有机金属钯催化水相C-C偶联反应

论文总字数：19848字

摘 要

有机金属钯催化的Suzuki反应、Sonogashira反应、Heck反应等交叉偶联反应是构建C-C键的主要方法之一，被广泛应用于有机合成中，如材料、天然产物以及生物活性物质等的制备等。近年来，随着人们对环境问题的日益关注，C-C偶联反应的研究也引起了人们的广泛兴趣，尤其是水相中的C-C偶联反应。本文对以水为介质的有机金属钯催化C-C偶联反应的研究进展作概述。其中对Suzuki反应的发展作了重点介绍。

关键词：有机金属钯催化，Suzuki反应，Sonogashira反应，Heck反应，水介质

Abstract：Suzuki cross coupling reaction, Sonogashira cross coupling reaction and Heck cross coupling reaction catalyzed by the organometal palladium have become one of the most powerful tools for carbon-carbon bond formation . These C-C coupling reactions are increasingly applied in organic synthesis, such as synthesis of material, natural products, preparation of bioactive substances, etc. As people increasingly concerned about environmental issues in recent years, C-C coupling reactions have attracted attention from many researchers, especially Suzuki reaction in water. In this thesis, the research progress of organometallic palladium catalyzed C-C coupling reaction which were carried out in aqueous media is reviewed. The process of the development of the Suzuki reaction is introduced in detail.

Keywords: organometal palladium catalyst, Suzuki reaction, Sonogashira reaction, Heck reaction, aqueous medium

目 录

1 引言 3

2 有机金属钯催化的水相Suzuki反应 3

2.1 含氮配体/钯催化体系 4

2.2 膦配体/钯催化体系 9

2.3 卡宾配体/钯催化体系 11

3 有机金属钯催化的水相Sonogashira反应 12

3.1 铜/钯催化体系 12

3.2 钯催化体系 13

4 有机金属钯催化的水相Heck反应 15

结论 19

参考文献 20

致谢 25

1. 引言

目前，人们对环境的问题越来越关注，绿色化学的地位越来越凸显。但是我们在合成复杂的有机化合物时，常常使用传统的有机溶剂，而大量有机溶剂的使用和排放，又恰恰违背了绿色化学的原则^{[1, 2]}。为了研发替代有机溶剂的新型绿色溶剂，自20世纪90年代以来，已经发展了许多绿色溶剂，尤其是近期关注度较多的水溶剂，它清洁、廉价和安全的特点^{[3, 4]}十分符合我们绿色化学的理念。

过渡金属催化的C-C偶联反应因其原子经济性和高合成效率备受有机合成工作者的关注，已经成为有机合成中构建C-C键的强大工具，能够高选择性、高效合成具有特殊精细骨架结构的化合物^[5]。在近几十年中，涌现出了诸如Suzuki反应、Sonogashira反应、Heck反应等一系列人名反应，这些反应在材料、天然产物以及生物活性物质的制备中有着非常重要的地位。但是这些C-C偶联反应常常是在传统的有机溶剂当中进行的，常用的传统溶剂有THF、1,4-二氧六环、DMF、NMP等。传统有机溶剂虽然可以增加底物、催化剂的溶解度，但是由于它的挥发性、易燃性、毒性和难以回收的特点又成为主要的环境污染源之一。因此，绿色溶剂的开发研究是现在绿色化学的一个研究热点。目前，已经研究出来替代有机溶剂的绿色溶剂主要有聚乙二醇、水和有水参与的有机溶剂以及超临界CO₂、离子液体等。当然水溶剂是最理想的一个绿色溶剂，研究前景也是十分的广阔，因为它具有以下几个特点^{[6, 7]}：（1）水是地球上最丰富的自然资源，成本低；（2）水分子间能形成较强的分子间相互作用——氢键；（3）无色无味、无毒、不燃烧、对环境无害；（4）有高的传热性，热效率利用率高；（5）极性高，易于与非极性溶剂分离。但是由于有机底物较差的水溶性使得反应在水相中难以进行。经过多年研究发现，有机金属钯催化剂能够使得这几类反应能够在水溶剂中顺利高效进行，这一发现引起了人们的广泛关注，并朝着发展一种更加高效、环保的催化体系方向发展。

本文对以水为介质的有机钯催化C-C偶联反应的研究进展作一综述。其中对Suzuki反应的发展进程作了重点介绍。

2 有机金属钯催化的水相Suzuki反应

过渡金属催化的Suzuki反应是形成C-C键的重要方法之一被广泛应用于有机合成中。自1990年Casalnuvo等人^[8]报道水/乙腈中的Suzuki反应以来，有关水介质Suzuki反应的研究已取得了很大的进展。

2.1 含氮配体/钯催化体系

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