偶联反应分类及注意事项的可研报告

第一节  偶联反应的简介

偶联反应为是2A-B→A-A类型的反应。是由两个有机化学单位进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程。偶联反应具有多种途径，在有机合成中应用比较广泛。氨基酸结合而成蛋白质的反应也是偶联反应。在有机分析中，常利用偶联反应产生的颜色来鉴定具有苯酚或芳胺结构的药物。（可研报告）

第二节 偶联反应的分类及注意事项

是由两个有机单位进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程，其中包括自由基偶联反应，过渡金属催化偶联反应。狭义的偶联反应指涉及有机金属催化剂的碳碳键形成反应。  

分类

偶联反应（英文：Coupled reaction），也作偶连反应、耦联反应、氧化偶联，是由两个有机化学单位（molecules）进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程.这里的化学反应包括格氏试剂与亲电体的反应

偶联反应

(Grinard），锂试剂与亲电体反应，芳环上亲电和亲核反应（Diazo,Addition-Elimination），还有钠存在下的Wurtz反应，由于偶联反应 (Coupled Reaction）含义太宽，一般前面应该加定语.而且这是一个比较非专业化的名词. 狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳-碳键生成反应，根据类型的不同，又可分为交叉偶联和自身偶联反应。进行偶联反应时，介质酸碱性是很重要的。一般重氮盐与酚类偶联反应，是在弱碱性介质里进行的。在此条件下，酚形成了苯氧负离子，使的芳环电子云密度增加，有利于偶联反应进行。重氮盐与芳胺偶联反应，是在中性或弱酸性介质里进行的。在此条件下，芳胺是以游离胺形式存在，使的芳环电子云密度增加，有利于偶联反应进行。如果溶液酸性过强，胺变成铵盐，使的芳环电子云密度降低，不利于偶联反应，如果从重氮盐的性质来看，强碱性介质会使重氮盐转变成不能进行偶联反应其它化合物。偶氮化合物是一类有颜色化合物，有些可直接作染料或指示剂。在有机分析中，常利用偶联反应产生颜色来鉴定具有苯酚或芳胺结构的药物。  

脱羧偶联反应

羧酸或羧酸盐脱掉羧基再进行偶联的反应。例如：羧酸盐在铂电极间电解，羧酸根负离子至阳极氧化成自由基后，脱掉羧基形成烷基自由基，两个烷基自由基发生偶联生成烷烃： 2RCOO-R-R+CO2常用的溶剂是水或甲醇，对一般羧酸，甲醇是较优的溶剂，通常是将酸溶于含有一定量的甲醇钠的甲醇溶液中进行反应。这一反应适用于含六个或更多碳原子的直链羧酸盐，分子中含有碳碳双键、硝基、酯基则不受影响。本反应是合成长直链烷烃的重要方法。也可以用二元羧酸单酯盐进行脱羧偶联合成长链二元酸酯。

注意事项

进行偶联反应时，介质的酸碱性是很重要的。一般重氮盐与酚类的偶联反应，是在弱碱性介质中进行的。在此条件下，酚形成苯氧负离子，使芳环电子云密度增加，有利于偶联反应的进行。重氮盐与芳胺的偶联反应，是在中性或弱酸性介质中进行的。在此条件下，芳胺形成铵盐而增大了溶解度，成盐反应是可逆的，随着偶联反应中芳胺的消耗，芳胺的盐会重新转换成芳胺而满足反应的需要。如果溶液酸性过强，胺变成了铵盐，使芳胺浓度降低，使得偶联反应减弱或中止。如果从重氮盐的性质来看，强碱性介质会使重氮盐转变成不能进行偶联反应的其它化合物。

第三节 偶联反应的用途

偶氮化合物是一类有颜色的化合物，有些可直接作染料或指示剂。

Suzuki反应

是过渡金属钯或镍催化的偶联反应，一直是合成aryl-aryl 键最有效的方法之一。在过渡金属催化的芳基偶联反应中，在四个三苯基膦配体配合的钯催化下，芳基硼酸与溴或碘代芳烃的交叉偶联反应被称为芳基偶联反应。Suzuki 偶联反应的催化循环过程通常认为先是Pd(0）与卤代芳烃发生氧化-加成反应生成Pd(II) 的络合物，然后发生金属转移反应生成Pd(II) 的络合物，最后进行还原-消除而生成产物和Pd(0)。

卤代芳烃与氧化加成后，与等当量的碱生成有机钯氢氧化物中间物种，取代了键极性相对弱的Pd-X键，这种含强极性键Pd一O的中间物种具有较强的亲电性另一当量的碱与芳基硼酸生成四价硼酸盐中间物种，具有较强的富电性，有利于阴离子向Ar'一Pd一OH的金属中心迁移。由这两方面协同作用形成的有机钯络合物Ar一Pd一Ar'，经还原消除生成芳基偶联产物。有研究发现，在溴代芳烃的偶联反应中，速率决定步骤在于氧化加成，而在碘代芳烃的偶联反应中，芳基阴离子向金属中心迁移过程是速率决定步骤。 

Heck反应

Heck 反应是一类重要的卤代芳烃烯基化、形成新的C—C 键的合成反应，1972年由Heck发现，近几年来一直是催化化学和有机化学的研究热点。Heck反应是由一个不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸盐）和一个烯烃在碱和钯催化下生成取代烯烃的一个反应。催化剂主要有氯化钯，醋酸钯，三苯基膦钯，CuI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。溶剂以DMF、NMP等极性非质子溶剂为主。    

Stille偶联反应

Stille反应是有机锡化合物和不含β-氢的卤代烃（或三氟甲磺酸酯）在钯催化下发生的交叉偶联反应。

该反应由Stille等于20世纪70年代首先发现，[是有机合成中很重要的一个偶联反应，总数占到当下所有交叉偶联反应的一半以上。

该反应一般在无水无氧溶剂及惰性环境中进行。等当量的Cu(I)或Mn(II)盐可以提高反应的专一性及反应速率。氧气会使钯催化剂发生氧化，并导致有机锡化合物发生自身偶联。

四(三苯基膦)合钯(0)是最常用的催化剂，其他催化剂包括PdCl2(PPh3)2、PdCl2(MeCN)2等。

使用的卤代烃一般为氯、溴、碘代烃，以及乙烯基或芳基三氟甲磺酸酯。用三氟甲磺酸酯时，加入少量的氯化锂可以活化氧化加成一步的产物，使反应速率加快。

烃基三丁基锡是最常用的有机锡原料。虽然烃基三甲基锡的反应性更强，但较大的毒性（约前者的1000倍）限制了其应用。强极性溶剂（如六甲基磷酰胺、二甲基甲酰胺或二恶烷）可以提高有机锡原料的活性。例如：

该反应历程为：活性零价钯与卤代烃发生氧化加成反应，生成顺式的中间体，并很快异构化生成反式的异构体。后者与有机锡化合物发生金属交换反应，然后发生还原消除反应，生成零价钯及反应产物，完成一个催化循环。

锡所连基团发生金属交换一步时的速率有如下顺序：

炔基 > 烯基 > 芳基 > 烯丙基 ～ 苄基 > α-烷氧基烃基 > 烃基  

Negishi偶联反应

Negishi反应是一类由Ni或Pd催化的有机锌试剂与卤代烃间的偶联反应，适用于制备不对称的二芳基、二芳基甲烷、苯乙烯型或苯乙炔型化合物。卤代杂环芳烃也可以进行类似的反应。


 

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