三齒氮配體的合成以及在Suzuki偶聯(lián)中的應(yīng)用(共26頁(yè))

1、四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 三齒氮配體的合成以及在Suzuki偶聯(lián)中的應(yīng)用 PAGE 26 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc263630829 摘要(zhiyo) PAGEREF _Toc263630829 h 4 HYPERLINK l _Toc263630830 Abstract PAGEREF _Toc263630830 h 5 HYPERLINK l _Toc263630831 第一章 緒論(xln) PAGEREF _Toc263630831 h 6 HYPERLINK l _Toc263630832 1.1前言(qin yn) PAGEREF _Toc26

2、3630832 h 6 HYPERLINK l _Toc263630833 1.2 Suzuki反應(yīng) PAGEREF _Toc263630833 h 6 HYPERLINK l _Toc263630834 1.2.1 Suzuki反應(yīng)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc263630834 h 6 HYPERLINK l _Toc263630835 1.2.2 Suzuki反應(yīng)的定義以及機(jī)理 PAGEREF _Toc263630835 h 7 HYPERLINK l _Toc263630836 1.2.3 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的常見(jiàn)配體 PAGEREF _Toc263630836 h 9 HYPERL

3、INK l _Toc263630837 膦配體 PAGEREF _Toc263630837 h 9 HYPERLINK l _Toc263630838 碳配體 PAGEREF _Toc263630838 h 11 HYPERLINK l _Toc263630839 1.3課題的提出 PAGEREF _Toc263630839 h 12 HYPERLINK l _Toc263630840 第二章 實(shí)驗(yàn)部分 PAGEREF _Toc263630840 h 15 HYPERLINK l _Toc263630841 2.1 儀器 PAGEREF _Toc263630841 h 15 HYPERLINK

4、 l _Toc263630842 2.2 試劑與藥品 PAGEREF _Toc263630842 h 15 HYPERLINK l _Toc263630843 2.3 配體的合成 PAGEREF _Toc263630843 h 17 HYPERLINK l _Toc263630844 2.3.1 吡啶-2,6-二甲酸的合成 PAGEREF _Toc263630844 h 17 HYPERLINK l _Toc263630845 2.3.2 吡啶-2,6-二甲酸乙酯的合成 PAGEREF _Toc263630845 h 17 HYPERLINK l _Toc263630846 2.3.3 2,6

5、-二苯甲酰乙酰吡啶的合成 PAGEREF _Toc263630846 h 17 HYPERLINK l _Toc263630847 2.3.4 2,6-二【（3-吡唑基）-5-苯基】吡啶(L2)的合成 PAGEREF _Toc263630847 h 18 HYPERLINK l _Toc263630848 2.3.5 2,6-二【（3-吡唑基）-3,5-二苯基】吡啶（L3）的合成 PAGEREF _Toc263630848 h 18 HYPERLINK l _Toc263630849 2.4 含Pd金屬配合物的制備 PAGEREF _Toc263630849 h 18 HYPERLINK l

6、_Toc263630850 2.4.1 PdCl2L2的制備 PAGEREF _Toc263630850 h 18 HYPERLINK l _Toc263630851 2.4.2 PdCl2L3的制備(zhbi) PAGEREF _Toc263630851 h 18 HYPERLINK l _Toc263630852 2.5 Suzuki反應(yīng)(fnyng) PAGEREF _Toc263630852 h 19 HYPERLINK l _Toc263630853 第三章 結(jié)果(ji gu)與討論 PAGEREF _Toc263630853 h 20 HYPERLINK l _Toc2636308

7、54 3.1 L2以及L3的選擇 PAGEREF _Toc263630854 h 20 HYPERLINK l _Toc263630855 3.3溶劑對(duì)反應(yīng)的影響 PAGEREF _Toc263630855 h 22 HYPERLINK l _Toc263630856 3.4 添加劑TBAB對(duì)反應(yīng)的影響 PAGEREF _Toc263630856 h 23 HYPERLINK l _Toc263630857 3.5芳鹵對(duì)反應(yīng)的影響 PAGEREF _Toc263630857 h 23 HYPERLINK l _Toc263630858 第四章 全文總結(jié) PAGEREF _Toc26363085

8、8 h 24 HYPERLINK l _Toc263630859 第五章 參 考 文 獻(xiàn) PAGEREF _Toc263630859 h 26三齒氮配體的合成(hchng)以及在Suzuki偶聯(lián)中的應(yīng)用專(zhuān)業(yè)(zhuny) 無(wú)機(jī)化學(xué)(huxu)學(xué)生 齊瀟 指導(dǎo)老師 李瑞祥摘要 在本文中介紹了2,6-二【（3-吡唑基）-5-苯基】吡啶(L2)和2,6-二【（3-吡唑基）-3,5-二苯基】吡啶（L3）配體的合成以及PdCl2L2和PdCl2L3配合物的合成。分別研究了L2配體和L3在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的中催化效果。其中L3配體有著顯著的催化效果而L2的效果不是很好，因此在后期的試驗(yàn)中著重考察了L3

9、配體的催化效果。在苯硼酸為底物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中，測(cè)試了氮配體L3、堿溶劑、底物等因素的影響。在使用不同堿時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明不同底物需要的堿強(qiáng)度不同，堿性太弱或太強(qiáng)都不利于反應(yīng)。測(cè)試各種不同溶劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)溶劑對(duì)反應(yīng)也有很大影響。異丙醇為溶劑的催化體系效果最好。通過(guò)拓展底物，發(fā)現(xiàn)催化劑對(duì)不同底物，發(fā)現(xiàn)催化劑對(duì)不同的底物都有很好的催化效果.關(guān)鍵詞Suzuki反應(yīng)；鈀催化；三齒氮配體；鹵代烴Tridentate nitrogen ligands and the application in Suzuki coupling reactionMajor : inorganic chemistryAppli

10、cant: Qi Xiao Advisor: Prof. Li RuixiangAbstract:In this article introduces the synthesis of 2,6-bis(5-phenyl-4H-pyrazol-3-yl)pyridine (L2) and 2,6-bis(1,5-diphenyl-1H-pyrazol-3-yl)pyridine （L3）and PdCl2 L2 and PdCl2 L3 complexes. The catalytic effects of each of the L2 and L3 ligands in the Suzuki

11、coupling reaction have been studied. L3 ligand has a significant catalytic effect and the effect of L2 is not quite good, so in later experiments study was focused on the catalytic effects of ligand L3. Using phenylboronic acid as the substrate for Suzuki coupling reaction, we tested ligands L3, alk

12、aline solvent, substrate and other factors. Using different base, the results show that different substrates require different strength of alkali, alkaline too weak or too strong are not conducive to the reaction. Having tested a variety of different solvents, we found that solvent effects have a si

13、gnificant impact on the response. When explored effects of solvents, we found the yield with isopropanol was the best. After applying other substrates to the reaction, we found the catalyst had a good effect on these substrates.Keywords:Suzuki coupling reaction ，Palladium, Tridentate nitrogen ligand

14、s, Aryl halide 緒論(xln)1.1前言(qin yn)隨著時(shí)代(shdi)的變遷，人類(lèi)不得不面臨的種種問(wèn)題：資源匱乏、糧食短缺、疾病肆虐使得人們不得不發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造新能源、新材料、新藥物,化學(xué)作為一門(mén)中心學(xué)科扮演著越來(lái)越重要的角色。而對(duì)眾多新物質(zhì)的需求又促使有機(jī)合成重要性提高，在有機(jī)合成中，聯(lián)芳烴的構(gòu)建無(wú)疑是無(wú)可替代的。眾所周知，Suzuki反應(yīng)在現(xiàn)代有機(jī)合成中是一個(gè)非常重要的反應(yīng)。Suzuki反應(yīng)使有機(jī)硼化物和鹵代烴在溫和的條件發(fā)發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)生成不對(duì)稱(chēng)聯(lián)芳烴。為聯(lián)芳烴的合成開(kāi)啟了一個(gè)新的領(lǐng)域。Suzuki和Miyaura于1981年將苯硼酸作為親核試劑發(fā)現(xiàn)了這個(gè)反應(yīng)，引入到與鹵代代

15、化合物的C-C交叉偶聯(lián)反應(yīng)中后發(fā)現(xiàn)1。其后，越來(lái)越多的化學(xué)家們進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展了大量的相關(guān)研究。后來(lái)，Suzuki在這個(gè)反應(yīng)中添加了膦配體，得到了很好的選擇性和轉(zhuǎn)化率。隨著30年的發(fā)展，膦配體得到了極大的發(fā)展的同時(shí)也發(fā)現(xiàn)很多了很多其他類(lèi)型的配體，如碳配體、氮配體、硫配體等。由于氮配體的活性不如膦配體那么強(qiáng)，但是氮配體有著對(duì)于空氣以及水的穩(wěn)定性，因此氮配體還是存在著很大的研究必要以及研究空間。1.2 Suzuki反應(yīng)1.2.1 Suzuki反應(yīng)簡(jiǎn)介在鈀催化下由鹵代芳基化進(jìn)一步產(chǎn)生C-C鍵的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，在現(xiàn)代有機(jī)合成中占有無(wú)可取代的地位。由于Suzuki偶聯(lián)在底物種類(lèi)、反應(yīng)條件、催化劑類(lèi)

16、型等很多方面有較大的選擇余地，而且結(jié)果也很好，以致短短30年Suzuki偶聯(lián)已成為有機(jī)合成焦點(diǎn)。Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)又稱(chēng)為Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)Suzuki和Miyaura于1981年將苯硼酸作為親核試劑，引入到與溴代化合物的C-C交叉偶聯(lián)反應(yīng)中后發(fā)現(xiàn)的。早期的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)是在催化劑Pd(PPh3)4的存在下，以Na2CO3為堿和苯為溶劑可以順利得到偶聯(lián)產(chǎn)物。短短的30年中，Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)得到了很快的發(fā)展，配體也得到了不斷的推陳出新。從最初的PPh3到無(wú)膦的卡賓配體，種類(lèi)繁多。其中比較常用的按其參與配合原子不同將其分為磷配體碳配體氮配體。作為底物的硼酸(pn sun

17、)衍生物相對(duì)于其他有機(jī)金屬化合物具有對(duì)熱、空氣、水分不敏感而且還有廉價(jià)易得、低毒以及副產(chǎn)品易于分離等眾多優(yōu)點(diǎn)。但是通常需要通過(guò)格氏試劑或有機(jī)鋰試劑與三烷基硼酸酯的反應(yīng)來(lái)完成。（式一和式二） 。這一制備過(guò)程成為有機(jī)硼化合物作為親核試劑參與交叉(jioch)偶聯(lián)反應(yīng)的最主要因素2。同時(shí)很多硼酸衍生物的提純都比較困難。這也是為什么Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)在一些對(duì)于純度要求(yoqi)較高的應(yīng)用領(lǐng)域中存在局限性的原因2。式一式二 1.2.2 Suzuki反應(yīng)的定義以及機(jī)理Suzuki反應(yīng)是指在Pd催化下的有機(jī)硼化物參與的C-C交叉偶聯(lián)反應(yīng)，通式如下目前被人們廣泛接受的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理(j l)是

18、一個(gè)三步歷程的催化循環(huán)3: (1) 氧化(ynghu)加成；(2) 轉(zhuǎn)移金屬化； (3) 還原消去。如圖一所示： 首先，活性催化劑LnPd（0）與親電試劑RX發(fā)生氧化加成，生成過(guò)渡態(tài)化合物1，該步驟往往是整個(gè)偶聯(lián)反應(yīng)的決速步驟，然后，在有機(jī)(yuj)硼化物再見(jiàn)的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)閹ж?fù)電荷的R1BY3-,在與1發(fā)生轉(zhuǎn)移金屬化作用，生成X-BY3-和過(guò)渡態(tài)化合物2。最后經(jīng)過(guò)還原消去歷程生成產(chǎn)物R-R1。對(duì)活性催化劑LnPd(0)的研究表明4:在一些反應(yīng)中真正發(fā)揮催化作用的可能是單配位化合物L(fēng)Pd（0）。圖一 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理（1） 還原消去 氧化加成 轉(zhuǎn)金屬化Suzuki通過(guò)對(duì)于鹵代烯烴與有機(jī)硼

19、化物偶聯(lián)反應(yīng)的研究又提出了一種新的催化循環(huán)理論（圖二）5。其不同之處在于：在氧化加成歷程中，堿R2O-參與了催化劑的配合，生成中間體3。3在轉(zhuǎn)移金屬化歷程中與R1B(OR2-)-發(fā)生配合交換后，才生成中間體2。目前為止，機(jī)理1中所涉及的中間體已經(jīng)得到檢測(cè)和確認(rèn)，但機(jī)理（2）尚未得到進(jìn)一步證實(shí)圖二 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理（2）1.2.3 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)(fnyng)的常見(jiàn)配體在Suzuki的發(fā)展過(guò)程(guchng)中，配體不斷的推陳出新。從最早的PPh3到無(wú)膦的卡賓配體。常見(jiàn)的配體通常按配體重參與配合(pih)的原子不同而將其分為膦配體、氮配體、碳配體、氮配體以及硫配體。 膦配體膦配體又

20、分為單齒膦配體、雙齒膦配體、多齒膦配體。其中單齒膦配體是配體結(jié)構(gòu)中最為豐富多樣的一類(lèi)，PPh3是最早和最廣泛的應(yīng)用于Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的單齒膦配體6-8。在這一配體的基礎(chǔ)上，F(xiàn)u等人改變了磷上的取代基后又提出了PCy3、P（t-Bu）3和 P（t-Bu）3等單齒膦配體。由于這些烷基取代的配體具有更好的富電性和更大的空間位阻，他們?cè)谝恍┗钚暂^低的底物參與的反應(yīng)中表現(xiàn)出相當(dāng)優(yōu)秀的催化活性?，F(xiàn)在，P（t-Bu）3已經(jīng)成為繼PPh3之后應(yīng)用最為廣泛的單齒膦配體。此外Beller9還將烷氧基引入膦化物中，這一結(jié)構(gòu)對(duì)于氯苯的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)具有良好的催化活性。其他的單齒磷配體還有如Guram提出的P

21、(t-Bu)2(p-NMe2-Ph)10、,Beller提出的含有吡咯機(jī)構(gòu)的PAP配體11等等。在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中常見(jiàn)的含膦雙齒配體有P-P、P-C、P-O、P-N和P-S等類(lèi)型，期中P-P類(lèi)型的雙齒化合物相對(duì)于其他幾種配體形式又有著較多的形式。最常用的雙齒配體是二茂鐵類(lèi)配體DPPF，他在和鈀催化劑前軀體配合之后不但可以順利催化完成各類(lèi)硼化物親核試劑的偶聯(lián)反應(yīng)，對(duì)不同的親電試劑也有很好的催化活性12。而由Santelli13提出的一種四齒膦配體Tedicyp（式三）這一配體則是典型的多齒膦配體。 式三圖三 常見(jiàn)(chn jin)膦配體 碳配體根據(jù)金屬鈀成鍵形式的不同，碳配體可以大致(dz

22、h)分為兩類(lèi)：一類(lèi)是以碳原子上未成鍵電子配合的卡賓配體，另一類(lèi)則是以-鍵配合的各類(lèi)烯烴化合物。由于卡賓可以和金屬形成穩(wěn)定的配合機(jī)構(gòu)，從而有效奧德降低了配體的用量，而這也正是這一類(lèi)配體相對(duì)于其他很多膦配體的最大優(yōu)勢(shì)所在14。這一類(lèi)配體最早被Herrmann應(yīng)用(yngyng)于Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)15中。早期的的研究(ynji)中，卡賓配體參與的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)需要較高的反應(yīng)溫度以及反應(yīng)時(shí)間15。自從Nolan16、Song17等人提出IPr型卡賓配體之后，由卡賓配體參與的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)也可以在室溫下進(jìn)行。另一類(lèi)碳配體多試試雙烯烴化合物，常見(jiàn)的包括COD和dba等。這類(lèi)碳配體通常對(duì)于氯

23、代芳香化合物和-OFT取代芳香烴化合物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)否具有較好的催化活性。圖三 碳配體示例 氮配體用于Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的氮配體多是一些胺類(lèi)、亞胺類(lèi)和含氮雜環(huán)化合物，其中包括單齒、雙齒、和三齒配體（圖三）。單齒配體中有Boykin18提出的N-環(huán)己基哌咯和Gossage19提出的含一個(gè)唑啉結(jié)構(gòu)的磷化合物等。而雙齒氮配體則包含了由Boykin提出的含雙唑啉結(jié)構(gòu)的化合物等。而三齒氮配體比較有代表性的則是由Grade19提出的含兩個(gè)唑啉結(jié)構(gòu)的吡咯衍生物，其結(jié)構(gòu)中的氮原子都參與了催化劑前軀體的配合。是一種可以有效催化完成溴代芳香化合物與苯硼酸的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的配合物。圖三 常見(jiàn)(chn

24、 jin)氮配體1.3課題(kt)的提出當(dāng)今(dngjn)Suzuki反應(yīng)(fnyng)的研究已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)展，但Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的機(jī)理仍不完善。膦配體所表現(xiàn)出來(lái)的高活性以及優(yōu)異的選擇性導(dǎo)致其成為研究的熱門(mén)。同時(shí)其他配體如氮配體的報(bào)道則相對(duì)較少。但是，膦配體在進(jìn)行催化Suzuki反應(yīng)時(shí)所需要的嚴(yán)格的反應(yīng)條件以及制備時(shí)的高難度使得膦配體很難得到廣泛的應(yīng)用。因此，研究發(fā)現(xiàn)一種易于制備，催化反應(yīng)時(shí)所需反應(yīng)條件較為溫和的配體便成了我們關(guān)注的焦點(diǎn)。我們發(fā)現(xiàn)氮配體不怕氧化，制備簡(jiǎn)單，使用方便。同時(shí)從多齒膦配體具有很好的穩(wěn)定鈀的特點(diǎn)可以推斷多齒氮配體也應(yīng)該具有較好的穩(wěn)定性，而我所選用的三齒氮配體也應(yīng)

25、該具有與鈀穩(wěn)定的配位的配位形式。圖五 L2、L3的合成路線圖五 L2、L3以及(yj)其相應(yīng)配體的結(jié)構(gòu)(jigu) 實(shí)驗(yàn)(shyn)部分2.1 儀器(yq)GC-920(ALLTECHTM,EC-1TM,30*0.32mm,0.25um)氣相色譜儀；2.2 試劑(shj)與藥品N,N-二甲基甲酰胺(DMF)（分析純）乙醇 （分析純）2,6-二甲基吡啶（分析純）濃硫酸（98%，分析純）乙酰氯（分析純）石油醚（分析純） 乙酸乙酯（分析純） 對(duì)氯苯乙酮（分析純） 對(duì)氯苯甲醚（分析純） 對(duì)溴苯甲醚（分析純） 間溴苯乙酮（分析純） 對(duì)溴苯乙酮（分析純） 對(duì)三氟甲基溴苯（分析純） 對(duì)三氟甲基氯苯（分析純）

26、 溴苯（分析純） NH2NH2（分析純）C6H5NHNH2（分析純） THF（分析純）甲醇（分析純）金屬鈉 KMNO4 2.3 配體的合成(hchng)2.3.1 吡啶(bdng)-2,6-二甲酸的合成將21.3g KMnO4加入(jir)到500ml 三頸瓶中，然后加入200ml H2O，攪拌并升溫至80使KMnO4完全溶解。向KMnO4溶液中滴加2,6-二甲基吡啶（6.68g，7.26ml）后逐漸升溫至100。反應(yīng)約1.5h至KMnO4紫色消失后，降溫至80。分次加入第二批KMnO4（21.3g）后補(bǔ)加80ml水，再升溫至100。反應(yīng)約2h至KMnO4紫色再次完全消失后停止反應(yīng)降溫至室溫。

27、用玻沙漏斗過(guò)濾出去MnO2得無(wú)色溶液。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至約60ml，把濃硫酸（98%，7.48ml）用20mlH2O稀釋。緩慢滴加倒?jié)饪s后的溶液中析出白色沉淀。過(guò)濾，用少量蒸餾水洗滌后得到白色固體在100干燥備用（8.42g，產(chǎn)率 80.8%）。2.3.2 吡啶-2,6-二甲酸乙酯的合成在裝有攪拌器，冷凝管，干燥管的100ml兩頸燒瓶中加入60ml無(wú)水乙醇（用無(wú)水MgSO4干燥）和5.2g吡啶-2,6-二甲酸。邊攪拌邊緩慢滴加乙酰氯（0.05mol，3.6ml）。水浴控制溫度35反應(yīng)24h。用石油醚：乙酸乙酯=3:2作展開(kāi)劑，TLC監(jiān)測(cè)。反應(yīng)完全后嗎，先用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇。剩余的粘稠液體中加40mlH

28、2O，再加入Na3CO3調(diào)至中性。用乙醚萃取，合并萃取液，濃縮后放入冷凍室，冷卻后開(kāi)始析出白色晶體，過(guò)濾用少量冷乙醇洗滌。放入瓶中干燥備用（4.46g，產(chǎn)率71.9%）。2.3.3 2,6-二苯甲酰乙酰吡啶的合成在裝有攪拌器，冷凝管的250ml三頸燒瓶中，依次加入THF，吡啶-2,6-二甲酸乙酯（0.02mol，4.46g）和新切的金屬鈉薄片（0.08mol，1.84g）。前期反應(yīng)控制在2025，充分?jǐn)嚢?0min后，開(kāi)始緩慢滴加一定量的THF與苯乙酮的（0.08mol，9.35ml）混合液。滴加完后繼續(xù)恒溫?cái)嚢?0min。然后加熱升溫至45，反應(yīng)2h。反應(yīng)完成后，向體系中緩慢加入2mol/L

29、的稀HCl，并不斷攪拌。用稀HCl酸化至pH=5.再用CH2Cl3萃取幾次，收集萃取液。濃縮后得黃色針狀固體（5.66g，產(chǎn)率76.2%）。2.3.4 2,6-二【（3-吡唑基）-5-苯基(bn j)】吡啶(L2)的合成(hchng)在裝有磁力攪拌，回流(hu li)冷凝管和干燥管的50ml三頸燒瓶中加入0.72g（2mmol）2,6-二苯甲酰乙酰吡啶，滴加20ml冰醋酸，室溫下滴加約4mmolNH2NH2與15ml冰醋酸的配置的混合溶液，滴加完畢后，升溫至61，TLC檢測(cè)，4h后冷卻至室溫。向溶液中緩慢滴加少量蒸餾水，震蕩，有白色針狀晶體析出，過(guò)濾晾干。測(cè)得熔點(diǎn)為162。2.3.5 2,6-

30、二【（3-吡唑基）-3,5-二苯基】吡啶（L3）的合成在裝有磁力攪拌，回流冷凝管和干燥管的50ml三頸燒瓶中加入0.72g（2mmol）2,6-二苯甲酰乙酰吡啶，滴加20ml冰醋酸，室溫下滴加約4mmolC6H5NHNH2與15ml冰醋酸的混合溶液，滴加完畢后，升溫至61，TLC檢測(cè)，4h后冷卻至室溫。向溶液中緩慢滴加少量蒸餾水，震蕩，有白色針狀晶體析出，過(guò)濾晾干。測(cè)得熔點(diǎn)為2322.4 含Pd金屬配合物的制備2.4.1 PdCl2L2的制備在裝有攪拌器，冷凝回流裝置的100ml兩頸燒瓶中加入L20.3149g,PdCl20.15g后，用氮?dú)庵脫Q去空氣后，用針筒注射入經(jīng)過(guò)除氧除水處理的甲醇45

31、ml。升溫至65，反應(yīng)24小時(shí)后，降溫靜置生成黃色沉淀。待沉淀完全后用雙頭針導(dǎo)出溶劑再用經(jīng)過(guò)除水除氧處理的甲醇沖洗兩遍，真空蒸干溶劑，得到黃色針狀晶體（0.3589g，產(chǎn)率77.2%）。2.4.2 PdCl2L3的制備在裝有攪拌器，冷凝回流裝置的100ml兩頸燒瓶中加入L30.2341g,PdCl20.09g后，用氮?dú)庵脫Q去空氣后，用針筒注射入經(jīng)過(guò)除氧除水處理的甲醇30ml。升溫至65，反應(yīng)24小時(shí)后，降溫靜置生成黃色沉淀。待沉淀完全后用雙頭針導(dǎo)出溶劑再用經(jīng)過(guò)除水除氧處理的甲醇沖洗兩遍，真空蒸干溶劑，得到黃色針狀晶體（0.2551g，產(chǎn)率82.1%）。2.5 Suzuki反應(yīng)(fnyng)將堿

32、，底物(d w)，苯硼酸，催化劑依次加入一個(gè)帶有攪拌子的干燥(gnzo)反應(yīng)管中。加入3 mL 溶劑。根據(jù)溶劑不同在相應(yīng)溫度下反應(yīng)若干小時(shí)。反應(yīng)過(guò)程中在不同時(shí)間段中取樣。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻到室溫，依次加入水，乙酸乙酯萃取，取有機(jī)層進(jìn)行氣相色譜分析。 結(jié)果(ji gu)與討論3.1 L2以及(yj)L3的選擇(xunz)表1 L2以及L3的選擇Entry SolventCatalystBase Conv.( % ) 1ethanolL2PdCl2NaOH13.02Na2CO3trace3L3PdCl2NaOH98.545678isopropanolL2PdCl2L3PdCl2Na2CO3NaOHN

33、a2CO3NaOHNa2CO360.313.5Trace98.177.7Reaction condition: substrate/catalyst=104，1-bromo-4-methoxybenzene 1 mmol, phenylboronic acid 1.5 mmol, Base 2 mmol, solvent(3 mL), reaction temperature alcohl 70；isopropanol 82，reaction time 1h, yield analyzed by GC, , 通過(guò)對(duì)于兩種配體在相同溶液以及堿中的測(cè)試，可以發(fā)現(xiàn)L3的催化活性要顯著地比L2強(qiáng)，L2

34、幾乎表現(xiàn)不出活性。因此，以下的實(shí)驗(yàn)皆采用L3PdCl2作為催化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3.2堿對(duì)反應(yīng)的影響表2 堿對(duì)反應(yīng)的影響EntrySolvent BaseConv.(%)123456789ethanolisopropanolethonl：water=1:1KOHK3PO4K3CO3KOHK3PO4K3CO3KOHK3PO4K3CO398.581.463.398.173.977.7100100100Reaction condition: substrate/catalyst=104,1-bromo-4-methoxybenzene 1 mmol, phenylboronic acid 1.5 mmol

35、, Base 2 mmol, solvent(3 mL), reaction temperature ethanol 70；isopropanol 82,reaction time 1h, yield analyzed by GC,.EntrySolventBaseConv.(%)123isopropanolpropan-2-olKOHK3PO425.073.719.6Reaction condition: 1-chloro-4-(trifluoromethyl)benzene 1 mmol, phenylboronic acid 1.5 mmol, Base 2 mmol, solvent

36、3 mL, reaction temperature isopropanol 82,reaction time 9h, yield analyzed by GLC, substrate/catalyst=103,.根據(jù)上面兩表可以看出，對(duì)于Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，較強(qiáng)的無(wú)機(jī)(wj)堿更有利于反應(yīng)的進(jìn)行。而如果堿性過(guò)強(qiáng)的有機(jī)堿反而不利于反應(yīng)的進(jìn)行。其原因可能是堿性太弱不利于催化劑前體的生成，而如果堿性太強(qiáng)則使得催化劑迅速(xn s)失活。因此我們選用堿性適中的無(wú)機(jī)堿。因此(ync)，在下面試驗(yàn)中選用KOH作為最適堿。3.3溶劑對(duì)反應(yīng)的影響表3 溶劑反應(yīng)的影響EntrySubstrateSolven

37、t Reaction temperature/S/CReaction timeConv.(%)1234*5*6*7*EthanolIsopropanolethonl：water=1:1IsopropanolIsopropanolethonl：water=1:1Isopropanol7082828282828210420050050010001h20206398.598.110041.983.0Trace97.5Reaction condition: substrate 1mmol, phenylboronic acid 1.5 mmol, Base KOH 2 mmol, , solvent

38、3 mL, NUM* with TBAB in it, yield analyzed by GC, 從表中可以看出在催化溴代芳烴的時(shí)候醇類(lèi)溶劑(rngj)的效果相差不大，而在催化氯代芳烴的時(shí)候異丙醇的效果要明顯好于其他溶劑，因此，選用異丙醇作為溶劑。3.4 添加劑TBAB對(duì)反應(yīng)(fnyng)的影響表4 添加劑TBAB對(duì)反應(yīng)(fnyng)的影響EntryConv.(%)12*97.063,5Reaction condition: 1-chloro-4-(trifluoromethyl)benzene 1mmol phenylboronic acid 1.5 mmol ，Base 2 mmol,

39、isopropanol 3 mL, reaction temperature 82， yield analyzed by GLC,.TBAB 2mmol. *without TBAB，reaction time 3h, substrate/catalyst=1000從數(shù)據(jù)中可以看出，在添加(tin ji)了季銨鹽TBAB后，轉(zhuǎn)化率大幅度上升。其原因因?yàn)門(mén)BAB可以穩(wěn)定催化劑與反應(yīng)底物配合所形成的過(guò)渡態(tài)化合物，從而起到抑制副反應(yīng)和提高產(chǎn)率的效果。3.5芳鹵對(duì)反應(yīng)的影響隨后，在優(yōu)化后的條件下（溫度82，堿KOH，溶劑為異丙醇，使用添加劑TBAB），我們測(cè)試了不同芳鹵與苯硼酸的反應(yīng)活性（如表5）。表

40、5 不同芳鹵的Suzuki反應(yīng)EntrySubstrateSubstrate/catalystReaction time /hYield(%)12345678910450020010001 203h98.110093.699.899.099.783.041.95970Reaction condition: substrate 1mmol phenylboronic acid 1.5 mmol ，Base 2 mmol, isopropanol 3 mL, reaction temperature 82， yield analyzed by GLC,.TBAB 2mmol. 由上表(shn bi

41、o)5中1-3可以(ky)看出，溴苯取得(qd)了非常好的轉(zhuǎn)化率。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明芳基上鹵素取代活性在元素周期表中由上至下活性越來(lái)越高，即活性-I-Br-Cl。這是由于隨著周期數(shù)的增加原子半徑越來(lái)越大，從而使得鍵能大小順序C-ClC-BrC-I（C-Cl,C-Br,C-I鍵解離能分別是402,339,272kJ/mol），I離去較容易，其次是Br，Cl的離去最慢，導(dǎo)致反應(yīng)氯苯苯轉(zhuǎn)化率最高，氯苯的轉(zhuǎn)化率最低。有意思的是，我們使用芳氯為底物，得到了比較高轉(zhuǎn)化率。截止目前為止，氮配體對(duì)芳基氯底物并不是一個(gè)很成熟的催化劑，文獻(xiàn)報(bào)道轉(zhuǎn)化率雖然有的達(dá)到了100%，但是底物與催化劑的比例為普遍比較低，有的甚至只有1

42、0 6。之后，我們使用溴苯對(duì)位取代不同基團(tuán)來(lái)考查相同鹵代烴的電子效應(yīng)。我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察到當(dāng)溴苯對(duì)位取代是吸電基時(shí)有利于反應(yīng)，是供電基時(shí)不利于反應(yīng)。這可能是由于吸電基的存在使得C-X鍵得到削弱，C-X更易斷裂，從而更利于反應(yīng)。另外，我們也發(fā)現(xiàn)，很多配合物在完成這個(gè)氯代芳烴偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)，大都需要100及以上的反應(yīng)溫度。在100條件下以200、500乃至1000的底物/催化劑比例進(jìn)行氯代芳烴Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)還很少有報(bào)道。而我們最高得到了97.5的轉(zhuǎn)化率. 全文總結(jié)本文研究了分別以2,6-二【（3-吡唑基）-5-苯基】吡啶(L2) 和2,6-二【（3-吡唑基）-3,5-二苯基】吡啶（L3）為配體，在

43、PdCl2反應(yīng)生成的配合物催化苯硼酸與鹵代芳烴間的Suzuki反應(yīng)?？疾炝伺潴w結(jié)構(gòu)、反應(yīng)條件以及反應(yīng)底物對(duì)于Suzuki反應(yīng)的影響。成功的按照設(shè)計(jì)路線合成出了2,6-二【（3-吡唑基）-5-苯基】吡啶(L2) 和2,6-二【（3-吡唑基）-3,5-二苯基】吡啶（L3）并且以他們?yōu)榕潴w，與PdCl2反應(yīng)生成的配合物。以苯硼酸為底物，依次考察了堿、溶劑以及不同取代基團(tuán)的芳鹵對(duì)于Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的影響。我們不僅實(shí)現(xiàn)了以對(duì)于溴代芳烴的較高轉(zhuǎn)化，而且實(shí)現(xiàn)了以較低的溫度（82）、0.1mol%的催化劑使用量實(shí)現(xiàn)了對(duì)氯代芳烴的較好的轉(zhuǎn)化。 參 考 文 獻(xiàn)1Miyaura N.; Yanagi T.; Suzuki A.Synth.Commun.1981,11,5132Hassan J.; Sevignon M.; Gozzi C.; Scuhulz E.; Lemaire M.Chem.Rev.2002,102,13593Miyaura, N.; Suzuki A. Chem. Rev.1995.95.24574Littke A. F.; Dai C.; Fu G.C. J.Am.Chem.Soc.2000,122,40205Suzuki A.J.Organomet.Chem.1999,576,1476 (a)Zhang H;