文档介绍：钯催化的碳氢活化反应进展
[摘要]:碳-碳键构筑是有机合成化学的重要研究内容。过渡金属催化的有机合成反应是碳-碳键形成的重要方法,已经得到了深入研究并成为广泛被使用的构筑碳-碳键的有利工具。例如,过渡金属催化的Heck反应、Suzuld-Miyaura偶联反应、Stille偶联反应和Sonogashira偶联反应等。然而,这些反应都需要对底物进行卤化或金属化等预活化步骤,因此过渡金属催化的由C-H键直接构筑C-C键的方法就成为高效构筑C-C键的有效途径,相关研究引起了人们的极大兴趣,成为当前有机合成的研究热点。碳氢键的反应活性和反应选择性是相关研究的关键所在。
[关键词]:C-H键活化钯催化分子内分子间
一、概述
过渡金属催化的交叉偶联反应是现代有机合成的重要工具。利用交叉偶联反应可以高效高选择性地构建碳-碳键、碳-杂键等化学键。然而,这些传统偶联反应都是基于官能团之间的转化,参与反应的底物( 如有机金属试剂与芳基或烯基卤代物、拟卤代物等) 均需要经过预先制备或者预先活化,因此整个过程既不原子经济也不绿色。
碳-氢键是构成有机化合物的最基本化学键之一。直接利用C-H键选择性地官能团化是有机化学家们长期追求的目标。由于C-H键具有较高的键能、相对稳定且极性很小等基本结构特征,直接地官能团化遇到的第一个问题就是反应活性很低。另外,同一个有机化合物分子内通常有很多种化学性质不同的C-H键,如何实现其中的某一类C-H键的转化而不影响分子中其它的C-H键和官能团,这就涉及到C-H键活化过程中的选择性问题。C-H键活化,就是在一定的条件下,对一种有机化合物中的某一C-H键反应性增强或切断实现定向化学转化。
碳氢活化反应既可以发生在分子内进行,也可以发生在分子间。分子内的碳氢活化反应由于体系对反应位置自由度的限制使得反应具有区域选择性(Scheme )。分子间碳氢活化反应由于催化剂和C-H键反应的时候具有更大的自由度使得该类型反应有更大的挑战性(Scheme )。
Scheme
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不同的过渡金属对于碳氢活化反应有不同的催化效果,其中铑、钌、钯是应用最为广泛,研究最为活跃的几种。另外锰、铁、钴、铜、镍等第一过渡周金属也引起了越来越多的关注。下面将着重介绍钯催化的碳氢活化反应研究进展。
二、钯催化碳氢活化反应

分子内碳氢活化被广泛用于有机合成中,合成了大量复杂的稠环体系。其
反应机理也被广泛研究报道。
Ames在上世纪八十年代最早报道了分子内的直接芳基化(Scheme )[1a]。在DMA中,以Pd(OAc)2做催化剂,Na2C03做碱,170 oC下,可以将多种取代的2-溴苯基苯醚转化成取代的二苯并呋喃。供电子基以及吸电子基取代的底物都可以良好的产率得到相应的产物。并且,利用碘代苯基苯***和碘代苯基苯基***,可以高产率得到相应的咔唑和芴***[1b]。
Scheme
2004年,Fagnou课题组对分子内芳烃的直接芳基化的范围和局限进行了广泛的研究[2a]。他们的反应条件提高了催化活性,使得之前报道的不反应或者反应很差的底物可以在非常低当量催化剂下高产率的进行反应(Scheme )。 mol%Pd(OAc)2,配体l和K2C03,在D