第9章钯催化CC键交叉偶联反应的机理.ppt

钯催化C-C键交叉偶联反应及其机理Acc. Chem. Res. 2013, 46, 2626-2634.精选课件1. 1. 钯催化钯催化C-CC-C键交叉偶联反应键交叉偶联反应Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5062-5085.精选课件精选课件2. 2. 反应机理反应机理 1 1 氧化加成氧化加成2 2 转移金属化转移金属化3 3 还原消除还原消除存在问题：存在问题：1 1 缺乏更为具体深入的理论和验证研究缺乏更为具体深入的理论和验证研究2 2 对对于于具具体体的的因因素素和和条条件件对对于于反反应应的的影影响响缺缺乏乏明明确确和和系系统统解解释释和和依依据据，，如如配配体体、、金金属属和和底底物物的的类类型型对于反应的影响对于反应的影响精选课件2.1 2.1 氧化加成氧化加成 协同机理：协同机理：1 1 构型保持构型保持2 2 气相反应气相反应3 3 某些极性溶剂某些极性溶剂S SN N2 2机理：机理：1 1 构型反转构型反转2 2 液相反应液相反应1 1 位阻小的磷配体，按位阻小的磷配体，按S SN N2 2机理进行，在烷基位置反应机理进行，在烷基位置反应。

2 2 位阻大的磷配体，按协同机理进行，在芳基位置反应位阻大的磷配体，按协同机理进行，在芳基位置反应Chem. Eur. J. 2010, 16, 13390-13397.精选课件2.2 2.2 转移金属化转移金属化 Suzuki couplings Suzuki couplings 1 1 Pathway 0Pathway 0: : 没有碱反应不能进行没有碱反应不能进行2 2 Pathway APathway A: : 主要的反应途径，碱首先活化主要的反应途径，碱首先活化硼酸3 3 Pathway BPathway B: : 与与Pathway APathway A属于竞争反应，碱属于竞争反应，碱首先活化钯中间体首先活化钯中间体精选课件Stille couplings Stille couplings 1 1 环合机理环合机理A A：钯过渡态上只有一个配体配位：钯过渡态上只有一个配体配位B B：有利于配体离去的特性（大位阻的磷配体）：有利于配体离去的特性（大位阻的磷配体）C C：环合步骤为决速步（：环合步骤为决速步（F F取代取代ClCl降低能垒，降低能垒，AuAu降低环合过降低环合过渡态的位阻）渡态的位阻）2 2 线性机理线性机理A A：钯过渡态上有两个配体配位：钯过渡态上有两个配体配位B B：有利于：有利于X X基团离去的特征（极性溶剂、三氟磺酸基）基团离去的特征（极性溶剂、三氟磺酸基）C C：锡试剂取代：锡试剂取代X X基团是最高能垒基团是最高能垒精选课件Negishi couplings Negishi couplings 1 1 反式（反式（transtrans）过渡态比顺式（）过渡态比顺式（ciscis）的更容易生成）的更容易生成2 2 两者是相互竞争的反应两者是相互竞争的反应3 3 只有顺式过渡态可以转化为最终产物只有顺式过渡态可以转化为最终产物4 4 顺反式不会直接相互转换顺反式不会直接相互转换 精选课件Sonogashira couplings Sonogashira couplings 1 Cu(I)1 Cu(I)可以活化炔烃生成炔基铜可以活化炔烃生成炔基铜2 2 根据脱质子和配体交换的顺序，可以将机理分为根据脱质子和配体交换的顺序，可以将机理分为阳离子阳离子型机理型机理和和阴离子型机理阴离子型机理。

3 3 离子型机理离子型机理与前两种机理存在竞争关系，可以有效提高与前两种机理存在竞争关系，可以有效提高反应速率反应速率4 4 离子型机理离子型机理中碱有两个作用：结合质子和卤素（吸电基中碱有两个作用：结合质子和卤素（吸电基有利于反应进行）有利于反应进行）精选课件C-HC-H活化芳基化反应活化芳基化反应1 1 转移金属化过程是反应的决速步转移金属化过程是反应的决速步2 2 钯不与氢原子直接作用，碱与质子结合后形成卡宾可以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与钯结合形成稳定的环状过渡态3 Concerted metalation deprotonation (CMD)3 Concerted metalation deprotonation (CMD)机理机理精选课件2.3 2.3 还原消除还原消除 transtransciscisciscis1 1 只有顺式产物会进行还原消除只有顺式产物会进行还原消除2 2 还原消除过程不可逆还原消除过程不可逆3 3 过渡态能垒大小：过渡态能垒大小：vinyl < Ph < ethynyl < Mevinyl < Ph < ethynyl < Me，， 马来酰胺马来酰胺 < “empty” < ethylene < PMe< “empty” < ethylene < PMe3 3 ≈ MeCN ≈ MeCN4 4 能垒大小与能垒大小与π π电子接受能力成反比，因此电子接受能力成反比，因此π π电子接受能力差的配体（电子接受能力差的配体（PMePMe3 3）会在还原消除过程前解）会在还原消除过程前解离。

离精选课件3. 3. 结论结论 计算化学计算化学Computational Chemistry实验化学实验化学Experimental Chemistry有机反应机理有机反应机理精选课件。