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1、硕士学位论文 钯催化c s 1 ，2 二卤代烯烃的立体选择性合成 研究生：陈东旭 申请学位：理学硕士 学科专业：有机化学 学位授予单位：浙江师范大学 指导老师：朱钢国教授 论文提交日期：2 0 12 年5 月 P A L L D I U M C A T A L Y Z E DS Y N T H E S I SO F c i s 一1 ，2 一D I H A L O A L K E N E S M a s t e rC a n d i d a t e ：C h e nD o n g x u D e g r e e ：M a s t e ro fS c i e n c e M a jo r ：O
2、r g a n i cC h e m i s t r y D e g r e eA w a r d i n g ：Z h e ji a n gN o r m a lU n i v e r s i t y S u p e r v i s o r ：P r o f Z h uG a n g g u o f | I I II II II III I II III IIII 钯催化的c 括1 ，2 一二卤代烯烃的立体选择1 删9 4 9 10 摘要 c 括1 ，2 二卤代烯烃结构单元广泛存在于天然产物中，同时也是重要的有机合成中 间体。迄今为止，它的合成方法仍然比较少见。为此，本论文尝试使用各种亲电试
3、剂 来淬灭卤代炔烃卤钯化反应形成的c i s 1 ，2 二卤代烯基钯中间体，最终实现了一系列 c 妞。l ，2 一二卤代烯烃的区域及立体选择性合成反应。内容主要分三部分： 1 、钯催化的卤化锂、卤代炔烃和仪，p 一不饱和醛酮的三组分偶联反应研究。该反 应可以高区域和立体选择性地合成c i s 1 ，2 二卤代烯烃，具有条件温和、操作简单和 底物适用范围广等优点。研究表明，卤代炔烃反式卤钯化所得到的c 如1 ，2 二卤代烯 基钯物种是一个关键的反应中间体。 2 、钯催化的卤化锂、卤代炔烃和2 ，3 丁二烯醋酸酯的偶联反应研究。该反应可以 高产率、高立体选择性地合成各种( 1 勾一1 ，2 卤代3
4、 乙烯基1 ，3 二烯化合物。所得到的 产物可以通过D i e l s A l d e r 芳构化串联反应顺利地合成c 括1 ，2 二卤代苯乙烯衍生物。 这是国际上第一个2 ，3 丁二烯醋酸酯作为亲电试剂淬灭卤钯化反应中间体的报道。 3 、钯催化卤代炔烃的氢卤化反应研究。采用烯丙基氯化钯二聚体和c i s , c 括1 ，5 环辛二烯为催化体系，首次实现了国际上首例卤代炔烃的氢氯化及氢溴化反应。该反 应能够以良好到优秀的产率、区域和立体选择性地合成c 括一l ，2 二卤代烯烃。所得到 的1 溴2 氯代烯烃可以通过碳一溴键和碳一氯键的选择性偶联顺利地合成三取代烯 烃，为三取代烯烃的立体选择性合成
5、提供了新方法。研究表明，这是一个非常少见的 烯基钯中间体的质子解反应，进一步丰富和发展了碳一钯键质子解的反应化学。 关键词：c 西1 ，2 二卤代烯烃；卤代炔烃；反式卤钯化；卤化锂；立体选择性 P A L L D I U M C A T A L Y Z E DS Y N T H E S I SO F c s 一1 ，2 一D I H A L O A L K E N E S A BS T R A C T c i s 1 ，2 D i h a l o a l k e n e sa r ei m p o r t a n tb u i l d i n gb lo c k si no r g a n i
6、 cc h e m i s t r y H o w e v e r ， t h e r ea r eo n l yl i m i t e dm e t h o d sf o r t h e r e g i o a n d s e t e r e o s e l e c t i v e s y n t h e s i s o f c s 1 ，2 d i h a l o a l k e n e s B yt r a p p i n gt h ei n t e r m e d i a t er e s u l t i n gf r o mt h eh a l o p a l l a d a t i
7、 o no f h a l o a l k y n e s w i t hd i f f e r e n t e l e c t r o p h i l e s ， s o m ee f f e c t i v e a p p r o a c h e s t o c s 1 ，2 d i h a l o a l k e n e sh a v e b e e nd e v e l o p e dh e r e i n T h ew h o l ew o r kc o n s i s t so f t h r e ep a r t s ： F i r s t l y ，a ne f f i c i
8、 e n ta n dp r a c t i c a lm e t h o df o rt h es y n t h e s i so fc s 一1 ，2 d i h a l o a l k e n e sh a s b e e nr e a l i z e db yP d - c a t a l y z e dc o u p l i n go fa l k y n y lh a l i d e sw i t ha ，p u n s a t u r a t e dc a r b o n y l s u n d e rm i l dr e a c t i o nc o n d i t i o
9、n s I tr e p r e s e n t st h ef i r s tr e g i o a n ds t e r e o s e l e c t i v e h a l o p a l l a d a t i o np r o c e s so fh a l o a l k y n e s T h e n ，aP d c a t a l y z e dd i e n y l a t i o no fa l k y n y lh a li d e su s i n g2 , 3 - b u t a d i e n y l a c e t a t e si s f o u n dt o
10、p r o v i d e ( 1 z ) 一1 ，2 - d i h a l o 一3 - v i n y l 一1 ，3 - d i e n e s i n g o o dy i e l d s a n de x c e l l e n t s t e r e o s e l e c t i v i t y I ti sw o r t ht om e n t i o nt h a t2 , 3 一b u t a d i e n y la c e t a t e ，a na l l e n e ，i su s e dt o c a p t u r et h eh a l o p M l a
11、d a t i o ni n t e r m e d i a t ef o rt h ef i r s tt i m e F i n a l l y ，a nu n p r e c e d e n t e dP d c a t a l y z e dh y d r o h a l o g e n a t i o no fa l k y n y lh a l i d e sf o rt h e r e g i o - a n ds t e r e o s e l e c t i v es y n t h e s i so f ( z ) 一1 ，2 一d i h a l o a l k e n
12、e sh a sb e e na c h i e v e de m p l o y i n g ( a l l y l ) P d C l 2a st h ec a t a l y s ta n dc s ，c s 一1 ，5 一c y c l o o c t a d i e n ea st h el i g a n d T h ea d v a n t a g e s o ft h i sp r o t o c o la r ew e l li l l u s t r a t e db yt h ea s s e m b l yo ft r i s u b s t i t u t e d (
13、 z ) 。a l k e n e sf r o m 1 - b r o m o 2 c h l o r o a l k e n e sv i ai t e r a t i v ec r o s s c o u p l i n gr e a c t i o n s N o t a b l y ，i tr e p r e s e n t so n e o ft h er a r ee x m a p l e su n d e r g o i n gt h ep r o t o n a f i o no fa l k e n y lC P db o n d K E YW O I m S ：c s
14、1 ，2 D i h a l o a l k e n e s ；h a l o a l k y n e s ；t r a n s h a l o p a l l a d a t i o n ；l i t h i u m h a l i d e s ；s t e r e o s e l e c t i v e I I 目录 摘要I A B S T R A C T I I 目录。I I I 第一章前言1 1 1 引言1 1 21 ，2 二卤代烯烃的研究进展1 1 2 1 卤代烯烃的研究意义1 1 2 2 二卤代烯烃的合成方法概述3 1 3 炔烃的卤钯化反应研究进展7 1 3 1 炔烃的卤钯化反应简
15、介7 1 3 ，2 炔烃的卤钯化反应研究进展7 1 4 课题的提出l O 第二章钯催化的卤代炔烃与不饱和醛酮的偶联反应1 2 2 1 引言1 2 2 2 钯催化的卤代炔烃与仅，6 不饱和醛酮的偶联反应优化1 2 2 3 反应的底物扩展1 4 2 3 ，l 卤代炔烃的底物扩展，1 4 2 3 20 c ，D ，不饱和醛酮的底物扩展1 7 2 4 产物立体化学的确定和反应的机理1 9 2 4 1 产物立体化学的确定1 9 2 4 2 反应的机理2 0 2 5 产物的合成应用研究2 0 2 6 本章小结21 第三章钯催化的卤代炔烃与2 , 3 丁二烯醋酸酯的偶联反应2 2 3 1 引言一一一2 2
16、3 2 钯催化的卤代炔烃与2 , 3 丁二烯醋酸酯的偶联条件优化2 2 T l T 3 3 反应的底物扩展2 6 3 3 1 卤代炔烃的底物扩展一2 6 3 3 22 ，3 丁二烯醋酸酯的底物拓展2 7 3 4 产物立体化学的确定和反应的机理2 9 3 4 1 产物立体化学的确定2 9 3 4 2 反应机理2 9 3 5 产物的合成应用探索3 0 3 5 本章小结3 1 第四章钯催化卤代炔烃的氢卤化反应3 2 4 1 引言3 2 4 2 钯催化卤代炔烃的氢卤化反应的条件优化3 2 4 3 反应的底物拓展3 5 4 4 反应的机理3 6 4 5 产物的合成应用研究3 7 4 6 本章小结4 0
17、第五章全文总结4 1 第六章实验部分4 2 6 1 实验通则4 2 6 2 钯催化的卤代炔烃与戏，B 不饱和醛酮的偶联反应实验部分4 2 6 3 钯催化的卤代炔烃与2 ，3 一丁二烯醋酸酯的偶联反应实验部分5 2 6 4 卤代炔烃的氢卤化反应实验部分5 9 参考文献6 9 附录l与论文相关的缩略词一7 4 附录2 部分化合物的N M RS p e c t r a 7 5 攻读学位期间取得的研究成果9 2 致谢9 3 浙江师范大学学位论文独创性声明9 4 学位论文使用授权声明9 4 I V 1 1 引言 第一章前言弟一早刚函 卤代烯烃结构单元广泛存在于天然产物中，而且是重要的有机合成中问体和化工
18、 原料I l 2 J 。其中，l ，2 一二卤代烯烃因为可以用来与各种亲核试剂反应得到相应的多取代 烯烃化合物，所以它的研究在过去几十年里得到了很大的关注【3 9 】。但是，1 ，2 二卤代 烯，特别是f 括1 ，2 二卤代烯烃的合成，目前还缺乏简单、有效的方法。因此，简便、 高效地合成1 ，2 二卤代烯烃，尤其是热力学稳定性较差的c 括1 ，2 二卤代烯烃，无疑是 当前有机化学的难点之一。 卤钯化反应是指不饱和键对卤一钯键的加成，继而生成含有卤素和碳一钯键中间体 的反应。采用不同的亲电试剂淬灭C - P d 键可以合成各种含有卤素的化合物1 1 0 J 。由于 卤钯化反应可以在空气氛的条件下
19、进行，具有条件温和、操作简单和原子经济性等优 点，因此在有机合成中发挥了越来越重要的作用。鉴于卤钯化反应的飞速发展，能否 将卤钯化反应用来合成c 西一l ，2 二卤代烯烃呢? 下面，我们将从1 ，2 二卤代烯烃的合成 以及炔烃的卤钯化反应两方面来论述这一想法的可能性。 1 21 , 2 二卤代烯烃的研究进展 1 2 1 卤代烯烃的研究意义 许多农药、医药和化工中间体都含有卤代烯烃结构单元。比如，抗寄生虫药物百 灭宁的有效成分P e r m e t h r i n ( 图1 1 ，化合物1 ) 就含有1 ，1 二氯代烯烃结构，它是治 疗疥疮头虱的一种广谱特效药。E n d o s u l f a
20、 n ( 图1 1 ，化合物2 ) 是杀虫剂和杀螨剂硫 丹的有效成分，在农业上使用非常广泛，它是一种1 ，2 。二氯代烯烃化合物。此外，1 ，2 一 l 第一章前言 二卤代烯烃也广泛存在于各种天然产物中， 红藻类生物中提取的抗肿瘤活性天然产物， B C 比如化合物3 5 ( 图l 。1 ) ，它们是一类从 都含有特征的二卤代烯烃结构单元【1 1 , 1 2 。 。以。囝 O 1 B r O H 3 B O H 产 ( 三 。罐CI C I c 2 45 H 图1 1 含有卤代烯烃结构单元的药物扣天然产物 总所周知，卤代烯烃还是非常重要的有机合成中间体，尤其是上世纪七十年代以 来，过渡金属催化的
21、交叉偶联反应迅速发展，对于卤代烯烃的应用起到了巨大的推动 作用。卤代烯烃可以在过渡金属的催化下发生N e g i s h i 、S u z u k i 、S o n o g a s h i r a 、H e c k 或S t i l l e 等交叉偶联反应，高产率地合成多取代烯烃陋17 1 ，特别是为三取代和四取代 烯烃的立体选择性合成提供了一条有效途径。 例如，2 0 0 0 年，融d l e y 等【1 8 】以S t i l l e 偶联为关键步骤实现了某种抗疟药物的全合成 ( 图1 2 ) 。反式溴代苯乙烯衍生物与烯基锡试剂在P d ( P P h 3 ) 4 的催化下顺利地得到了构
22、型保持的反式烯烃衍生物。 B r + B u 3 S n O o M e P d ( P P h 3 ) 4 O O M e 图1 2S t i l l e 偶联为关键步骤的抗疟药物的合成 2 0 0 6 年，K a l i n i n 等以H e c k 反应为关键步骤实现了可待因衍生物的全合成，该 方法巧妙地利用H e c k 反应合成了反式烯烃结构的中间体( 图1 - 3 ) 。 2 第一章前言 ( E ) - B r C H = C H P h P d ( O A c ) 2K 2 C 0 3 D M F 5 5 0 c HM e 图1 3H e c k 反应为关键步骤的可待因衍生物的
23、合成 1 2 2 二卤代烯烃的合成方法概述 h 一、1 , 1 二卤代烯烃的合成 目前，关于1 ，1 二卤代烯烃合成方法的研究已经较为成熟。它们的制备方法已经 有很多报道。经过总结，主要有以下几种方法，具体如下： 1 、C o r e y F u c h s 反应：四卤化碳与三苯基膦作用可以生成二卤代甲基膦叶立德， 接着与羰基化合物发生维狄希反应就生成了相应的1 ，1 二卤代烯烃( 图l ，4 ) 【2 0 】。 以O 面C X 4X R 1 ，R 2 = H ，a l k y l e t c X = C I ，B r ，I 图1 4 维狄希反应合成1 ，I 二卤代烯烃 例如，H i r s
24、c h 等人运用C o r e y F u c h s 反应，从取代的苯甲醛出发，合成了l ，I 一二 溴代苯乙烯衍生物。再通过多步转化实现了长链共轭炔烃的合成，如图1 5 所示【2 J 】。 T B S OC H O T B S O O T B S P P h 3 ，C B r 4 C H 2 C 1 2 o T B S B r T B S 图1 5 维狄希反应合成1 ，1 二溴代烯烃的合成应用 2 、醛酮等与二卤素取代的甲基磷酸酯的H o m e r - W a d s w o r t h E m m o n s ( H W E ) 反 应：即二卤代甲基磷酸酯在碱的作用下脱去质子形成碳负离
25、子中间体，再与羰基化合 物发生维狄希反应得到相应的l ，1 二卤代烯烃，如图1 , 6 所示。 第一章前言 萨洲： 蹲一R I - 足R 2X R ，R 1 R 2 = H ，a l k y l ，e t c X = C I ，B r ，I 图1 6 总体而言，目前关于1 ，1 二卤代烯烃的合成方法已较为成熟，各种合成方法相互 补充，已经能够满足对于1 ，1 二卤代烯烃的合成要求。但是，相比较而言，1 ，2 二卤 代烯烃的制备方法目前还比较少见。 二、l ，2 二卤代烯烃的合成 1 ，2 二卤代烯烃的合成一般是通过炔烃的亲电卤代反应实现的。因为反式产物是 热力学稳定产物，所以，亲电卤代反应主要
26、生成反式1 ，2 二卤代烯烃产物。目前，已 经有多个合成t r a n s 1 ，2 二卤代烯烃的反应体系相继被报道。例如，C h i a p p e 等人【2 2 】 发现炔烃与液溴在离子液体中反应可以高选择性地合成t r a n s 一1 ，2 二溴代烯烃，如图 1 7 所示。 R 1 - - - - R 2 啬b m i m B r 2 【。n R 1 。R 2 = a l k y l a r y l 一一 该法使用了环境友好的离子液作为反应溶剂，而且在室温下就可以很快完成反 应，因此，具有良好的运用前景。 A l k y l ? 一R 1 坐垫- k y 。只。R ，刮二= 竺、户弋，
27、R 1 R C I C H 2 C H 2 C I r t C I ? - - d R 1 ，R 2 = a l k y l H ，e t c 、 图1 8 B e l l i n a 等2 3 1 报道了使用I C l 进行炔烃的卤代反应，该反应可以高选择性地合成 t r a n s l 一氯一2 一碘烯基化合物( 图1 8 ) 。反应首先通过碘正离子与炔烃生成碘黠离子， 然后氯负离子从反面进攻形成了t r a n s 1 氯2 碘烯烃化合物，因此，这一反应只适用 于特殊的的炔烃及对称炔烃等底物。 4 第一章前言 R 1 I c I o C 0 2 E t R 1 = a l k y ，a
28、r y l ，e t c 图1 9 O g i l v i e 等2 4 , 2 5 1 用四丁基碘化胺与1 , 2 一二氯乙烷作为卤化试剂，立体专性地合成 了反式一1 3 - 氯一Q 一碘一a ，D 不饱和羧酸酯类化合物，如图1 9 所示。研究表明，B u 4 N I 和 1 ，2 二氯乙烷在现场生成了B u 4 N I I C l 复合物，它可以与炔烃发生高立体及区域选择 性的亲电卤化反应，锝到单一反式二卤代烯烃。高选择性主要是由于B u 4 N I I C I 复合 物的形成降低了I C I 的反应活性，抑制了副反应的进行，从而得到单一构型的反式产 物。但是，这一反应同样只适用于贫电子或
29、对称的炔烃。 R ，一良睾义2 R 1 = a l k y l R 2 ：H ，A I k y l ，e t c 图1 1 0 L i 等人以N - 卤代琥珀酰亚胺( N X S ) 为卤代试剂实现了炔烃的反式卤代反应， 立体选择性地合成了单一构型的t r a n s 1 ，2 二卤代烯烃( 图1 1 0 ) 。虽然烷基炔烃的反 应比较理想，但是芳基炔烃的反应选择性还有待提高。 与t r a n s 1 ，2 二卤代烯烃相比，c s 1 ，2 二卤代烯烃因为热力学稳定性相对较差，所 以其立体选择性的合成具有较大难度，到目前为止，c 括1 ，2 二卤代烯烃的合成方法还 比较少见。 II 3 -
30、- = 4 R 1 ，R I C I ，E t 4 N R ，一R 2 毕i 2 R 1 = a l k y l ，a r y l ，e t c ；R 2 = H ，A l k y l 图1 1 l W h i t i n g 掣2 7 1 人实现了c i s 1 ，2 二碘代烯烃和t r a n s - 1 ，2 一二碘代代烯烃的立体选择 性合成，产物的选择性主要是通过反应温度和碘离子源的选择来实现的。 一乒器 一d 一止 第一章前言 B r 2 ，C C l 4B r 尸 三三- c O 睚丽：矛矿广、o ，E t 图1 1 2 T r i p p e t t 等【2 8 】人用液溴与丙炔
31、酸乙酯在四氯化碳中反应合成了单一构型的c i s l ，2 - 二溴代烯烃，如图1 1 2 所示。 R 一旦B N r “ B B r 2 告B R r “ 爿X c U I N a R 1 = a l k y l ，a r y l ，e t c ；X = C I ，B r 图1 1 3 S u z u k i 小组【2 9 1 研究发现，c 括1 ，2 。二卤代烯烃可以利用炔烃的顺式卤硼化反应进行 制备( 图1 1 3 ) 。首先，炔烃在三卤化硼的作用下生成顺式卤硼化的产物，接着碳一硼键 再被氧化为碳卤键就得到了相应的c i s 1 ，2 二卤代烯烃。遗憾的是，卤硼化反应仅限 于末端炔烃，所
32、以限制了它的应用范围。 n - C 8 H 1 7 B u 4 N X 2n - C 8 H 1 7 、 x 曩I b h o rC u X 2 K X 2X 1 气2x 1、I hX 2 B F 4 - X 1 , X 2 = B r , C I 图1 1 4 M a s a k i 等【3 0 】人发现用高价碘化合物与卤离子反应可以立体选择性地合成c 括1 ，2 一 二卤代烯烃，如图1 1 4 所示。 鬻litCH2C12r t X X R 一，_ i Z Eu pt o 9 8 2 X 1 ，X 2 ，X 3 = B ro rC I E Zu pt o 9 8 2 图1 1 5 最近，我
33、们课题组【3 l 】在研究卤代炔烃的卤钯化反应时发现：钯催化的卤代炔烃与 烯丙基卤素的偶联反应可以分别高选择性地合成t r a n s 1 ，2 二卤代烯烃和c 括一1 ，2 一二卤 代烯烃( 图1 1 5 ) ，这为c 括1 ，2 二卤代烯烃的合成提供了一个新方法。 6 0 一n墨 x ， K 第一章前言 1 3 炔烃的卤钯化反应研究进展 1 3 1 炔烃的卤钯化反应简介 炔烃的卤钯化反应是指卤素作为亲核试剂对二价钯活化的炔烃进行加成，继而形 成烯基钯中间体的反应过程。根据钯中间体的立体化学结果，可以将炔烃的卤钯化反 应分为顺式卤钯化和反式卤钯化两种反应途径1 3 越，如图1 1 6 所示：
34、 t r a n S 一x R 1 三R 2 翌R 1 兰 R 2 R 1 - 三三三一R 2 1 _ 三三三一R 2 d s ，的一X X = C I ，B r 。I ：R 1 ，R 2 = a l k y l ，a r y l ，e t c 图1 1 6 卤钯化反应历程 R 1R 2 只 XP d X X R 2 U 一 R P d X 顺式卤钯化反应，即炔烃对卤钯键的插入从而得到卤素与钯在烯基同侧的烯基钯 中间体的反应；而反式卤钯化得到的则是卤素与钯在烯基异侧的烯基钯中间体。 炔烃的卤钯化反应关键在于如何捕获得到的烯基钯活性中间体。近年来对卤钯化 反应的研究主要集中在C P d 键的淬灭
35、方式上【3 3 - 4 0 ，目前较为成熟的淬灭碳钯键的方 式有以下几种：1 、烯丙基卤素淬灭；2 、O t ，0 不饱和羰基化合物淬灭；3 、羰基化反 应淬灭；4 、炔烃的自身捕获。下面简单地介绍一下卤钯化反应的研究现状。 1 3 2 炔烃的卤钯化反应研究进展 上世纪7 0 年代末，K a n e d a 等人【4 1 】首次报道了用烯丙基卤素来捕获烯基钯中间体 的炔烃卤钯化反应。作者用P d ( P h C N ) 2 X 2 作为催化剂，实现了炔烃与烯丙基卤素的偶 联反应，合成了立体构型单一的Z - 式单卤代烯烃，如图1 1 7 所示。该反应利用烯丙 基卤素为亲电试剂，成功地捕获了炔烃卤
36、钯化反应得到的烯基钯中间体。 第一章前言 R 1 三三- R 2 R 1 = a l k y l ，a r y l R 2 = Ho rR 1 分C I P d C l 2 ( P h C N ) 2 分B P d B r 2 ( P h C N ) 2 R 1R 2 C 对于末端炔烃和对称的炔烃，该反应都可以得到构型单一的顺式卤代烯烃基化产 物。但是，对于非对称的二取代炔烃( R 1 R 2 ) ，因为产物存在区域选择性的问题， 通常得到的是混合物，如图1 1 8 所示。 分，X R 1 三三三- 一R 2 P d x 2 ( P h C N ) 2 图1 1 8 R 2R 1 K a n
37、e d a 等首次提出了卤钯化反应的可能机理( 图1 1 9 ) 。首先，二价钯与炔烃 配位，然后炔烃插入碳钯键即发生顺式卤钯化反应得到烯基钯中间体，接着烯基钯 中间体与烯丙基卤素发生碳一钯化反应得到相应的烷基钯中间体，最后D 一杂原子消除 产生相应的顺式卤烯丙基化产物，同时再生二价钯，完成催化循环。 图1 1 9 随后，B a c k v a l l 等A t 4 2 1 在研究利用烯丙基卤素和1 ，3 一环己二烯来捕捉烯基钯中间 体时发现，卤钯化反应可以有两种加成方式：即顺式加成和反式加成( 图1 2 0 ) 。加 成方式与体系中卤离子的浓度密切相关，即体系中的卤离子浓度越高越有利于反式卤
38、 8 第一章前言 钯化反应的进行。 c s a d d U 一H B 厂面rc l 7 B u 三 一 一t r a n s - a d d - C I 一H P d c l 2 B A ； v 19 9 6 年，上海有机所的陆熙炎小组【4 3 1 首次报道了用O c ，p 不饱和醛酮来捕捉烯基 钯中间体的反应，该反应可以高选择性地合成构型单一的B 式产物，如图1 ，2 1 所示。 质子性溶剂乙酸以及过量卤化锂的使用实现了炔烃反式卤钯化的选择性。 R ，一R 2 + 姒0R3百Pd(OAc)zLiXx m 2 R 3 R I , R 3 = Ho rM e R 2 = Ho r C O O R
39、 图1 2 1 此外，江焕峰小组I 删报道了通过加入C O 来捕捉烯基钯中间体的卤钯化串联反 应，立体专一性地合成了3 Z - I 卤代丙烯酯类化合物，如图1 2 2 所示。 一：哟H 昔：式0 2 R Ro = a l k y l ，a r ￥I R 2 = a I k v I 。 o n I yZ - i s D m e s 图1 2 2 反应室温下就能进行，条件温和，反应机理图解如下( 图1 2 3 ) 。首先，炔烃顺 式卤钯化得到相应的烯基钯物种，接着C O 插入C P d 键，最后醇进攻得到相应的产 物。氯化铜的作用是将零价钯氧化成二价钯，完成催化循环。 9 第一章前言 C u C
40、I 图1 2 3 2 0 0 4 年，李金恒等人【4 5 】报道了一种通过炔烃捕获烯基钯中间体的反应。该反应 高产率高选择性地合成了( Z Z ) 一1 ，4 二卤代1 ，3 - 二烯类化合物( 图1 2 4 ) 。反应首先是 炔烃顺式卤钯化形成烯基钯中间体，接着另一分子的炔烃对C P d 键进行插入，然后 发生C P d 键的氧化断裂得到相应的产物。这进一步地拓展了烯基钯活性中间体的淬 灭方式，提高了卤钯化反应的应用范围。 1 4 课题的提出 R 三三 一H P d X 2 , C u X 2 R = a l k y l ，a r y l X = B r ，C l 图1 ，2 4 RH X
41、弓 = 一 = R I P a l “R I、E 图1 2 5 第二章钯催化的卤代炔烃与不饱和醛酮的偶联反应 2 1 引言 在卤素的极化作用下，卤代炔烃碳碳三键的电子云会集中在卤原子的a 一位，从而 使得卤钯化反应时钯原子与卤原子的a 位碳原子相连接；另一方面，过量卤离子的存 在会促使发生反式卤钯化反应。在这两种因素共同作用下，卤代炔烃的卤钯化反应能 够得到一个c 担一1 ，2 二卤代烯基钯中问体I ，如图2 1 所示。 R 磐X ，景t r a n 导a d d K d ， 三三一I _ 广弋 s dr D 一1 图2 1 然而，所得到的c 缸1 ，2 二卤代烯基钯中间体是一个相对较弱的亲核
42、试剂，如何捕 获它成为了合成c 括1 ，2 二卤代烯烃的关键。更重要的是，对于一个催化反应，催化 剂二价钯的再生是反应能够实现的前提。文献报道【4 3 】，D 不饱和醛酮能够有效地 捕获烯基钯中间体，并且能够通过质子解反应实现两价钯的再生。于是，我们首先尝 试了钯催化的卤代炔烃与仪，p 不饱和醛酮的偶联反应研究。 2 2 钯催化的卤代炔烃与仅，p 不饱和醛酮的偶联反应研究 起初，研究采用苯乙炔溴和丙烯醛作为底物考察该反应的情况。研究发现，以5 m 0 1 的氯化钯为催化剂，2 当量的溴化锂作为卤离子源，醋酸作为溶剂，室温下搅 拌反应一小时，苯乙炔溴就转化完全，并以7 5 的分离产率得到了相应的
43、c 括1 ，2 二 溴烯烃化合物。 1 2 第二章钯催化的卤代炔烃与不饱和醛酮的偶联反应 虽然反应生成了预期的顺式产物，但是也得到了相应的反式产物( 2 陋= 9 0 ：1 0 ) 。 接下来，还需要对反应条件进行进一步的筛选。 表2 1 钯催化的苯乙炔溴与丙烯醛的偶联反应 B r P h e r + 沁慧等B 扎。 P h 。反应条件：苯乙炔溴( 0 5m m 0 1 ) ，丙烯醛( 1 5m m 0 1 ) ，P d X 2 ( 0 0 2 5m m 0 1 ) ，室温下反应1 - 3h ； 6 气相产率，以萘作内标；。异构体比例是用气相色谱测定；d 反应体系中加入2 当量的苯甲酸。 钯催
44、化剂的筛选结果见上表( 表2 1 ，e n t r i e s1 4 ) 。以P d ( O A c ) 2 作为催化剂，反应 的气相产率可以达到8 5 ，更重要的是，Z - 式产物占9 8 以上。当使用P d ( P P h 3 ) 2 C 1 2 作为催化剂时，几乎没有c 括。1 ，2 二溴烯烃的生成。这可能是由于膦配体较强的配位 能力，会优先与金属钯配位从而抑制钯与炔烃的配位，导致卤钯化反应不能顺利进行。 第二章钯催化的卤代炔烃与不饱和醛酮的偶联反应 其它催化剂例如P d ( 0 2 C C F 3 ) 2 和P d C l 2 ，产率和选择性都有所下降。于是，后续的优 化选择了P d ( O A c ) 2 作为反应的催化剂。 研究表明，溴化锂的用量也会显著地影响反应产率( 表2 1 ，e n t r i e sl ，5 6 ) ，当其 用量从1 1 当量增加到2 当量时，反应的产率由8 5 增加