实验室常用的几个反应机理必需掌握.docx

Negishi偶联反应偶联反应，也写作偶合反应或耦联反应，是两个化学实体(或单位)结合生成 一个分子的有机化学反应狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳-碳键形 成反应，根据类型的不同，又可分为交叉偶联和自身偶联反应在偶联反应中 有一类重要的反应，RM(R =有机片段，M =主基团中心)与R'X的有机卤素 化合物反应，形成具有新碳碳键的产物R-R'［1］由于在偶联反应的突出贡献, 根岸英一、铃木章与理查德•赫克共同被授予了 2010年度诺贝尔化学奖［2］偶联反应大体可分为两种类型：•交叉偶联反应：两种不同的片段连接成一个分子，如:溴苯(PhBr)与氯 乙烯形成苯乙烯(PhCH=CH ) 2•自身偶联反应：相同的两个片段形成一个分子，如：碘苯(PhI)自身形 成联苯(Ph-Ph)反应机理偶联反应的反应机理通常起始于有机卤代烃和催化剂的氧化加成第二步则是 另一分子与其发生金属交换，即将两个待偶联的分子接于同一金属中心上最 后一步是还原逍除，即两个待偶联的分子结合在一起形成新分子并再生催化剂 不饱和的有机基团通常易于发生偶联，这是由于它们在加合一步速度更快中 间体通常不倾向发生B-氢消除反应。

同 在一项计算化学研究中表明，不饱和有机基团更易于在金属中心上发生偶联反 应凶还原消除的速率高低如下： 乙烯基－乙烯基 ＞苯基－苯基 ＞炔基－炔基 ＞烷基－烷基不对称的R-R'形式偶联反应，其活化能垒与反应能量与相应的对称偶联反应 R-R与R，-R7的平均值相近，如：乙烯基一乙烯基 ＞ 乙烯基一烷基 ＞ 烷基- 烷基另一种假说认为，在水溶液当中的偶联反应其实是通过自由基机理进行，而不 是金属一参与机理催化剂偶联反应中最常用的金属催化剂是钯催化剂，有时也使用镍与铜催化剂钯催 化剂当中常用的如：四三苯基膦钯等钯催化的有机反应有许多优点，如： 官能团的耐受性强，有机钯化合物对于水和空气的低敏感性如下一些关于钴催化的偶联反应的综述，钯和镍介导的反应以及它们的应用离去基团离去基团X在有机偶联反应中，常常为溴、碘或三氟甲磺酰基较理想的离去 基团为氯，因有机氯化合物相对其他的这些离去基团更廉价易得与之反应的 有机金属化合物还有锡、锌或硼操作条件虽然大多的偶联反应所涉及的试剂都对于水和空气极其敏感，但不可认为所有的有机偶联反应需要绝对的无水无氧条件有些有机钯介导的反应就可在水溶[15]总体来讲，空气中液中，使用三苯基膦和硫酸制备的磺化膦试剂进行反应。

的氧气能够影响偶联反应，这是因为大多这类反应都是通过不饱和金属络合物 发生反应，而这些络合物都不满足 18共价电子的稳定结构根岸偶联反应（Negishi coupling）是一个有机反应反应中,有机锌试剂与卤代烃在镍或钯的配合物的催化下发生偶联，生成一根新的碳一碳键⑴⑵：ML_R—X + R'—Zn-X' R—R其中，•卤素X可以是氯、溴或碘，也可以是其它的基团，如三氟甲磺酰基或乙酰 氧基，而基团R则可以是烯基、芳基、烯丙基、炔基或炔丙基（英语: propargyl）；•卤素X'同样可以是氯、溴或碘，R'则可以是烯基、芳基、烯丙基或者烷 基；•催化剂中的金属M可以是镍或者钯；• 配体L可以是三苯基膦,dppe, BINAP或者双（二苯基膦）丁烷（英语 chiraphos）用含钯催化剂时，通常产率较高，对官能团的耐受性也比较好反应以日本化学家根岸英一命名，根岸凭借此贡献得到了 2010年诺贝尔化学奖反应机理在这个反应中具有催化活性的是零价的金属（M反应整体上经过了卤代烃对 金属的氧化加成、金属转移 （英语:transmetalation） 与还原消除这三步:卤化烃基锌与二烃基锌都可以作为反应物。

对模型化合物的研究发现，在金属转 移一步中，前者会生成顺式的络合物从而能很快地发生还原消除的后续步骤，生 成产物而后者则会生成反式的络合物，必须经过缓慢的顺反异构体异构化过程［3］［编辑］ 最新进展Negishi偶联反应在最近的多个合成中有应用，包括从2-溴吡啶合成2,2'-联吡 啶(所用的催化剂为四(三苯基膦)合钯(0)(英语:tetrakis(triphenylphosphine)palladium(O))) 凶，从邻甲苯基氯化锌和邻位 取代的碘苯(仍以四(三苯基膦)合钯(0 )作催化剂)合成联苯衍生物以及从 1-癸炔与(Z)-l-碘T-己烯合成5,7-十六碳二烯耐Negishi偶联还用于六(二茂铁)苯的合成，如下式所示m这个反应用六碘苯与双(二茂铁)锌为原料，以三(二亚苄基丙酮)二钯(0)(英语 tris(dibenzylideneactone)dipalladium(0))作催化剂，在四氢咲喃中反应 产率仅为4%，这与芳环周围的位阻有关Negishi反应的一种最新的变化形式是先用2-氯-2-苯基苯乙酮1来氧化钯，生 成含有 OPdCl 基团的钯配合物该化合物随后发生双金属转移反应，接受分别来 自有机锌试剂2和有机锡试剂3的两个烃基，如下式所示樹：2PhTHF.吕阻0.025 eq. Pdfpdak；ZnCI Heck 反应Heck反应也被叫做Mizoroki-Heck反应，是由一个不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸盐）和一 个烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的一个反应。

其命名是因为其发现者、美国化学家R ichardF ・HeckoR^X + 口1、 A 2/沁”尺base KMX Heck反应图示Heck反应所用的催化剂主要是含钯类化合物所用的卤化物和三氟基甲磺酸盐是一类芳基 化合物，甲苯基化合物和乙烯基化合物等催化剂主要有氯化钯，醋酸钯，三苯基膦钯等 载体主要有三苯基膦，BINAP等所用的碱主要有三乙胺，碳酸钾，醋酸钠等heck反应-反应机理从反应机理图示可以看出，Heck反应实质上是一系列围绕着催化剂钯的循环反应■厂—— *+ " * 叶Wf*R 4 ］和3 ■■- |Heck反应机理图示蔡音生heck反应第一步：醋酸钯（II）被三苯基膦还原为零价钯，而三苯基膦被氧化为三苯基氧化物； 第二步：零价钯通过氧化加成反应插入到芳溴键间；第三步：钯与烯烃形成键；第四步：烯烃化合物通过顺式加成反应插入到钯碳键间； 第五步：化合物发生构象转变；第六步：通过&氢消去形成新的烯钯配合物；第七步：烯钯配合物分解；第八步：二价钯通过还原消去反应重新成为零价钯heck反应-工业应用由于该反应在肉桂酸酯类衍生物、某些医药中间体的合成总有着广泛的应用，受到了人们 的极大关注。

近年来人们又利用分子内Heck反应合成了很多复杂化合物，也有不少学者用 Heck 反应合成高分子化合物工业生产的萘普生和防晒油中的主要成分桂皮酸盐都是通过Heck反应生产的Suzuki反应铃木反应-简介Suzuki反应（铃木反应），也称作Suzuki偶联反应、Suzuki-Miyaura反应（铃木一宫浦 反应），是一个较新的有机偶联反应，零价钯配合物催化下，芳基或烯基硼酸或硼酸酯与氯、 溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联该反应由铃木章在1979年首先报道，在有机合成中的 用途很广，具强的底物适应性及官能团容忍性，常用于合成多烯烃、苯乙烯和联苯的衍生 物，从而应用于众多天然产物、有机材料的合成中Suzuki反应对官能团的耐受性非常好，反应物可以带着-CHO、-C0CH3、-COOC2H5、- 0CH3、-CN、-N02、-F等官能团进行反应而不受影响反应有选择性，不同卤素、以及 不同位置的相同卤素进行反应的活性可能有差别，三氟甲磺酸酯、重氮盐、碘鎓盐或芳基 锍盐和芳基硼酸也可以进行反应,活性顺序如下： R2-I > R2-OTf > R2-Br >> R2-C1另一个底物一般是芳基硼酸，由芳基锂或格氏试剂与烷基硼酸酯反应制备。

这些化合物 对空气和水蒸气比较稳定，容易储存Suzuki反应靠一个四配位的钯催化剂催化，广泛使 用的催化剂为四(三苯基膦)钯(0)，其他的配体还有：AsPh3、n-Bu3P、(MeO)3P，以及双 齿配体 Ph2P(CH2)2PPh2(dppe)、Ph2P(CH2)3PPh2(dppp)等 Suzuki 反应中的碱也有很多选择，最常用的是碳酸钠碱金属碳酸盐中，活性顺序为: Cs2CO3 > K2CO3 > Na2CO3 > Li2CO3 而且，加入氟离子(F-)会与芳基硼酸形成氟硼酸盐负离子, 可以促进硼酸盐中间体与钯中心的反应因此，氟化四丁基铵、氟化铯、氟化钾等化合物 都会使反应速率加快，甚至可以代替反应中使用的碱铃木反应-机理首先卤代烃2与零价钯进行氧化加成，与碱作用生成强亲电性的有机钯中间体4同时芳基 硼酸与碱作用生成酸根型配合物四价硼酸盐中间体6,具亲核性，与4作用生成&最后8 经还原消除，得到目标产物9以及催化剂1氧化加成一步，用乙烯基卤反应时生成构型保持的产物，但用烯丙基和苄基卤反应则生成 构型翻转的产物 这一步首先生成的是顺式的钯配合物，而后立即转变为反式的异构体 还原消除得到的是构型保持的产物。

铃木反应-基本因素SUZUKI cross coupling reaction的基本因素总的来说可以分为下面几个部分，底物的活性简单的分类可以是：ArN2+X-»Arl>ArBr>ArCI>ArOTfeArOTs,ArOMe这里面常用的是卤代物，其中尤其是碘代和溴代最为常见，也是反应效果较好的但是， A rN2+X 在有些情况下，是个很好的选择它的制备我可以给出一个常用的方法，这里我们 的重氮盐，是氟硼盐.碱的参与2.SUZUKI cross coupling reaction 在没有碱的参与下，是很难反应的，甚至不反应！反 应中碱的影响不仅取决于碱（负离子）的强弱，而且要兼顾阳离子的性质阳离子如果太小不利于生成中间的过渡态ylide（Pd）中间体，如果要弄清楚这个问题简单的 机理介绍是必不可少的，下面化学式可以明了的解释这个原理通常来说，大的阳离子的碱，如Ba,Cs，会加速反应，当阳离子太小而被屏蔽反应的速率 和效率将显著下降溶剂选择常用的溶剂分为质子，非质子，极性和非极性，当然他们是互相交叉的，我这里再一次强 调一下，溶剂和碱要综合考虑选择，这里只简单的给出一些常用的二者间的配合：Ba(OH)2/95%EtOH, Na2CO3,K2CO3,CsCO3/dioxane,DMF,CsF,K3PO4/toluene当然，具体到实际的应用上还要考虑你底物在这些溶剂中的溶解性。

底物芳基硼酸及酯Suzuki 偶联反应的优势就是形成了这个过渡的中间体，让反应更容易进行有点类似催 化剂，严格说这不准确的）芳基硼酸及酯是一个对水和空气稳定的物质，因此它的储存将 不是问题，而同时又具备好的反应活性它是一个弱酸PKa=12左右，因此，可以在反应 的后处理中利用这一点，用氢氧化钠与它成盐，有机溶剂提杂纯化它另外还有一点要特 别注意的芳基硼酸在加热干燥过程中自身会脱水形成酸酐，所以如果你要测它的熔点时， 你会发现这是很困难的芳基硼酸的合成一般的来说，有两个方法，一个用有机锂盐，另外一个用格式试剂，后面一个很常用，自己也做过，前面没用过，有谁用的可以分享一下现在大家更常用的是芳基硼酯，这里面以频那醇硼酸酯最普遍，这个方法是由Miyanra小 组对Suzuki偶联反应改良产生的感兴趣的可以看看这个文献：JOC・60, 7508芳基频那醇硼酸酯制备方法中，用Pd(dppf)作为催化剂适用。