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2024
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常见的钯催化的偶联反应 - 催化剂知识
所属分类：
【概要描述】常见的钯催化的偶联反应:Suzuki–Miyaura反应, Miyaura硼酸酯化反应, Buchwald-Hartwig反应,Heck反应, 芳香杂环Heck反应, 重氮盐参与的Heck 反应, Sonogashira反应, Stille偶联反应, Tsuji-Trost反应
常见的钯催化的偶联反应
- Suzuki–Miyaura反应
Suzuki反应（铃木反应），也称作Suzuki偶联反应、Suzuki-Miyaura反应（铃木－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。铃木章也凭借此贡献与理查德·赫克、根岸英一共同获得2010年诺贝尔化学奖。
- Miyaura硼酸酯化反应
钯催化下芳基卤代物和双联硼试剂反应制备芳基硼酸酯的反应。也被称为Hosomi-Miyaura硼酸化反应。
- Buchwald-Hartwig反应
Buchwald–Hartwig芳胺化反应是非常常用的由芳基卤代物或芳基磺酸酯制备芳胺的反应。此反应的主要特点是利用催化量的钯和富电子配体进行催化反应。另外强碱（如叔丁醇钠）对于催化循环是至关重要的。
Heck反应
钯催化下对烯烃进行烯基或芳基化的反应。另外不含β氢的卤代烃（主要是卤化苄）也可发生Heck反应，进行烷基化。
- 芳香杂环Heck反应
芳香杂环作为受体的发生在分子内或分子间的Heck反应。
- 重氮盐参与的Heck 反应
芳基重氮盐可以发生的反应最常见的就是Sandmeyer反应可以制备卤代芳烃，芳基酚或芳基腈，另外就是Balz-Schiemann反应制备芳基氟化物，偶氮偶合反应制备偶氮二芳基类化合物。1995年Beller等人报道了利用重氮盐作为底物进行Heck反应制备芳基烯基化物，这是一种很实用的制备芳基烯烃的反应，此类反应不需要膦催化剂和胺，条件温和。
- Sonogashira反应
Pd/Cu催化的芳卤或烯基卤代物和端基炔进行偶联的反应。反应机理和Cadiot–Chodkiewicz偶联与Castro-Stephens反应类似。Castro-Stephens反应是用化学当量的铜催化，而Sonogashira反应则用催化量的钯和铜催化。
- Stille偶联反应
Stille偶联反应是指有机锡试剂和卤代物或类卤代物在钯催化下进行CC键偶联的反应。此反应对卤代物的R基团限制较少。反应的条件比较多，另外正如下方介绍的卤代物和有机锡试剂种类很多，互相进行偶联，因此此反应可以合成的产物也很多。本反应的缺点就是，有机锡试剂毒性较大，而且其极性较小，在水中的溶解度很低。虽然有机锡试剂很稳定，但是由于与Stille偶联几乎相同的Suzuki 反应的发现，Suzuki 反应使用有机硼酸及其衍生物，使用方便并且没有有机锡试剂的那些缺点，因此此反应的重要性迅速降低。
- Stille-Kelly反应
钯催化下分子内的二芳基卤代物利用二锡试剂进行交叉偶联的反应。
Stille羰基化偶联反应
此反应最早由Migita和Stille开发，利用酰氯进行Stille偶联反应制备酮。但是酰氯通常不稳定而且对于活性官能团不兼容，限制了其应用范围。在上世纪80年代，在过渡金属催化下有机卤代烃和类卤代烃进行羰基化偶联反应制备酮的方法被开发出来。Pd(0)催化下，有机锡试剂，一氧化碳和有机亲电试剂（芳基或烯基卤代烃和芳基或烯基类卤代烃）偶联形成新的碳碳单键的反应，被称为Stille羰基化偶联反应。
- Tsuji-Trost反应
钯催化下利用烯丙基化合物（如乙酸烯丙酯和烯丙基溴）对亲核试剂（如活性亚甲基化合物，烯醇化合物，胺和酚）进行烯丙基化的反应。
- Catellani反应
【Catellani, M.; Frignani, F.; Rangoni, A. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36,119–122.】
在降冰片烯(Norbornene)与Pd共同催化作用下，芳基碘化物先和降冰片烯进行Heck反应，接着邻位C-H活化进行烷基化或芳基化的反应，最后再和端基烯烃偶联得到邻位取代的烯基芳烃的反应。此反应是三组分偶联反应。邻位单取代的芳基碘化物作为底物则可以得到不同邻位取代基的烯基芳烃。
- White催化剂
White催化剂是一种多用途的商业化催化剂。在其催化下可以高效地氧化相对惰性的C-H键形成新的C-O, C-N和C-C键。各种烯烃都可以进行分子内或分子间的C-H氧化，并具有很高的化学，区域和立体选择性。
- 羰基化偶联反应 Carbonylative Cross Coupling
利用一氧化碳能插入碳-金属键这一特性，在偶联反应中同时引入羰基，生成酯，酰胺，酮，醇等产物。在有机合成中是一个非常有效率的反应。常用于钯催化偶联反应。
我们知道一氧化碳很容易插入碳-金属键之间。用钯催化剂，有基卤化物，一氧化碳，醇一起反应会生成酯。用胺代替其中的醇会得到酰胺，用氢源替代醇会得到醛，换成有机金属试剂就会得到酮。
- Saegusa氧化反应
1978年，T. Saegusa课题组报道了在乙腈中硅基烯醇醚和亚化学计量的Pd(OAc)2和对苯醌室温下反应得到相应的α,β-羰基化合物。酮转化为相应的烯醇基硅烷，在钯催化下将其区域选择性氧化为α，β-不饱和酮的反应被称为Saegusa氧化反应。
- Wacker氧化反应
氯化钯和氯化铜催化下烯烃氧化得到酮的反应，少数情况下可以氧化为醛。
- Fukuyama偶联反应
有机锌化合物和硫代酸酯在钯催化剂下偶联得到酮的反应。此反应是Tohru Fukuyama在1998年发现【Tetrahedron Letters. 39 (20): 3189–3192】，是最新发现的经典钯催化偶联反应。此反应化学选择性高，反应条件温和，所用试剂低毒。由于有机锌试剂反应活性较低，所以此反应有很好的官能团耐受度，酮，酯，硫醚，芳基溴，芳基氯和醛等此反应条件下都可以稳定存在。
- Fukuyama还原反应
Pd/C催化下利用三乙基硅烷还原硫代酸酯生成醛的反应。
- Fujiwara-Moritani Reaction(藤原-守谷反应)
Pd催化剂存在下，对无修饰的苯环进行的直接的烯烃化偶联反应。也是催化C-H活化的一个例子。反应形式基本与Heck反应相当。
- 钯催化的Hiyama偶联反应示例，桧山偶联反应（Hiyama Cross Coupling）
钯催化下有机硅试剂和有机卤代物或三氟甲磺酸酯进行交叉偶联的反应。反应中常常加入一种氟化物（TASF、TBAF）或碱（如氢氧化钠、碳酸钠）的活化试剂，否则反应会很难进行。催化循环和Kumada偶联类似。
硅上的取代基通常必须是杂原子或者苯基。如果是三烷基甲硅烷，则难以形成硅酸盐中间体，所以偶联反应较难进行。硅具有低毒性的优点，是一个很有潜力的反应。
- 余金权C−H活化反应，余金权，世界著名化学家---余金权 Jin-Quan Yu
余金权及其课题组1,7发现一些位置选择性或立体选择性的C-H活化反应，此类反应的特点是利用钯催化并加入氧化剂，通常底物含有导向基团，另外加入一些优化的配体会增强选择性和加快反应速率。
经典的 sp2 杂化C−H 活化：
经典的 sp2 杂化C−H 活化：
- Sanford反应
在钯催化下通过导向基团（如吡啶和嘧啶）进行C-H位乙酰氧基化得反应
- Alper羰基化反应
邻位含有脂肪胺的卤代芳烃，烯基胺，烯基氮杂环丙胺等等和一氧化碳在Pd，Ru或Rh等催化剂催化下，进行插羰关环制备环酰胺的反应。
- Liebeskind偶联反应
2000年Libeskind和Srogl提出了一种在中性条件下，过渡金属催化硫酯和硼酸进行偶联得到酮的新方法。在化学计量的噻吩-2-羧酸亚铜（CuTC）和催化量的钯催化下，硫代酸酯和芳基硼酸或烷基硼进行偶联得到酮的反应被称为Libeskind偶联反应。此反应是非常重要的把羧酸及其衍生物转化为酮的方法，此反应中硼酸或烷基硼为非碱性亲核试剂，因此反应条件比Fuyama偶联更温和。
- Trost环戊烷化反应
钯催化下，乙酰氧甲基烯丙基硅烷和缺电子烯烃通过[2+3]环加成制备环戊烷的反应。
- 钯催化的C-O键形成反应
钯催化的C-O键形成反应条件和C-N形成反应（Buchwald反应）类似。在Pd/富电子膦配体催化下，酚，伯醇和仲醇都可以和芳卤或烯基卤代物反应。分子内和分子间都可以进行。特殊情况下叔醇也可以进行此反应。
Stoltz α-烯丙基酮不对称合成反应
手性恶唑啉膦配体PHOX（4）配位的钯催化剂催化环状β-酮烯丙酯酯，通过π-烯丙基中间体得到单一构型的α-烯丙基环酮的反应。
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