【反應匯總】常見的鈀催化的偶聯反應

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圖片來源：https://cheminfographic.wordpress.com/2017/05/31/aryl-aryl-coupling/

1、

Suzuki反應（鈴木反應），也稱作Suzuki偶聯反應、Suzuki-Miyaura反應（鈴木－宮浦反應），是一個較新的有機偶聯反應，零價鈀配合物催化下，芳基或烯基硼酸或硼酸酯與氯、溴、碘代芳烴或烯烴發生交叉偶聯。該反應由鈴木章在1979年首先報道，在有機合成中的用途很廣，具強的底物適應性及官能團容忍性，常用于合成多烯烴、苯乙烯和聯苯的衍生物，從而應用于眾多天然產物、有機材料的合成中。鈴木章也憑借此貢獻與理查德·赫克、根岸英一共同獲得2010年諾貝爾化學獎。

鈀催化下芳基鹵代物和雙聯硼試劑反應制備芳基硼酸酯的反應。也被稱為Hosomi-Miyaura硼酸化反應。

3、

Buchwald–Hartwig芳胺化反應是非常常用的由芳基鹵代物或芳基磺酸酯制備芳胺的反應。此反應的主要特點是利用催化量的鈀和富電子配體進行催化反應。另外強堿（如叔丁醇鈉）對于催化循環是至關重要的。

4、

鈀催化下對烯烴進行烯基或芳基化的反應。另外不含β氫的鹵代烴（主要是鹵化芐）也可發生Heck反應，進行烷基化。

5、

芳香雜環作為受體的發生在分子內或分子間的Heck反應。

6、

芳基重氮鹽可以發生的反應最常見的就是Sandmeyer反應可以制備鹵代芳烴，芳基酚或芳基腈，另外就是Balz-Schiemann反應制備芳基氟化物，偶氮偶合反應制備偶氮二芳基類化合物。1995年Beller等人報道了利用重氮鹽作為底物進行Heck反應制備芳基烯基化物，這是一種很實用的制備芳基烯烴的反應，此類反應不需要膦催化劑和胺，條件溫和。

7、

Pd/Cu催化的芳鹵或烯基鹵代物和端基炔進行偶聯的反應。反應機理和Cadiot–Chodkiewicz偶聯與Castro-Stephens反應類似。Castro-Stephens反應是用化學當量的銅催化，而Sonogashira反應則用催化量的鈀和銅催化。

8、

Stille偶聯反應是指有機錫試劑和鹵代物或類鹵代物在鈀催化下進行CC鍵偶聯的反應。此反應對鹵代物的R基團限制較少。反應的條件比較多，另外正如下方介紹的鹵代物和有機錫試劑種類很多，互相進行偶聯，因此此反應可以合成的產物也很多。本反應的缺點就是，有機錫試劑毒性較大，而且其極性較小，在水中的溶解度很低。雖然有機錫試劑很穩定，但是由于與Stille偶聯幾乎相同的Suzuki 反應的發現，Suzuki 反應使用有機硼酸及其衍生物，使用方便并且沒有有機錫試劑的那些缺點，因此此反應的重要性迅速降低。

鈀催化下分子內的二芳基鹵代物利用二錫試劑進行交叉偶聯的反應。

此反應最早由Migita和Stille開發，利用酰氯進行制備酮。但是酰氯通常不穩定而且對于活性官能團不兼容，限制了其應用范圍。在上世紀80年代，在過渡金屬催化下有機鹵代烴和類鹵代烴進行羰基化偶聯反應制備酮的方法被開發出來。Pd(0)催化下，有機錫試劑，一氧化碳和有機親電試劑（芳基或烯基鹵代烴和芳基或烯基類鹵代烴）偶聯形成新的碳碳單鍵的反應，被稱為Stille羰基化偶聯反應。

9、

鈀催化下利用烯丙基化合物（如乙酸烯丙酯和烯丙基溴）對親核試劑（如活性亞甲基化合物，烯醇化合物，胺和酚）進行烯丙基化的反應。

10、

【Catellani, M.; Frignani, F.; Rangoni, A. Angew. Chem. Int. Ed. Engl.1997, 36,119–122.】

在降冰片烯(Norbornene)與Pd共同催化作用下，芳基碘化物先和降冰片烯進行，接著鄰位C-H活化進行烷基化或芳基化的反應，最后再和端基烯烴偶聯得到鄰位取代的烯基芳烴的反應。此反應是三組分偶聯反應。鄰位單取代的芳基碘化物作為底物則可以得到不同鄰位取代基的烯基芳烴。

11、

White催化劑是一種多用途的商業化催化劑。在其催化下可以高效地氧化相對惰性的C-H鍵形成新的C-O, C-N和C-C鍵。各種烯烴都可以進行分子內或分子間的C-H氧化，并具有很高的化學，區域和立體選擇性。

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利用一氧化碳能插入碳-金屬鍵這一特性，在偶聯反應中同時引入羰基，生成酯，酰胺，酮，醇等產物。在有機合成中是一個非常有效率的反應。常用于鈀催化偶聯反應。

我們知道一氧化碳很容易插入碳-金屬鍵之間。用鈀催化劑，有基鹵化物，一氧化碳，醇一起反應會生成酯。用胺代替其中的醇會得到酰胺，用氫源替代醇會得到醛，換成有機金屬試劑就會得到酮。

1978年，T. Saegusa課題組報道了在乙腈中硅基烯醇醚和亞化學計量的Pd(OAc)2和對苯醌室溫下反應得到相應的α,β-羰基化合物。酮轉化為相應的烯醇基硅烷，在鈀催化下將其區域選擇性氧化為α，β-不飽和酮的反應被稱為Saegusa氧化反應。

氯化鈀和氯化銅催化下烯烴氧化得到酮的反應，少數情況下可以氧化為醛。

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有機鋅化合物和硫代酸酯在鈀催化劑下偶聯得到酮的反應。此反應是Tohru Fukuyama在1998年發現【Tetrahedron Letters.39(20): 3189–3192】，是最新發現的經典鈀催化偶聯反應。此反應化學選擇性高，反應條件溫和，所用試劑低毒。由于有機鋅試劑反應活性較低，所以此反應有很好的官能團耐受度，酮，酯，硫醚，芳基溴，芳基氯和醛等此反應條件下都可以穩定存在。

Pd/C催化下利用三乙基硅烷還原硫代酸酯生成醛的反應。

Pd催化劑存在下，對無修飾的苯環進行的直接的烯烴化偶聯反應。也是催化C-H活化的一個例子。反應形式基本與Heck反應相當。

鈀催化下有機硅試劑和有機鹵代物或三氟甲磺酸酯進行交叉偶聯的反應。反應中常常加入一種氟化物（TASF、TBAF）或堿（如氫氧化鈉、碳酸鈉）的活化試劑，否則反應會很難進行。催化循環和Kumada偶聯類似。

硅上的取代基通常必須是雜原子或者苯基。如果是三烷基甲硅烷，則難以形成硅酸鹽中間體，所以偶聯反應較難進行。硅具有低毒性的優點，是一個很有潛力的反應。

余金權及其課題組1,7發現一些位置選擇性或立體選擇性的C-H活化反應，此類反應的特點是利用鈀催化并加入氧化劑，通常底物含有導向基團，另外加入一些優化的配體會增強選擇性和加快反應速率。

經典的 sp2 雜化C?H 活化：

經典的 sp2 雜化C?H 活化：

(匯總類)

20、

在鈀催化下通過導向基團（如吡啶和嘧啶）進行C-H位乙酰氧基化得反應

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在有機合成中常見的鈀催化偶聯反應有：Suzuki-Miyaura偶聯, Stille偶聯, Negishi偶聯, Kumada偶聯, Hiyama偶聯, Sonogashira偶聯, Heck反應, Buchwald-Hartwig反應等等。因此常見的鈀催化劑應用非常廣泛，雖然這些催化劑都已商業化，但對于大規模生產的反應，可以自己制備降低成本。

22、常用催化劑類

23、

鄰位含有脂肪胺的鹵代芳烴，烯基胺，烯基氮雜環丙胺等等和一氧化碳在Pd，Ru或Rh等催化劑催化下，進行插羰關環制備環酰胺的反應。

24、

2000年Libeskind和Srogl提出了一種在中性條件下，過渡金屬催化硫酯和硼酸進行偶聯得到酮的新方法。在化學計量的噻吩-2-羧酸亞銅（CuTC）和催化量的鈀催化下，硫代酸酯和芳基硼酸或烷基硼進行偶聯得到酮的反應被稱為Libeskind偶聯反應。此反應是非常重要的把羧酸及其衍生物轉化為酮的方法，此反應中硼酸或烷基硼為非堿性親核試劑，因此反應條件比更溫和。

25、

鈀催化下，乙酰氧甲基烯丙基硅烷和缺電子烯烴通過[2+3]環加成制備環戊烷的反應。

26、

鈀催化的C-O鍵形成反應條件和C-N形成反應（）類似。在Pd/富電子膦配體催化下，酚，伯醇和仲醇都可以和芳鹵或烯基鹵代物反應。分子內和分子間都可以進行。特殊情況下叔醇也可以進行此反應。

27、

手性惡唑啉膦配體PHOX（4）配位的鈀催化劑催化環狀β-酮烯丙酯酯，通過π-烯丙基中間體得到單一構型的α-烯丙基環酮的反應。

28、吲哚合成類

化學當量的Pd(II)催化劑氧化環化鏈烯基苯胺得到吲哚的反應。反應機理和Wacker氧化類似。

1991年，R.C. Larock首先報道了在鈀催化下由2-碘苯胺和取代炔烴關環合成吲哚的反應。在以后的幾年中Larock的團隊又對此反應的應用范圍進行了進一步的擴展。在鈀催化下，鄰碘苯胺和二取代炔烴進行雜環化合成2,3-二取代吲哚的反應被稱為Larock吲哚合成反應。

通過分子內的合成吲哚

DABCO作堿，在DMF中反應效果較好。

含有烯丙胺結構的鄰鹵代苯胺發生分子的Heck反應制備吲哚的反應。

29、

Kumada（交叉）偶聯反應（熊田偶聯；Kumada coupling），又稱Kumada-Corriu（交叉）偶聯反應，熊田-玉尾-Corriu偶聯反應(Kumada-Tamao-Corriu Cross Coupling)。是指烷基或芳基格氏試劑與芳鹵或乙烯基鹵，芳基三氟甲磺酸酯等等在鎳或鈀催化下的交叉偶聯反應。

30、

在鎳或鈀催化下有機鋅試劑和各種鹵代物或磺酸酯（芳基，烯基，炔基和酰基）進行交叉偶聯的反應。

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