Heck反應(yīng)ppt課件.ppt

HeckReaction 1 反應(yīng)及其機(jī)理 合成應(yīng)用實(shí)例 相關(guān)背景介紹 目錄 條件改進(jìn)研究 2 鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng) 相關(guān)背景介紹 3 碳是穩(wěn)定的 碳原子彼此間不易起反應(yīng) 鈀催化交叉偶聯(lián)解決了這個(gè)問題 諾貝爾委員會(huì) 碳原子之間的反應(yīng)條件要求很苛刻 如需要高溫和高壓等 增加了實(shí)際操作的難度 并且可能伴隨的許多副反應(yīng)大大降低了反應(yīng)效率 相關(guān)背景介紹 在金屬鈀的作用下 碳原子相連實(shí)現(xiàn)了 并且反應(yīng)條件不像以前那么苛刻 反應(yīng)速度也更快 這是當(dāng)今最精湛的化學(xué)技術(shù)之一 4 RichardF Heck 1931年生于美國(guó)馬薩諸塞州1952年加州大學(xué)洛杉磯分校理學(xué)學(xué)士1954年加州大學(xué)洛杉磯分校博士學(xué)位1971年特拉華州大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 相關(guān)背景介紹 5 鹵代芳烴或烯烴與乙烯基化合物在過渡金屬催化下形成碳碳鍵的偶聯(lián)反應(yīng)稱為Heck反應(yīng) 反應(yīng)及其機(jī)理 J OrgLett 2004 7 959 6 反應(yīng)及其機(jī)理 ChemRev 2000 100 3011 7 首先是零價(jià)鈀或二價(jià)鈀的催化劑前體被活化 生成能直接催化反應(yīng)的配位數(shù)少的零價(jià)鈀 實(shí)驗(yàn)室常用易保存的 較為穩(wěn)定的零價(jià)鈀配合物Pd PPh3 4或二價(jià)醋酸鈀和三苯基膦的混合物 如果加入過量的膦配體 則容易發(fā)生催化劑的聚集 即生成無催化活性的鈀黑 零價(jià)鈀的聚集體 反應(yīng)及其機(jī)理 8 鹵代烴對(duì)新生成的零價(jià)鈀進(jìn)行氧化加成 這是整個(gè)反應(yīng)的決速步驟 碘代芳烴反應(yīng)最快 產(chǎn)率也較高 而且反應(yīng)條件溫和 時(shí)間短 碘代 溴代以及氯代芳烴或烯烴的活性隨著碳鹵鍵鍵能的增加而遞減 而且一般不使用氟代芳烴或烯烴進(jìn)行Heck反應(yīng) 反應(yīng)及其機(jī)理 9 烯烴的遷移插入 決定了反應(yīng)的區(qū)域選擇性和立體選擇性 區(qū)域選擇性 RX中的R基團(tuán)一般加到碳碳雙鍵取代基少的一端 區(qū)域選擇性一定程度上取決于電子因素 立體因素等 一些典型的Heck反應(yīng)的區(qū)域選擇性列于下圖 反應(yīng)及其機(jī)理 10 立體選擇性 順式共面的遷移插入以及 H消除 決定了新生成雙鍵高度的立體選擇性 例如 鈀催化的溴苯與1 苯基丙烯的Heck反應(yīng) 由E式烯烴出發(fā)得到的是E式產(chǎn)物 而從Z式烯烴出發(fā)得到的是Z式產(chǎn)物 反應(yīng)及其機(jī)理 11 反應(yīng)及其機(jī)理 12 天然產(chǎn)物Resveratrol的合成Resveratrol 白藜蘆醇 是近年來引起人們廣泛關(guān)注并具有多種生理活性的天然產(chǎn)物 具有防癌抗癌 抗血小板凝聚及降血脂等作用 合成應(yīng)用實(shí)例 13 天然產(chǎn)物Resveratrol的合成 合成應(yīng)用實(shí)例 TetradronLett 2003 44 4820 14 抗癌藥物 S Camptothecin的合成 S Camptothecin 喜樹堿 是一種從喜樹中分離出來的五個(gè)環(huán)的稠環(huán)生物堿 是一種重要的抗癌藥物先導(dǎo)化合物 合成應(yīng)用實(shí)例 J Am Chem Soc 1992 114 10972 15 前列腺素水溶性類似物Beraprost的合成Beraprost 貝前列素 是前列腺素的一種衍生物 具有口服抗血栓活性 水溶性好 而且穩(wěn)定 細(xì)胞毒性也小 合成應(yīng)用實(shí)例 OrgLett 2003 5 20 3703 16 鈀催化劑價(jià)格昂貴 鈀催化劑容易分解產(chǎn)生鈀黑 這不僅不利于產(chǎn)物的分離 而且使催化劑壽命縮短 無法回收再利用 很大程度上限制了Heck反應(yīng)的應(yīng)用 鈀對(duì)空氣和水都很敏感 需要比較嚴(yán)格的無氧無水操作 條件改進(jìn)研究 17 負(fù)載型催化劑研究 01 新型金屬催化劑研究 02 微波反應(yīng)研究 03 不對(duì)稱的Heck反應(yīng)研究 04 條件改進(jìn)研究 18 條件改進(jìn)研究 負(fù)載型催化劑研究負(fù)載型催化劑就是將貴金屬鈀催化劑以各種方式負(fù)載于無機(jī)或有機(jī)高分子載體上 不僅可以保持其催化活性 而且使之易于分離和回收 嘧啶衍生物氧化鎂等殼聚糖等等有機(jī)分子無機(jī)分子天然高分子 19 Seckin等合成了一種新型的含Pd的聚酰亞胺催化劑 可以高效催化苯乙烯與鹵代芳烴的Heck反應(yīng) 能有效克服富電子的苯基膦導(dǎo)致的在大規(guī)模制備中存在的價(jià)格昂貴 低反應(yīng)速度 空氣敏感等缺點(diǎn) J Inorg Organomet Polym 2003 13 223 條件改進(jìn)研究 20 新型金屬催化劑研究鑒于Cu鹽具有廉價(jià) 穩(wěn)定及低毒的優(yōu)點(diǎn) Cu催化的偶聯(lián)反應(yīng)逐漸在醫(yī)藥及日用化工品等的合成中得到廣泛的應(yīng)用 OrgLett 2005 7 619 TBAI 四丁基碘化銨TBAA 四丁基乙酸銨 條件改進(jìn)研究 21 Oshima等還發(fā)現(xiàn)CoCl2 dppb 可以催化6 鹵 1 己烯的分子內(nèi)Heck反應(yīng) 得到環(huán)狀化合物并且具有較好的產(chǎn)率 Org Lett 2002 4 2257 條件改進(jìn)研究 22 微波反應(yīng)研究Karl等以對(duì)溴苯甲醚和丙烯酸丁酯為底物 在微波下進(jìn)行了Heck反應(yīng) 反應(yīng)時(shí)間大大縮短 產(chǎn)物的收率也沒降低 J Org Chem 2002 67 6243 條件改進(jìn)研究 1 丁基 3 甲基咪唑六氟磷酸鹽離子液體 用于許多環(huán)境友好的反應(yīng)中 23 不對(duì)稱的Heck反應(yīng)研究Nilss