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交叉偶聯反應
鎖定
在過渡金屬配合物的催化下,RX與非過渡金屬有機化合物R'M'形成碳-碳鍵的反應。交叉偶聯反應的效率高,選擇性好,反應條件温和,是現代有機合成有效手段。
- 中文名
- 交叉偶聯反應
- 外文名
- cross coupling reactions
目錄
- ▪ Sonogashira偶聯反應
- ▪ Heck反應
- 3 最新發展
交叉偶聯反應交叉偶聯反應定義
在過渡金屬配合物的催化下,RX與非過渡金屬有機化合物R'M'形成碳-碳鍵的反應。
交叉偶聯反應交叉偶聯反應分類
交叉偶聯反應Kumada偶聯反應
Kumada偶聯反應是在鎳配合物催化下,Grignard試劑與鹵代烴之間的交叉偶聯反應。
反應中常用的催化劑:雙齒膦配位的鎳有機配合物。
反映底物:滷代芳烴,乙烯基鹵代烴和烷基,芳基Grignard試劑。
反應機理是:
Grignard試劑對鎳有機配合物的Ni-X鍵烴化,還原消除,生成
;
配合物與鹵代烴發生呢過氧化加成,生成Ni(II);Grignard試劑對新生成的Ni(II)配合物的Ni-X鍵烴化;還原消除生成偶聯產物。
[2]
交叉偶聯反應Suzuki-Miyaura偶聯反應
在零價鈀配合物作用下,鹵代烴與有機硼酸的交叉偶聯反應。
此反應的優點是:有機硼酸穩定,無毒,經濟易得;反應條件温和,官能團兼容性好;空間位阻影響不大,產率高,選擇性好。
催化劑:最初是單齒膦配位的零價鈀有機配合物,發展為環鈀配合物和螯合鈀配合物。
偶聯反應底物:有機硼酸為芳基硼酸,烯基硼酸,炔基硼酸等;鹵代烴為芳基,磺酸酯等。
鹼在本反應中的作用是:不加鹼反應不能進行,常用的鹼為碳酸鉀,氫氧化鉀等。
[3]
反應機理為:
交叉偶聯反應Stille偶聯反應
定義為在Pd催化下,有機錫試劑與有機親電試劑之間的交叉偶聯反應。
R1一般是不飽和基團,但有時也可以是烷基;R2一般是不能轉移的基團,例如甲基和丁基。
親電試劑一般是鹵化物。
反應特點:有機錫試劑對空氣和水不敏感,可以被方便的純化和儲存;stille反應本身對空氣和水不敏感,有時候微量的水和空氣甚至可以促進反應的進行;反應選擇性好和對底物的兼容性強,通常不與其他官能團發生反應,因此省略許多保護步驟;stille反應的產物是錫鹽,分離相對容易。
[4]
反應機理為:
交叉偶聯反應Negishi偶聯反應
在零價鎳,鈀配合物催化下,鋁,鋅,鋯有機化合物與鹵代烴,三氟甲磺酸酯等之間的偶聯反應。
由於鋁,鋅,鋯有機化合物對空氣敏感,操作麻煩,本反應已經很少使用。
交叉偶聯反應Sonogashira偶聯反應
交叉偶聯反應Heck反應
交叉偶聯反應最新發展
過渡金屬催化的偶聯反應是構建碳-碳鍵的重要手段. Fe 具有儲量豐富、價廉低毒、價態多樣的特點, 是一種理想的催化劑。隨着人們對綠色、高效、高選擇性反應的重視, 鐵催化的偶聯反應研究日益增多。 特別是近 10 年來, 出現許多新的催化體系,催生出多種反應類型, 如氧化偶聯、還原偶聯和 C—H 直接官能團化。
鐵催化的偶聯反應最早可以追溯到1945年,Kharasch等發現在氯化鐵存在下, 苯基格氏試劑和溴苯能偶聯生成聯苯。在1971年,Kochi發現氯化鐵可催化滷代烯烴與格氏試劑的偶聯, 反應具有立體選擇性,反式烯烴的反應速度遠高於順式烯烴(Scheme 1). 值得注意的是, 與二級鹵代烴的格氏試劑的反應並沒有發現明顯的重排產物。1981年, Walborsky的研究同樣證實了反應具有很高的立體選擇性. Molander則發現滷代烯烴與大位阻的格氏試劑反應時, 立體選擇性會下降(Scheme 1). 這些研究儘管零散, 但充分顯示鐵是完全可以催化偶聯反應的. 不足的是, 這些反應都使用了過量的滷代烯烴, 且底物的適用範圍較窄, 只有碘代或溴代烯烴能參與反應, 而氯代烯烴則不能反應, 此外反應也不適用於帶有敏感官能團的底物。
鐵催化的碳-碳偶聯反應取得了很多成果的同時也面臨着許多問題:
(1)對鐵催化C(sp2)—C(sp3)偶聯的研究最多. 相比之下, 其它類型的偶聯反應還需進一步完善. 如C(sp2)—C(sp2)偶聯中如何避免底物的自身偶聯副反應仍是一大挑戰;
(2)適用鐵催化的金屬試劑種類仍需拓展. 與鐵催化格氏試劑的Kumada反應和鋅試劑的Negishi反應相比, 鐵催化硼試劑的Suzuki反應和錫試劑的Stille反應的例子很少;
(3)對鐵催化碳-碳偶聯反應的機理有待深入研究. 對Fe在催化循環中的價態變化傾向於Fe(III)/Fe(I)和Fe(II/0)兩種, 如何確定Fe的最低氧化態並分離出相關中間體是未來的研究重點之一.
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