚双三氟甲磺酸酯与亚磷酸二乙酯反应时，即使亚磷酸二乙酯大大过量，也只生成单取代芳基膦酸酯，当用其他的亚磷酸二烷基脂代替亚磷酸二乙酯时这种情况一样存在. BRAVO-ALTAMIRANO[8]研究了钯催化直接形成H-芳基亚磷酸脂的反应，卤代的芳基、杂芳基、烯基、苄基和烯丙基均可得到较好的收率. 卤代烯基和卤代烯丙基是首次作为此类反应的底物被报道. 作者对底物的范围及可能的反应机理进行了讨论. 反应如图2所示.随后，KALEK等[9]对此类反应的机理进行了进一步的探究(图3)，探讨了不同类型的钯催化剂以及不同的配体对反应的影响. 他们发现当使用醋酸根离子与二价的钯形成的配合物作为催化剂时，可以使这类反应获得最大的反应速率. 同时作者采用 31P NMR光谱研究了不同催化剂体系间的差异. 这个发现为亚磷酸二乙酯与卤代的苯基在钯催化下的偶联反应的条件优化提供了理论依据.亚磷酸二烷基脂与乙烯基卤化物或三氟甲磺酸乙烯酯在钯催化下合成乙烯基磷酸酯反应的一个最大的特点是反应前后乙烯基双键的构型保持不变[10]. 反应条件与亚磷酸二烷基脂与芳基卤化物的偶联反应类似，Pd(PPh3)4为催化剂，碱一般为三乙胺，收率较高.反应如图4所示[1].ABBAS等人[11]利用钯催化偶联反应以廉价易得的商品化原料为前体，合成了天然磷酸酯的替代化合物，产物对酸碱敏感，用Pd催化偶联反应时，需要使用环氧丙烷作为缚酸剂来抑制副反应的发生. 该反应是外源合成寡聚核苷酸的重要步骤. 反应如图5所示.当然，手性膦配体的合成一直是研究者关注的重点，早在上世纪九十年代初，UOZUMI[12]就利用KURZ[7]的合成方法得到了手性单齿膦配体，而这些手性单齿膦配体的合成与应用又大大地推动了不对称催化化学的发展[13-14],在Pd催化的烯烃不对称硅烷化,烯丙基甲酸酯的不对称还原,烯丙基的不对称烷基化、氰化、羰基化,金属与烯的不对称反应,二茂锆酰氯对烯酮的不对称1,2-加成以及1,3-烯炔的1,4-不对称硼氢化反应中已经广泛地应用到手性单齿膦配体作为反应物或催化剂配体,并且这些反应产物的ee值均较高. HAYASHI[14]制备了两种手性单齿膦配体(MeO-MOP)与其双蒽基类似物(图6). 这类配体与Pd的配合物在多种不对称催化反应中表现出很强的催化活性和良好的选择性. 作者通过烯烃的不对称硅氢化反应考察了该催化剂的催化活性与选择性. 反应具有很高的收率(>90%)，同时选择性也很好(alkyl-substituted terminnal olefins: 92%～97%ee;bicyclo[2,2,1]heptene derivatives: 92%～96%ee; styrene derivatives: 89%～96%ee; cyclic 1,3-dienes: 80%ee). 所得的产物通过对C-Si键的氧化能够转化为手性醇类化合物.CAVAZZINI等[15]在HAYASHI合成方法的基础上，通过在配体尾基位置引入全氟烷基得到新的手性单齿膦配体，而这种全氟烷基的引入有利于配体的循坏使用. 在三氟甲苯溶剂中，这种手性单齿膦配体作为催化剂催化烯丙基的不对称烷基化反应，可以得到高达87%ee值的手性产物，反应后催化剂容易回收再使用.次膦酸酯中磷原子上直接连有两个氢原子，因此在与卤代烃反应的时候可以有选择的与一分子或两分子的卤代烃发生偶联反应进而生成单芳基或双芳基次膦酸酯. 为了抑制双芳基次膦酸脂的生成, 可以适当的提高次膦酸脂的加入量，使得到的单芳基膦酸脂的含量增高[16]. 如果增大反应底物中芳基卤化物的配比，则能够得到较高收率的对称双芳基次膦酸脂.2001年，MONTCHAMP等[17] 研究发现用次磷酸苯胺盐与芳基卤化物在烷氧基硅烷存在下反应，可以很容易地得到高产率的单取代次膦酸脂，避免了双芳基次膦酸脂的生成(图7). 当卤代烃为乙烯基溴代物或三氟甲磺酸乙烯酯时，就得到单乙烯基次膦酸脂. 反应中烯烃的双键在反应前后构型保持不变[18].三芳基或三烷基氧化膦经由二价的硅酸还原后可得到应用广泛的三芳基或三烷基膦. 而三芳基或三烷基氧化膦可以由二芳基或二烷基氧化膦经钯催化与芳基卤化物进行偶联反应得到(图8) [19]. 而由三氟甲磺酸芳基酯与二芳基氧化膦的钯催化的偶联反应则广泛应用于手性膦配体的合成中[19-20].为防止脱保护和五价膦的还原，通常采取直接由伯膦和仲膦与芳基卤代物的偶联反应得到仲膦和叔膦. 而在研究钯催化此类的反应时由于CAI等[21]在研究膦与芳基三氟甲磺酸脂的偶联反应时，认为在反应体系中存在着大量的膦，会导致钯催化剂的毒化而失活从而使得反应无法得到想要的产品，转而使用NiCl2/dppe催化体系来合成仲叔膦. 一段时间里钯催化体系催化此类反应的研究较少. 1996年，HERD等[22-23]发现在钯催化下膦与芳基卤化物的偶联反应能够高产率地合成一系列膦配体(图9)，钯催化此类反应的研究重新得到研究者的关注. HERD等合成了一系列的水溶性膦配体. 反应具有很好的官能团耐受性，该研究为制备功能化的三芳基膦提供了一条便利有效的途径. BRAUER等[24]发现钯催化下二苯基膦或苯基膦与溴代碘代苯发生选择性膦化反应,得到溴苯基二苯基膦或二(溴苯基)苯基膦. 产物很容易通过结构修饰后作为功能化的膦配体, 也可以作为起始原料继续和亚磷酸二乙酯发生偶联反应,得到新型的水溶性膦配体,即含有磷酸盐的三芳基膦.随后研究者利用Pd催化的P-C偶联反应制备了多种功能化的新型水溶性膦配体[25],包括分子中含有氨基酸结构的膦衍生物[26]. 此外，KANBARA等[27]以 1,3-二苯基膦丙烷和芳基二卤化物为原料，在 PdCl2催化下合成了主链含三价P原子的有机磷聚合物.当卤代烃为乙烯基卤化物或三氟甲磺酸乙烯酯时，与伯或仲膦通过Pd催化的P-C 偶联反应可以制备乙烯基叔膦化合物. 反应时C=C键的构型保持不变(图10)[28]. KAZANKOVA[29]以PdCl2(PPh3)2为催化剂，在三乙胺存在下，通过二苯基膦与卤代烯烃的偶联反应得到了产率高达97%的叔膦.除了常见的含有P-O键的化合物作为底物形成C-P键外，分子中含有P-Si, P-Sn, P-B键的化合物也被研究者尝试作为底物形成C-P键. 2003年，KABALKA[30]报道了Pd(OAc)2催化亚磷酸三烷基脂与乙烯基硼酸脂的偶联反应(图11)，收率为55%～84%，反应前后C=C键构型保持不变. 反应通入O2可提高产物的收率，因为O2的存在能够抑制底物的自身偶联. 当C=C键上连有其他取代基时，也能获得较好的收率. 此外，Ph2PSiMe3[29]、Ph2PSnR3[31]以及膦-硼烷复合物[32]作为底物应用于Pd催化的P-C偶联反应中，在手性膦配体的合成方面受到广泛的关注.经过近几十年的发展，Pd催化的P-C偶联反应在合成各种不同类型的有机膦配体中起到越来越重要的作用. 通过将C-P偶联反应与C-C偶联反应相结合，此类反应的使用范围得到了很大增加. 同时离子液体和超临界CO2[33]等新型反应介质的使用，使得此类反应的效率和选择性都大大提高，环境污染减小. Pd催化的P-C偶联反应在药物、生物农药、新型催化剂、新材料等领域的应用均具有非常广阔的前景.【相关文献】[1]HIRAO T, MASUNAGA T, YAMADA N， et al. Palladium-catalyzed new carbon-phosphorus bond formation [J]. Bull Chem Soc Jpn, 1982, 55(3): 909-913.[2]XU Y Y, LI Z, XIA J Z, et al. Palladium-catalysed synthesis of unsymmetrical alkyl aryl-phenylphosphinates [J]. Synthesis, 1983(5): 377-378.[3]XU Y, WEI H， ZHANG J， et al. An efficient synthesis of chiral, nonracemic isopropyl alkenylmethylphosphinates via palladium route [J]. Tetrahedron Lett, 1989, 30(8): 949-952.[4]TUNNEY S E, STILLE J K J. Palladium-catalyzed coupling of aryl halides with (trimethylstannyl) diphenylphosphine and (trimethylsilyl)diphenylphosphine [J]. J Org Chem, 1987, 52: 748-753.[5]IMAMOTO T, OSHIKI T, ONOZAWA T, et al. Synthesis and reactions of optically active phosphine-boranes [J]. Heteratom Chem,1992, 3(5/6): 563-575.[6]KMASUM M, LIVINGHOUSE T. Pd(0)-Cu(I) cocatalyzed coupling of methylphenylphosphine-borane with aryl halides and aryl nonaflates [J]. Tetrahedron Lett，1999， 40(44): 7731-7734.[7]KURZ L, LEE G, MORGANS J D, et al. Stereospecific functionalization of (R)-(-)-1, 1′-bi-2-naphthol triflate [J]. Tetrahedron Lett, 1990, 31(44): 6321-6324.[8]BRAVO-ALTAMIRANO K, HUANG Z H, MONTCHAMP J L. Palladium-catalyzed phosphorus-carbon bond formation: cross-coupling reactions of alkyl phosphinates with aryl, heteroaryl, alkenyl, benzylic, and allylic halides and triflates [J]. Tetrahedron， 2005,61(26): 6315-6329.[9]KALEK M, STAWINSKI J. Pd(0)-Catalyzed phosphorus-carbon bond formation.mechanistic and synthetic studies on the role of the palladium sources and anionic additives [J]. Organometallics, 2007, 26(24): 5840-5847.[10]MAFFEIA M, BUONOB G. A two step synthesis of 2-oxo-2-vinyl 1,3,2-dioxaphospholanes and-dioxaphosphorinanes [J]. Tetrahedron， 2003, 59(44): 8821-8825.[11]ABBAS S, BERTRAM R D, HAYES C J. Commercially available 5′-DMT phosphoramidites as reagents for the synthesis of vinylphosphonate-linked oligonucleic acids [J]. Org Lett, 2001, 3(21): 3365-3367.[12]UOZUMI Y, SUZUKI N， OGIWARA A， et al. Preparation of optically active binaphthylmonophosphines (MOP′s) containing various functional groups [J]. Tetrahedron, 1994, 50(15): 4293-4302.[13]OGASAWARA M, YOSHIDA K, KAMEI H, et al. Synthesis and application of novel chiral phosphino-oxazoline ligands with 1, 1′-binaphthyl skeleton [J]. Tetrahedron: Asymmetry，1998， 9: 1779-1787.[14]HAYASHI T. Asymmetric hydrosilylation of olefins catalyzed by MOP-palladium complexes [J]. Acta Chemica Scandinavica， 1996， 50: 259-266.[15]CAVAZZINI M, POZZI G, QUICI S， et al. Palladium-catalysed asymmetric allylic alkylation in the presence of a chiral ‘light fluorous’ phosphine ligand [J]. Chem Commun, 2001: 1220-1221.[16]SCHWABACHER A W, STEFANESCU A D, REHMAN A U. Synthesis of a new ligand for metal assembly to a selective receptor [J]. J Org Chem, 1999, 64(6): 1784-1788.[17]MONTCHAMP J L, DUMOND Y R. Synthesis of monosubstituted phosphinic acids: palladium-catalyzed cross-coupling reactions of anilinium hypophosphite [J]. J Am Chem Soc, 2001, 123(3): 510-511.[18]DEPRLE S, MONTCHAMP J L. A novel and convenient preparation of hypophosphite esters [J]. J Organomet Chem, 2002, 643-644: 154-163.[19]HOSHI T, HAYAKAWA T, SUZUKI T, et al. Enantiomerically pure 2-bromo-2′-diphenylphosphinyl-1,1′-binaphthyl as a monophosphorus template for electrophilic functionalization in chiral MOP-type ligand synthesis [J]. J Org Chem, 2005, 70(22): 9085-9087.[20]SAHA B, RAJANBABU T V. Syntheses and applications of 2-phosphino-2′-alkoxy-1,1′-binaphthyl ligands. development of a working model for asymmetric induction in hydrovinylation reactions [J]. J Org Chem, 2005, 72(7): 2357-2363.[21]CAI D W, PAYACK J F, BENDER D R, et al. Synthesis of chiral 2,2′-bis( dipheny1phosphino)-1,1′-binaphthyl (BINAP) via anovel nickel-catalyzed phosphine insertion [J]. J Org Chem, 1994, 59(23): 7180-7181.[22]HERD O, HEΒLER A, HINGST M, et al. Water soluble phosphines VII. Pa lladium-catalyzed P-C cross-coupling reactions between primary or secondary phosphines andfunctional aryliodides-a novel synthetic route to water soluble phosphines [J]. J Organomet Chem, 1996, 522(1): 69-76.[23]KWONG F Y, LAI C W, TIAN Y, et al. A novel synthesis of functionalised tertiary phosphines by palladium catalysed phosphination with triarylphosphines [J]. Tetrahedron Lett, 2000, 41(52): 10285-10289.[24]BRAUER D J, HINGST M, KOTTSIEPER K W, et al. Water soluble phosphines: Part XV. Syntheses of multiply functionalized and chiral phosphine ligands by Pd-catalyzed P-C and C-C coupling reactions [J]. J Organomet Chem, 2002, 645(1/2): 14-26.[25]JIANG J Y, WANG Y H, LIU C, et al. Thermoregulated phase transfer ligands and catalysis XIV: Synthesis of N, N-dipolyoxyethylene-substituted-4-(diphenylphosphino) benzenesulfonamide (PEO-DPPSA) and the catalytic activity of its rhodium complex in hydroformylation of 1-decene [J]. J Mol Catal A: Chem, 2001, 171(1/2): 85-89.[26]GILBERTSON S R, FU Z C. Chiral P,N-ligands based on ketopinic acid in the asymmetric Heck reaction [J]. Org Lett, 2001, 3(2): 161-164.[27]KANBARA T, TAKASE S, IZUMI K, et al. Palladium-catalyzed polycondensation of diiodobenzenes with 1,3-bis(phenylphosphino)propane and preparation of polymer transition-metal complexes [J]. Macromolecules, 2000, 33(3): 657-659.[28]GILBERTSON S R, FU Z C, STARKEY G W. Palladium-catalyzed synthesis of vinyl phosphines from ketones [J].Tetrahedron Lett, 1999, 40(49): 8509-8512.[29]KAZANKOVA M A, CHIRKOV E A, KOCHETKOV A N. Synthesis of vinyldiphenylphosphines by Pd-catalyzed cross-coupling reactions of diphenylphosphine with alkenylhalides [J]. Tetrahedron Lett, 1999, 40(3): 573-576.[30]KABALKA G W, GUCHHAIT S K. Synthesis of (E)-and (Z)-alkenylphosphonates using vinylboronates [J]. Org Lett, 2003, 5(5): 729-731.[31]MARTIN S E, BONATERRA M, ROSSI R A. One-pot palladium-catalyzed phosphination of aryl iodides with Ph2PSnR3 [J]. J Organomet Chem, 2002, 664(1/2): 223-227.[32]LI J, LUTZ M, SPEK A L, et al. Novel phosphite palladium complexes and their application in C-P cross-coupling reactions [J]. J Organomet Chem, 2010, 695(24): 2618-2628.[33]BAILLIE C, CHEN W, XIAO J. Synthesis of biphenyl-based phosphines by Suzuki coupling [J]. Tetrahedron Lett, 2001, 42(51): 9085-9088.。
钯催化剂在有机合成中的应用
钯催化剂在有机合成中的应用钯催化剂是一种广泛应用于有机合成中的催化剂，具有重要的化学价值。
在有机化学领域，钯催化剂的应用已经被广泛研究，并被成功应用于合成复杂的天然产物和药物分子。
本文将探讨钯催化剂在有机合成中的应用。
一、钯催化剂的优势钯催化剂具有许多优势，例如高催化活性、较低的剂量要求、宽阔的反应适应性和化学选择性等等。
此外，钯催化剂还可以用于对手性分子的合成，这对于药物化学和材料化学领域是非常重要的。
由于这些优势，钯催化剂已被广泛应用于许多有机反应中。
二、钯催化剂在有机合成中的应用1. 交叉偶联反应钯催化的交叉偶联反应是一种常见的有机合成反应。
这种反应可以将两个不同的分子中的芳基、烯基或卤代烷基连接起来，形成一个新的分子。
该反应对于有机化学中的复杂化合物合成非常重要，尤其是在医药领域。
2. 加氢反应加氢反应是将半饱和和饱和的有机化合物进行还原，制备次级和三级醇、脱氧酸、醛气等化合物的重要方法。
钯催化的加氢反应已被广泛应用于合成重要的医药和材料分子，如β-羟基酸、腺苷、卡培他滨、丁二酸等。
此外，钯催化的选择性加氢反应还可以用于制备更有建筑价值的化合物，如乙酸等。
3. 烯烃氧化反应通过钯催化的烯烃氧化反应，可以将烯烃氧化为C—C双键的羰基化合物，在有机合成中具有重要的地位。
该反应被广泛应用于制备各种复杂的有机化合物，包括β-羟基酸、酮、醇和醛等。
此外，烯烃氧化反应还可以制备含氧杂环化合物。
4. 偶氮化反应偶氮化反应是一种将芳香胺转化为富有色彩的偶氮化合物的重要反应。
该反应不仅具有学术研究价值，还可以通过将合成的化合物应用于染料和颜料等领域中。
此外，偶氮化反应还可以用于合成其他富有应用前景的有机化合物。
三、结论综上所述，钯催化剂在有机合成中具有重要的应用价值。
该催化剂已经被广泛研究，并被成功地应用于合成天然产物和药物分子。
随着科技的不断进步和发展，钯催化剂的应用领域也将不断扩大。
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 。
· 332 ·
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 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钯催化交叉偶联反应
钯催化交叉偶联反应是一类用于碳碳键形成的重要化学反应，在有机合成中应用十分广泛。
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。
发展阶段：
一、大约100年前，法国化学家维克多·格林尼亚发现，将一个镁原子同一个碳原子偶联在一起，会将额外的电子推向这个碳原子，使得它能够更容易同另外一个碳原子连接在一起。
不过，科学家们发现，这样的方法在创造简单的分子时起到了效果，但是在对更为复杂的分子进行合成时，却在试管里发现了很多并不需要的副产品。
二、早在上世纪60年代，赫克就为钯催化交叉偶联反应奠定了基础，1968年，他报告了新的化学反应——赫克反应，该反应使用钯作为主要的催化剂来让碳原子连接在一起。
三、1977年，根岸英一对其成果进行了精练，他使用一种有机氯化物作为催化剂；两年后，铃木章发现使用有机硼化合物的效果会更好。
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。
钯催化反应的应用：对制药工业举足轻重
诺贝尔化学奖委员会主席拉尔斯·哲兰德说：“有人告诉我说，目前25%的合成药品都由这三种反应中的一种制成，因此，他们的发明对制药工业具有举足轻重的影响。
钯具有非常神奇的属性，它可以让两个不同的碳原子连接在一起，使得它们更靠近并且在非常温和的环境下就能发生反应。
”
瑞典皇家科学院表示，科学家已经使用钯催化交叉偶联反应人工合成了最开始在海绵中发现的抗癌药物，目前，科学家已经开始进行临床测试。
而且，科学家也使用该方法制造出了新的抗体和许多其他有用的药物，包括抗炎镇痛药物萘普生（NAPROXEN）等等。
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。
释疑：
以钯为“媒”撮合碳原子
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两个电子，使碳原子变得活跃。
这是一项非常重要的成果，使格林尼亚获得了1912年的诺贝尔化学奖。
但是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。
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。
碳氢键活化
这是有机化学里的一个概念，是最近几年兴起地一个有机化学中重要的领域。
按反应机理上来讲，一般为氧化还原型的和复分解型的，而从催化剂来看，可以分为金属催化的和非金属催化的。
由于有机化学可认
为是定向地断裂和生成C-X键的过程，因此在反应中通常需要定位基团，可以高效地构筑C-X键，但在在些过程中也有这样一个问题，那就是定位基团的引入使得反应原子经济性不高，而如果不引入定位基团，而是直接选择性地断裂C-H键，进一步地发生其它反应，这样就能高效地构筑化合物，提高反应效率和原子经济性。