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1、过渡金属应用本讲稿第一页，共一百零五页在合成化学中，金属有机化合物所起的关在合成化学中，金属有机化合物所起的关键作用是形成键作用是形成-C-M键键-C-M键的形成可以有下列途径：键的形成可以有下列途径：1氧化加成：氧化加成：本讲稿第二页，共一百零五页2插入反应插入反应本讲稿第三页，共一百零五页3金属试剂的烷基化金属试剂的烷基化R-M*+LnMCl-LnMR+M*Cl(SnMe4orRMgCl)本讲稿第四页，共一百零五页4-键重排键重排本讲稿第五页，共一百零五页生成生成-C-M键以后，就可以进行插入反应或键以后，就可以进行插入反应或其它反应，有机合成的产物，不过是金属其它反应，有机合成的产物，不
2、过是金属有机化合物最后的分解产物而已，从前章有机化合物最后的分解产物而已，从前章基元反应可以知道，一个金属有机化合物基元反应可以知道，一个金属有机化合物最后生成有机化合物的途径最后生成有机化合物的途径:本讲稿第六页，共一百零五页本讲稿第七页，共一百零五页一、偶联反应一、偶联反应本讲稿第八页，共一百零五页Kumada反应：反应：Kumada交叉偶联反应（熊田偶联），又交叉偶联反应（熊田偶联），又称称Kumada-Corriu偶联反应偶联反应烷基或芳基格式试剂与芳卤或乙烯基卤在烷基或芳基格式试剂与芳卤或乙烯基卤在镍或钯催化下的交叉偶联反应，反应产物镍或钯催化下的交叉偶联反应，反应产物是苯乙烯衍生物
3、。是苯乙烯衍生物。本讲稿第九页，共一百零五页格式试剂发生的自偶联反应很早就已知道。格式试剂发生的自偶联反应很早就已知道。关于格式试剂与卤代烃之间偶联反应的研关于格式试剂与卤代烃之间偶联反应的研究最早是在究最早是在1971年，当时年，当时Tamura和和Kochi发展了用银、铜和铁催化剂催化的发展了用银、铜和铁催化剂催化的交叉偶联反应。交叉偶联反应。本讲稿第十页，共一百零五页1972年年Kumada等报道了苯基溴化镁和氯乙等报道了苯基溴化镁和氯乙烯在烯在NiCl2(dppe)2作用下交叉偶联成苯乙作用下交叉偶联成苯乙烯。烯。本讲稿第十一页，共一百零五页同年，同年，Corriu等发现苯基溴化镁与等
4、发现苯基溴化镁与-溴苯乙烯溴苯乙烯在乙醚中，乙酰丙酮合镍（在乙醚中，乙酰丙酮合镍（II）催化下，得到反）催化下，得到反式二苯乙烯。此后，式二苯乙烯。此后，1975年年Murahashi等将此等将此反应扩展至钯催化反应扩展至钯催化.本讲稿第十二页，共一百零五页本讲稿第十三页，共一百零五页反应机理本讲稿第十四页，共一百零五页实际反应时，由烯基、芳基或不饱和杂环的实际反应时，由烯基、芳基或不饱和杂环的卤化物在催化量的双膦合二卤化镍存在下，卤化物在催化量的双膦合二卤化镍存在下，加入加入Grignard试剂即成，一般情况下得率试剂即成，一般情况下得率很高。几乎在同一时候，法国的很高。几乎在同一时候，法国
5、的Corriu研研究小组发现了同一反应，经十年研究，这究小组发现了同一反应，经十年研究，这一反应有了很大发展。一反应有了很大发展。本讲稿第十五页，共一百零五页（1）配位体的影响：）配位体的影响：本讲稿第十六页，共一百零五页本讲稿第十七页，共一百零五页（2）烷基的异构化：）烷基的异构化：本讲稿第十八页，共一百零五页（3）烯烃的立体化学：）烯烃的立体化学：Grignard试剂和一卤代烯烃的交叉偶合是试剂和一卤代烯烃的交叉偶合是保持双键的几何构型的。例如：顺式和反保持双键的几何构型的。例如：顺式和反式式-溴苯乙烯和溴苯乙烯和PhMgBr和和MeMgBr反应反应时各得到相应的顺式和反式物：时各得到相应
6、的顺式和反式物：本讲稿第十九页，共一百零五页本讲稿第二十页，共一百零五页1-烯基烯基Grignard试剂和卤代芳烃的反应则并非专试剂和卤代芳烃的反应则并非专一的。而得到顺、反异构的产物。一的。而得到顺、反异构的产物。本讲稿第二十一页，共一百零五页（4）不对称合成（不对称）不对称合成（不对称C-C键偶联）键偶联）J.A.C.S,1983,105,3829T.L.1984,25,1999本讲稿第二十二页，共一百零五页PPFA：收率：83-99%ee:52-63%本讲稿第二十三页，共一百零五页这一反应可看作对消旋体这一反应可看作对消旋体Grignard试剂的试剂的动力学拆分。反应在动力学拆分。反应在
7、-200进行数小时，进行数小时，当配体为当配体为PPFA时，可以得到相当高的光学时，可以得到相当高的光学纯度（纯度（50-69%）.配体为配体为Valphos时，可达时，可达81%ee。这一反应之所以成功，可能由于。这一反应之所以成功，可能由于Grignard试剂的反转比偶联反应为快之故。试剂的反转比偶联反应为快之故。本讲稿第二十四页，共一百零五页经过大量筛选，经过大量筛选，Kumada等发现要得到光学纯度高的产等发现要得到光学纯度高的产物，所用的配体中除了膦原子的配位外，还必须有胺物，所用的配体中除了膦原子的配位外，还必须有胺基存在，（如基存在，（如PPFA、Valphos）具有）具有-胺基
8、烷基膦的胺基烷基膦的结构。这一胺基容易和结构。这一胺基容易和Grignard试剂中的试剂中的Mg原子发原子发生配位，由于配体具有手征原子，而生配位，由于配体具有手征原子，而Grignard试剂又试剂又是外消旋体，这样就有其中的一个对映异构体处于有是外消旋体，这样就有其中的一个对映异构体处于有利地位，即外消旋利地位，即外消旋Grignard试剂的一个对映体易于试剂的一个对映体易于反应。由于上述平衡存在，另一对映体又迅速变成反应。由于上述平衡存在，另一对映体又迅速变成易反应的对映体，所以易反应的对映体，所以Grignard试剂的镁原子和胺试剂的镁原子和胺基配位是这一不对称诱导的关键。基配位是这一不
9、对称诱导的关键。本讲稿第二十五页，共一百零五页本讲稿第二十六页，共一百零五页本讲稿第二十七页，共一百零五页J.Am.Chem.Soc.,2009,131,9590-9599J.Org.Chem.,2008,73,162-167Org.Lett.,2007,9,2239-2242.Org.Lett.,2010,12,396-399.Org.Lett.,2009,11,5514-5517.本讲稿第二十八页，共一百零五页Suzuki反应反应Suzuki反应（铃木反应），也称作反应（铃木反应），也称作Suzuki偶联反应、偶联反应、Suzuki-Miyaura反应（铃木宫浦反应），是一个反应（铃木宫浦
10、反应），是一个较新的有机偶联反应，零价钯配合物催化下，芳基或较新的有机偶联反应，零价钯配合物催化下，芳基或烯基硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交烯基硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联。该反应由铃木章在叉偶联。该反应由铃木章在1979年首先报道，在有机年首先报道，在有机合成中的用途很广，具有很强的底物适应性及官能团容忍合成中的用途很广，具有很强的底物适应性及官能团容忍性，常用于合成多烯烃、苯乙烯和联苯的衍生物，从而应性，常用于合成多烯烃、苯乙烯和联苯的衍生物，从而应用于众多天然产物、有机材料的合成中。用于众多天然产物、有机材料的合成中。本讲稿第二十九页，共一百零五页铃木反应
11、铃木反应-2010诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖美国科学家理查德美国科学家理查德-海克和日本科学家根岸海克和日本科学家根岸英一、铃木章因在研发英一、铃木章因在研发“有机合成中的钯有机合成中的钯催化的交叉偶联催化的交叉偶联”而获得而获得2010年度诺贝尔年度诺贝尔化学奖。这一成果广泛应用于制药、电子化学奖。这一成果广泛应用于制药、电子工业和先进材料等领域，可以使人类造出工业和先进材料等领域，可以使人类造出复杂的有机分子。复杂的有机分子。本讲稿第三十页，共一百零五页本讲稿第三十一页，共一百零五页瑞典皇家科学院诺贝尔颁奖委员会在颁奖状中称，钯催瑞典皇家科学院诺贝尔颁奖委员会在颁奖状中称，钯催化的交叉偶联是
12、今天的化学家所拥有的最为先进的工具。化的交叉偶联是今天的化学家所拥有的最为先进的工具。这种化学工具极大地提高了化学家们创造先进化学物质这种化学工具极大地提高了化学家们创造先进化学物质的可能性，例如，创造和自然本身一样复杂程度的碳基的可能性，例如，创造和自然本身一样复杂程度的碳基分子。碳基分子。碳基(有机有机)化学是生命的基础，它是无数令人化学是生命的基础，它是无数令人惊叹的自然现象的原因：花朵的颜色、蛇的毒性、惊叹的自然现象的原因：花朵的颜色、蛇的毒性、诸如青霉素这样的能杀死细菌的物质。有机化学使诸如青霉素这样的能杀死细菌的物质。有机化学使人们能够模仿大自然的化学，利用碳能力来为能发人们能够模
13、仿大自然的化学，利用碳能力来为能发挥作用的分子提供一个稳定的框架，这使人类获得挥作用的分子提供一个稳定的框架，这使人类获得了新的药物和诸如塑料这样的革命性材料。了新的药物和诸如塑料这样的革命性材料。本讲稿第三十二页，共一百零五页本讲稿第三十三页，共一百零五页本讲稿第三十四页，共一百零五页Di(secondary)isoamylborane:双（二级）异戊基硼烷(CH3)2CHCH2CH22BH本讲稿第三十五页，共一百零五页本讲稿第三十六页，共一百零五页反应特点反应特点:1.催化量的钯催化量的钯2.反应是区域和立体专一性的反应是区域和立体专一性的3.需要碱的存在需要碱的存在本讲稿第三十七页，共一
14、百零五页本讲稿第三十八页，共一百零五页本讲稿第三十九页，共一百零五页本讲稿第四十页，共一百零五页9-硼双环硼双环(3,3,1)-壬烷壬烷本讲稿第四十一页，共一百零五页反应条件相对温和；硼酸及其衍生物对环境反应条件相对温和；硼酸及其衍生物对环境稳定，容易保存，容易处理。稳定，容易保存，容易处理。后处理容易，适合工业生产。后处理容易，适合工业生产。反应中用到的硼试剂相对于很多官能团反应中用到的硼试剂相对于很多官能团(羰羰基、羟基、氨基等）都是稳定的，这是由基、羟基、氨基等）都是稳定的，这是由于硼原子的电负性和碳接近，于硼原子的电负性和碳接近，低毒。绿色化学。低毒。绿色化学。本讲稿第四十二页，共一百
15、零五页施蒂勒反应施蒂勒反应Stille反应反应:是有机锡化合物和不含是有机锡化合物和不含-氢的卤代氢的卤代烃（或三氟甲磺酸酯）在钯催化下发生的交叉烃（或三氟甲磺酸酯）在钯催化下发生的交叉偶联反应。偶联反应。该反应由该反应由JohnKennethStille和和David于于20世纪世纪70年代首先发现，是有机年代首先发现，是有机合成中很重要的一个偶联反应，在合成中很重要的一个偶联反应，在1992年的偶联发表文献当中占到一半以上。年的偶联发表文献当中占到一半以上。反应同时还被工业合成大量应用，尤其是药物合成。反应同时还被工业合成大量应用，尤其是药物合成。本讲稿第四十三页，共一百零五页四（三苯基膦
16、四（三苯基膦)合钯是最常用的钯催化剂，其他催化剂合钯是最常用的钯催化剂，其他催化剂还有：还有：PdCl2(PPh3)2、PdCl2(MeCN)2使用的卤代烃一般为乙烯基或芳基三氟甲磺酸酯或氯、溴、使用的卤代烃一般为乙烯基或芳基三氟甲磺酸酯或氯、溴、碘代烃。用三氟甲磺酸酯时，加入少量的氯化锂可以活化碘代烃。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。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（约前者的锡的反应性更强，但较大的毒性（约前者的1000
17、倍）倍）限制了其应用。强极性溶剂（如六甲基磷酰胺、二限制了其应用。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。甲基甲酰胺或二恶烷）可以提高有机锡原料的活性。本讲稿第四十四页，共一百零五页反应机理：反应机理：该反应的机理与其他钯催化的偶联反应机理该反应的机理与其他钯催化的偶联反应机理类似。活性零价钯与卤代烃发生氧化加成，类似。活性零价钯与卤代烃发生氧化加成，生成顺式的中间体，并很快异构化生成反生成顺式的中间体，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式的异构体。后者与有机锡化合物发生金属交换，然后发生还原消除，生成零价钯属交换，然后发生还原消除，生成
18、零价钯和反应产物，完成一个催化循环。和反应产物，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锡所连基团发生金属交换一步时的速率有如下顺序：下顺序：炔基炔基烯基烯基芳基芳基烯丙基烯丙基=苄基苄基-烷氧烷氧基烃基基烃基烃基烃基本讲稿第四十五页，共一百零五页为了改进反应进程，氯化锂经常被加入参与为了改进反应进程，氯化锂经常被加入参与反应反应.这个试剂的作用能够稳定氧化加成形这个试剂的作用能够稳定氧化加成形成的反应中间体从而加速反应进程。成的反应中间体从而加速反应进程。反应活性和选择性能够通过加入等当量的反应活性和选择性能够通过加入等当量的Cu（I）或者）或者Mn(II)盐来获得改善盐来获
19、得改善.偶联反应偶联反应能够被高供电子数的配位剂所抑制。能够被高供电子数的配位剂所抑制。在在Cu(I)盐的催化下盐的催化下,钯碳被证明是一个非常钯碳被证明是一个非常高效的催化剂高效的催化剂本讲稿第四十六页，共一百零五页1.Organic Syntheses,Coll.Vol.8,97,1993.2.Synthesis,1992,803-8153.J.Org.Chem,1994,59,5905.本讲稿第四十七页，共一百零五页本讲稿第四十八页，共一百零五页本讲稿第四十九页，共一百零五页本讲稿第五十页，共一百零五页本讲稿第五十一页，共一百零五页本讲稿第五十二页，共一百零五页三氟甲基磺酸酯本讲稿第五十
20、三页，共一百零五页本讲稿第五十四页，共一百零五页Negishi反应反应Negishi反应是反应是2010年诺贝尔化学奖获得者日本年诺贝尔化学奖获得者日本科学家科学家Ei-ichiNegishi（根岸英一）于（根岸英一）于1977年发年发现的，指的是钯催化下的不饱和有机锌试剂和芳现的，指的是钯催化下的不饱和有机锌试剂和芳基或乙烯基卤化物等进行的偶联反应。基或乙烯基卤化物等进行的偶联反应。本讲稿第五十五页，共一百零五页由于有着反应选择性好、催化效率高、反应由于有着反应选择性好、催化效率高、反应条件温和及反应原料来源丰富等优点，条件温和及反应原料来源丰富等优点，Negishi反应已经成为有机合成化学
21、和催化反应已经成为有机合成化学和催化化学领域的热点，在天然产物、高分子材化学领域的热点，在天然产物、高分子材料、功能材料和液晶材料的合成及医药生料、功能材料和液晶材料的合成及医药生产中得到广泛应用。产中得到广泛应用。本讲稿第五十六页，共一百零五页反应历程：氧化加成；有机锌试剂参与；还原消除反应历程：氧化加成；有机锌试剂参与；还原消除有机锌试剂的制备：有机锌试剂的制备：1.卤代烃和锌直接反应：卤代烃和锌直接反应：2.金属试剂的交换金属试剂的交换本讲稿第五十七页，共一百零五页本讲稿第五十八页，共一百零五页那基烯酮那基烯酮A（B）:海洋生物中的提取物海洋生物中的提取物本讲稿第五十九页，共一百零五页硅
22、试剂和卤代烷的偶联硅试剂和卤代烷的偶联:本讲稿第六十页，共一百零五页TASF:tris(dimethylamino)sulfonium difluorotrimethylsilicate(CH3)2NSi(CH3)3+SF4(CH3)3SiF+(CH3)2N)3S+F2Si(CH3)3-本讲稿第六十一页，共一百零五页本讲稿第六十二页，共一百零五页本讲稿第六十三页，共一百零五页TBAF：四丁基氟化铵：四丁基氟化铵本讲稿第六十四页，共一百零五页本讲稿第六十五页，共一百零五页本讲稿第六十六页，共一百零五页本讲稿第六十七页，共一百零五页本讲稿第六十八页，共一百零五页本讲稿第六十九页，共一百零五页碳碳-
23、氮键形成的偶联反应氮键形成的偶联反应:本讲稿第七十页，共一百零五页BINAP：()-2,2-双-(二苯膦基)-1,1-联萘Pd2(dba)3:三(二亚苄基丙酮)二钯本讲稿第七十一页，共一百零五页本讲稿第七十二页，共一百零五页本讲稿第七十三页，共一百零五页本讲稿第七十四页，共一百零五页本讲稿第七十五页，共一百零五页本讲稿第七十六页，共一百零五页本讲稿第七十七页，共一百零五页碳碳-氧键形成的偶联反应氧键形成的偶联反应:本讲稿第七十八页，共一百零五页本讲稿第七十九页，共一百零五页本讲稿第八十页，共一百零五页本讲稿第八十一页，共一百零五页小结：小结：上述反应的步骤可以小结为由下列三个基上述反应的步骤可
24、以小结为由下列三个基元反应组成：元反应组成：A.氧化加成氧化加成B.烷基化烷基化C.还原消除还原消除本讲稿第八十二页，共一百零五页通式为：通式为：本讲稿第八十三页，共一百零五页Heck反应:也称沟吕木赫克反应（也称沟吕木赫克反应（MizorokiHeck反应），反应），是不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸酯）与烯烃在强是不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸酯）与烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的偶联反应。碱和钯催化下生成取代烯烃的偶联反应。它得名它得名于美国化学家理查德赫克和日本人沟吕木勉，赫于美国化学家理查德赫克和日本人沟吕木勉，赫克凭借此贡献得到了克凭借此贡献得到了2010年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。本
25、讲稿第八十四页，共一百零五页本讲稿第八十五页，共一百零五页本讲稿第八十六页，共一百零五页Heck反应还有下列各种类型的发展反应还有下列各种类型的发展:A：烯烃化：烯烃化:B:双烯基化双烯基化本讲稿第八十七页，共一百零五页C:炔基化炔基化:本讲稿第八十八页，共一百零五页D:从烯丙醇合成从烯丙醇合成-取代的醛或酮取代的醛或酮:本讲稿第八十九页，共一百零五页Heck反应的另外形式反应的另外形式:在在Heck反应中如不用烯烃而用反应中如不用烯烃而用CO插入，则发插入，则发展成下列反应展成下列反应A:烷氧羰基化烷氧羰基化本讲稿第九十页，共一百零五页B.酰胺化酰胺化C.甲酰化甲酰化本讲稿第九十一页，共一百
26、零五页1971年，日本化学家沟吕木勉报道了乙酸年，日本化学家沟吕木勉报道了乙酸钾作碱和氯化钯催化下，碘苯与苯乙烯在钾作碱和氯化钯催化下，碘苯与苯乙烯在甲醇中、甲醇中、120C和加压的条件下偶联为二苯和加压的条件下偶联为二苯乙烯的反应。乙烯的反应。1972年，年，Heck对沟吕木勉的反应稍作改进，对沟吕木勉的反应稍作改进，采取无溶剂条件，并改用乙酸钯催化和有采取无溶剂条件，并改用乙酸钯催化和有位阻的三正丁胺作碱。位阻的三正丁胺作碱。Heck反应具立体选择性，多产生反式产物。反应具立体选择性，多产生反式产物。此反应工业上用于药物萘普生和防晒霜组此反应工业上用于药物萘普生和防晒霜组分对甲氧基肉桂酸异
27、辛酯的制取。分对甲氧基肉桂酸异辛酯的制取。本讲稿第九十二页，共一百零五页Wurtz反应反应Glaser偶联反应偶联反应Ullmann反应反应Gomberg-Bachmann反应反应Cadiot-ChodkiewiczCastro-StephensKumada偶联反应偶联反应Heck反应反应Sonogashira偶联反应偶联反应Negishi偶联反应偶联反应Stille偶联反应偶联反应Suzuki反应反应Hiyama偶联反应偶联反应Buchwald-Hartwig反应反应Fukuyama偶联反应偶联反应本讲稿第九十三页，共一百零五页10月月6号，诺贝尔化学奖尘埃落定，三位从事有机化号，诺贝尔化学
28、奖尘埃落定，三位从事有机化学研究的科学家荣膺此殊荣，他们是来自美国的学研究的科学家荣膺此殊荣，他们是来自美国的RichardF.Heck，和来自日本的，和来自日本的Ei-ichiNegishi（根（根岸英一）和岸英一）和AkiraSuzuki（铃木章）。他们几人的主（铃木章）。他们几人的主要贡献都是上世纪的要贡献都是上世纪的70到到80年代做出来的，早就成了有年代做出来的，早就成了有机合成的重要手段，应用非常普遍，所以他们的获奖也是机合成的重要手段，应用非常普遍，所以他们的获奖也是众望所归了。诺贝尔奖颁奖委员会的致辞大意是这样的：众望所归了。诺贝尔奖颁奖委员会的致辞大意是这样的：“这三名科学家
29、因在有机合成领域中钯催化交叉偶联反这三名科学家因在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究获奖。这一成果广泛应用于制药、应方面的卓越研究获奖。这一成果广泛应用于制药、电子工业和先进材料等领域，可以使人类造出复杂的电子工业和先进材料等领域，可以使人类造出复杂的有机分子。有机分子。”本讲稿第九十四页，共一百零五页在我们进入大学以前，我们对化学的最直观在我们进入大学以前，我们对化学的最直观的理解就是的理解就是“反应反应”，就是那种，就是那种A+B到到C+D之类的原子重组过程。从这个角度看之类的原子重组过程。从这个角度看来，化学的几个主要分支中，有机化学无来，化学的几个主要分支中，有机化学无疑是
30、疑是“最化学的化学最化学的化学”。其中涉及到的分。其中涉及到的分子结构，有机合成，理论分析无疑对广大子结构，有机合成，理论分析无疑对广大初级的化学专业的学生极具杀伤力。初级的化学专业的学生极具杀伤力。本讲稿第九十五页，共一百零五页所以，如果做一个民意调查，在大一大二学所以，如果做一个民意调查，在大一大二学生让，让他们在无机、有机、分析、物化生让，让他们在无机、有机、分析、物化中选一个最感兴趣的，我想，有机绝对是中选一个最感兴趣的，我想，有机绝对是票王，而且是超过半数的绝对优势。有机票王，而且是超过半数的绝对优势。有机最大的亮点是合成，是那种从小分子到最大的亮点是合成，是那种从小分子到“庞然大物
31、庞然大物”的过程感，是那种的过程感，是那种“为伊消得为伊消得人憔悴，过尽柱子终寻尔人憔悴，过尽柱子终寻尔”的成就感，是的成就感，是那种领略对称与空间结构的美感。而以上那种领略对称与空间结构的美感。而以上三人的贡献就无疑是通过碳碳之间的三人的贡献就无疑是通过碳碳之间的“牵牵线搭桥线搭桥”让我们感受到了有机化学的神奇。让我们感受到了有机化学的神奇。本讲稿第九十六页，共一百零五页有机合成的过程大致都是碳链的增长和官能有机合成的过程大致都是碳链的增长和官能团的转化，其中如何有效的增长碳链是一团的转化，其中如何有效的增长碳链是一个非常具有挑战性的主题。基础有机化学个非常具有挑战性的主题。基础有机化学中，
32、我们学到可以通过格氏试剂中，我们学到可以通过格氏试剂（Grignardreactants）和有机锂试剂）和有机锂试剂（Corey-House反应）实现反应）实现C-C的偶联。的偶联。本讲稿第九十七页，共一百零五页上述两种方法均获得诺贝尔奖（格氏试剂，上述两种方法均获得诺贝尔奖（格氏试剂，1912年；锂试剂，年；锂试剂，1990年）。而这次，三年）。而这次，三位诺奖得主的工作便是利用含位诺奖得主的工作便是利用含Pd催化剂进催化剂进行行C-C之间的链接，从而让有机合成面貌涣之间的链接，从而让有机合成面貌涣然一新。然一新。本讲稿第九十八页，共一百零五页让我们先从让我们先从Heck反应谈起。我们知道，
33、如反应谈起。我们知道，如果果sp2杂化的碳原子和卤素连在一起了，那杂化的碳原子和卤素连在一起了，那么这个么这个C-X键是不容易断裂的，特别是键是不容易断裂的，特别是C-Cl键。而在有机合成中，我们经常需要向苯键。而在有机合成中，我们经常需要向苯环上引入一些基团，由于环上引入一些基团，由于C-C之间的偶联非之间的偶联非常困难，所以人们经常不得不常困难，所以人们经常不得不“绕道绕道”进进行合成。首先在环状烃上引入目标基团，行合成。首先在环状烃上引入目标基团，之后进行脱氢芳化。这样之后进行脱氢芳化。这样“舍近求远舍近求远”自自然是费力不讨好。然是费力不讨好。本讲稿第九十九页，共一百零五页于是，本文的
34、主人公之一于是，本文的主人公之一Heck变开始展示变开始展示他的他的“神来之笔神来之笔”了。他当时也就是无名了。他当时也就是无名小卒，从事的是冷门的过渡金属方面的研小卒，从事的是冷门的过渡金属方面的研究。有一天，他利用等量的究。有一天，他利用等量的PdX2与有机汞与有机汞试剂催化烯烃与卤代烃的偶联反应。反应试剂催化烯烃与卤代烃的偶联反应。反应时通过二价时通过二价Pd与有机汞进行金属交换，从与有机汞进行金属交换，从而形成而形成Pd插入的卤代烃中间体，再与烯烃插入的卤代烃中间体，再与烯烃进行偶联进行偶联.本讲稿第一百页，共一百零五页这种以有机汞为前体的这种以有机汞为前体的Heck反应在室温下反应在
35、室温下即可顺利进行，而且需要含有不饱和官能即可顺利进行，而且需要含有不饱和官能团的化合物如烯烃、羰基化学物等均可通团的化合物如烯烃、羰基化学物等均可通过过Pd的参与而进行的参与而进行C-C偶联。当然，从反偶联。当然，从反应式我们也可以看到上述发现的不足：应式我们也可以看到上述发现的不足：1）采用了毒性高并且昂贵的有机汞试剂；采用了毒性高并且昂贵的有机汞试剂；2）需要当量的贵金属需要当量的贵金属Pd（+2），所以往往需），所以往往需要加入要加入CuCl2重新氧化反应过程中形成的重新氧化反应过程中形成的Pd（0）以满足）以满足Pd的催化用量。由于上述的催化用量。由于上述缺点的存在，影响了这类反应的
36、推广缺点的存在，影响了这类反应的推广。本讲稿第一百零一页，共一百零五页直到1968年，P.Titton与J.E.Mckeon发现Pd（0）的膦配体与卤代芳烃氧化加成可以形成Ar-Pd(L2)-X配合物。受这一发现的启发，Heck与Mizoroki几乎同时发现了催化量Pd催化烯烃的芳基化反应,也就是现在被广泛使用的Mizoroki-Heck反应了。本讲稿第一百零二页，共一百零五页Mizoroki-Heck的发现一开始并没有产生轰的发现一开始并没有产生轰动性效应。但是随着时间的推移，人们开动性效应。但是随着时间的推移，人们开始主要到它的威力，渐渐的它开始成为有始主要到它的威力，渐渐的它开始成为有机
37、工作者的宠儿。它极大地推动了有机合机工作者的宠儿。它极大地推动了有机合成的发展，很多以前无法打通的路线也随成的发展，很多以前无法打通的路线也随着这个反应的横空出世而变的豁然开朗。着这个反应的横空出世而变的豁然开朗。Mizoroki在作出上述划时代工作九年之后，在作出上述划时代工作九年之后，变因为身患胰腺癌而去世了变因为身患胰腺癌而去世了.本讲稿第一百零三页，共一百零五页相比于之前的相比于之前的Mizoroki-Heck反应，反应，Suzuki的改进拓宽的改进拓宽了了Pd催化剂的使用范围。相对于其他各种金属有机试催化剂的使用范围。相对于其他各种金属有机试剂，有机硼试剂有许多优点：首先可以和许多官
38、能团剂，有机硼试剂有许多优点：首先可以和许多官能团和谐相处；其次其副产物毒性低，且容易进行分离；和谐相处；其次其副产物毒性低，且容易进行分离；另外，许多硼试剂易于合成，对热、空气、水等稳定另外，许多硼试剂易于合成，对热、空气、水等稳定性好、容易操作。性好、容易操作。而对于而对于NegishiCoupling呢，则是利用有机锌试剂和呢，则是利用有机锌试剂和卤代芳香烃的偶联来增长碳链。这个反应使用的锌试卤代芳香烃的偶联来增长碳链。这个反应使用的锌试剂有非常多的官能团和衍生物可以选择，甚至可以进剂有非常多的官能团和衍生物可以选择，甚至可以进行原位（行原位（insitu）合成。对于多种官能团的兼容性）
39、合成。对于多种官能团的兼容性也很好，并且反应条件温和，选择性和产率都很好。也很好，并且反应条件温和，选择性和产率都很好。不足就是，锌试剂对水敏感，使用范围受到限制。不足就是，锌试剂对水敏感，使用范围受到限制。本讲稿第一百零四页，共一百零五页从以上简单介绍我们也可以看到，从以上简单介绍我们也可以看到，Suzuki和和Negishi的的工作有是对工作有是对Heck的发展，而且二人都在自己领域做的发展，而且二人都在自己领域做出了开创性贡献，因而三人共同获得此次化学奖。出了开创性贡献，因而三人共同获得此次化学奖。三位前辈都已迈入垂暮之年，但是基于三位前辈都已迈入垂暮之年，但是基于Heck反应的反应的C-C偶联这个领域却依然充满生机和活力。特别是偶联这个领域却依然充满生机和活力。特别是随着纳米技术的发展，借助新的催化材料，有机催随着纳米技术的发展，借助新的催化材料，有机催化的研究理念正在发生着微妙的变化。前方的道路化的研究理念正在发生着微妙的变化。前方的道路虽然扑朔迷离，但是，这种神秘感促使着我们不断虽然扑朔迷离，但是，这种神秘感促使着我们不断向前，向前。向前，向前。本讲稿第一百零五页，共一百零五页