应用Suzuki偶联反应学习Hammett方程的实验教学设计

介绍了一个有机化学综合创新实验——应用Suzuki偶联反应来学习Hammett方程的实验教学方案。通过探究不同取代基底物对Suzuki偶联反应速率的影响,进一步得出Hammett方程的关系曲线图,结果表明苯硼酸上的吸电子取代基使反应速率减慢,而给电子取代基会加快反应速率,探索了Suzuki偶联反应中转金属化过程对偶联反应的影响。在进行文献调研、实验设计、实验操作、结果分析和报告撰写的过程中,学生既能学习Suzuki偶联反应的基本原理,更重要的是理解Hammett方程的意义,激发学生对有机化学的科研兴趣,提升学生综合素质。     

浅谈国外“Suzuki-Miyaura金属偶联反应”的教学设计思路

Suzuki-Miyaura金属偶联反应是在零价钯配合物的催化下,芳基硼酸或硼酸酯与卤代芳烃发生交叉偶联的过程。该反应具有很强的底物适应性和官能团容忍性,广泛应用于众多天然产物与有机材料的合成。鉴于反应的重要性,近年来国外高校逐渐尝试将Suzuki-Miyaura反应引入到本科生的有机实验教学中。本文针对2000年后Journal of Chemical Education期刊中涉及的Suzuki-Miyaura反应,分别从反应条件、后处理和表征方法、实验拓展等多个方面进行了比较和归纳,并对其设计理念和教学特色进行了综述。     

Suzuki-Miyaura偶联反应机理研究进展

钯催化的Suzuki-Miyaura偶联反应是目前应用最广泛的合成方法之一.它以卤化物和有机硼化物作为原料,可以高效地构建碳碳键.有机硼化物不仅具有转金属活性,而且与其它主族金属有机试剂相比具有化学性质稳定、安全低毒及合成方法多样的特点. Suzuki-Miyaura偶联反应具有反应条件温和、转化高效和底物普适性广等突出优势,是合成化学研究者构建C—C键的优先选择,而且它已在工业合成领域中被广泛应用.Suzuki-Miyaura偶联反应的快速发展与广泛应用离不开机理研究的进步.近三十年里,诸多研究者设计并开展了细致的机理研究,揭示了Suzuki-Miyaura偶联反应中更多的反应规律. Suzuki-Miyaura偶联反应的催化循环由氧化加成、转金属与还原消除三个过程组成,依次综述了各过程相关机理的研究进展,并在最后简单介绍了无过渡金属参与和无碱参与的Suzuki-Miyaura偶联反应.     

金属催化下芳基磺酸酯偶联反应的研究进展

综述了金属催化下芳基磺酸酯作为底物参与形成碳—碳键、碳—氮键的偶联反应, 如Suzuki-Miyaura反应、Sonogashira反应等方面的研究进展.     

氯化钯在氟化四丁基铵中当场生成纳米钯：一种高效、可回收的催化体系，在无配体和无溶剂条件下催化Suzuki-Miyaura反应

氯化钯在氟化四丁基铵中当场生成纳米钯,该钯催化剂在Suzuki-Miyaura交叉偶联反应中显示很高的催化效率。在氯化钯和氟化四丁基铵存在下,许多芳基卤代烃可以顺利与芳基硼酸发生偶联反应,得到中等到高的产率。此外,在Suzuki-Miyaura偶联反应中该氯化钯/氟化四丁基铵催化体系可以回收重复使用多次,并且芳基溴代烃可以在15-60分钟内反应完全。值得指出的是,该反应是在无溶剂、无配体和催化体系可回收重复使用的条件下进行的。这和无配体条件下TBAB中钯催化卤代芳烃与芳基硼酸的Suzuki-Miyaura交叉偶联反应方法。该氯化钯/氟化四丁基铵催化反应的反应机理也进行了讨论。     

环状二苯基碘盐的合成、表征与应用——综合性多步有机合成实验*

介绍了以2-碘苯胺和苯硼酸为原料,通过Suzuki偶联反应、重氮化反应、氧化反应等3步合成环状二苯基碘盐,并进一步应用于二苯并噻吩的合成。本实验涉及有机化合物的合成、结构表征以及应用,将有机化学基础理论知识、基本实验技能与学科研究热点相结合,能够有效培养学生的科学研究素养。该实验牵涉到气相质谱、核磁及熔点仪等仪器的使用,锻炼学生动手操作仪器的能力及综合实验技能,适合作为高年级学生的综合实验。     

创新综合化学实验:烷基-烷基Kumada偶联反应*

为将交叉偶联反应引入本科化学实验教学中,设计了创新综合化学实验——Kumada偶联反应。该实验选取氯化亚铜作催化剂,常温下即可反应,溶剂低毒,反应时间短,产率高,符合“绿色化学”理念。该实验在无水无氧条件下进行偶联反应,再通过萃取、分液、柱层析对产物进行分离,并引入气相色谱对产物进行定性和半定量分析。通过该实验项目的学习,学生可以掌握典型的有机化合物合成、分离手段并熟悉大型仪器设备的分析技术。     

过渡金属催化的6-苯基-5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮的合成——推荐一个大学有机化学综合实验

有机合成中,碳-碳键的形成和断裂是一个永恒的热门话题,科学家为此发展了很多形成碳-碳键的方法。在这一领域,诞生了不少诺贝尔化学奖的成果,格氏反应和烯烃复分解反应就是其中的经典案例。烯烃复分解反应提供了一种连接sp2-碳和sp2-碳的全新思路,发展出了一些活性分子全合成的高效路径。因而,2005年的诺贝尔化学奖授予了对烯烃复分解反应有杰出贡献的三位科学家。本有机化学综合实验由三个反应构成,包括改进的格氏反应、DMAP催化的酯化反应和关环烯烃复分解反应。每一个反应都可独立成为一个基础有机化学实验,三步的连续反应可以作为一个综合多步合成实验。本实验有助于理解有机合成的过程和机理,体验有机合成的魅力。     

光催化有机物偶联/芳构化放氢反应研究进展

光催化氧化还原反应具有绿色、高效、安全等优势,已经在有机化学中得到广泛关注.介绍了基于光催化的偶联/芳构化放氢反应,通过使用光催化剂/催化剂的双催化体系,可用于光催化有机碳-碳和碳-杂原子成键反应,且反应中氢气是唯一的副产物.强调了有机光氧化还原体系的构建与催化机理.     

氮、硫双齿配体钯促进的Suzuki-Miyaura交叉偶联反应

钯配合物促进的Suzuki-Miyaura交叉偶联反应为构建碳-碳骨架的重要方法,主要用于药物化学、天然产物、材料学及超分子配体等领域。以2-噻吩甲醛、脂肪族/芳香族伯胺、取代肼及羟胺等为原料,合成了9种2-噻吩甲醛亚胺类N,S-双齿配体（3a~3i）,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS（APCI）表征。并以N-环己基-2-噻吩甲亚胺(3b)为例,研究了配体对钯促进的Suzuki-Miyaura交叉偶联反应的催化性能。结果表明：在反应体系Pd(OAc)₂/3b/Cs₂CO₃/DMF中,苯硼酸与芳溴的交叉偶联反应的分离产率达到95%。     

有机化学实验创新:3-[(2-羟基-1-萘基)偶氮基]苯甲醛的合成*

针对目前大学基础有机化学实验教学中的实验缺乏连贯性和系统性等问题,首次将硝基还原和芳胺重氮化偶联2个反应结合起来。主要以间硝基苯甲醛为原料,不进行中间体纯化,连续通过硝基还原、重氮化偶联反应直接制备偶氮染料--3-[(2-羟基-1-萘基)偶氮基]苯甲醛。改进后的实验将2个原本孤立的实验联系在一起,让本科生在掌握实验原理和基础实验操作的基础上,体会到有机化学基础实验之间的内在联系。同时该创新实验可以进一步拓展成综合实验,更有利于学生系统地理解和掌握化学实验技术,并锻炼主动探索精神和综合实践能力。     

氧官能化的膦配体在钯催化的Suzuki-Miyaura反应中的应用

合成了带甲氧基和羟基官能团的二茂铁膦配体, 评价了它们在钯催化的Suzuki-Miyaura偶联反应中的性能, 发现带甲氧基的膦配体对钯催化的Suzuki-Miyaura偶联反应有更好的性能, 可催化富电子溴代芳烃和缺电子氯代芳烃与苯硼酸反应高产率地生成相应的联芳烃产物.     

推荐一个大学有机化学实验:1-苯基三氮烯的合成

介绍了一个适合化学和化工专业开设的大学有机化学实验。首先苯胺在亚硝酸钠和浓盐酸的作用下发生重氮化反应生成苯基重氮盐,继而与四氢吡咯偶联得到1-苯基三氮烯。实验涉及低温反应、重结晶和熔点测定等实验操作技术以及红外光谱和核磁共振等化合物结构鉴定方法。其反应机理包括重氮化和偶联反应。该实验具有原料价廉、收率高、反应时间短和操作简便等特点,有利于培养和提高学生的实践能力和创新能力。     

过渡金属催化氟代烯烃参与的交叉偶联反应进展

过渡金属催化（类）卤化物和不同金属试剂的交叉偶联反应是构建不同类型碳碳键和碳杂原子键的重要方法之一。该类反应一般使用活性较高的氯、溴、碘或类卤化物作为亲电试剂,尽管C—F键的键能较强,利用过渡金属直接活化较为惰性的芳基C—F键并参与实现的交叉偶联反应已有较多报道。此外,近期的研究表明,也可以通过直接活化烯基C—F键并催化实现该类底物参与不同类型的交叉偶联反应,从而进一步拓展了交叉偶联反应的底物适用范围,并应用于具有高附加值精细化学品的选择性合成。本文围绕钯或镍催化活化单氟或者多氟烯烃等底物参与的Negishi、Suzuki-Miyaura、Kumada、Hiyama和Sonogashira等5类交叉偶联反应,通过探讨已有方法的反应机理及其适用范围,综述了该领域的研究进展并进行了展望。     

关于甲基橙合成反应条件的探讨

在有机化学实验的教学实践中,按照实验教材所述的实验步骤和实验条件进行甲基橙的合成时,实验结果不甚理想,在对该实验的各步反应条件进行认真分析后发现在偶联反应步骤,反应体系的酸性过强是导致实验失败的原因。为此在偶联反应步骤加入1mL冰醋酸和15mL5%的氢氧化钠溶液对反应体系的酸碱度进行调节,取得了理想的实验结果。     

胺作为配体在钯催化偶联反应中应用

对近期我们研究小组及其它研究小组在利用胺作为钯催化偶联反应的配体研究进展进行了总结. 钯/胺作为催化体系主要应用的偶联反应包括: Suzuki-Miyaura交叉反应, Sonogashira交叉反应, Stille交叉反应, Hiyama交叉反应和Heck反应. 研究结果表明胺可以作为价廉和高效的配体促进钯催化交叉偶联反应.     

Pd(OAc)_2催化的α-溴代二硫缩烯酮与芳基硼酸的Suzuki-Miyaura偶联反应

C-C键的形成反应是有机化学中最重要的基本反应.本文发展了一种简单、有效钯催化的α-溴代二硫缩烯酮与芳基硼酸的Suzuki-Miyaura偶联反应.该反应的实现,不仅建立了一种简单、有效合成α-芳基-α-烯酰基二硫缩烯酮化合物新方法,而且扩展了α-溴代二硫缩烯酮类化合物在有机合成中的进一步应用.     

镍催化酚衍生物的Suzuki-Miyaura偶联反应研究进展

过渡金属镍催化的Suzuki-Miyaura偶联反应在有机合成中有着广泛的应用.综述了近年来以过渡金属镍催化的以酚的衍生物为底物的偶联反应的研究进展.主要包括芳基磺酸酯、氨基磺酸芳基酯、碳酸芳基酯、芳基羧酸酯、氨基甲酸芳基酯、芳基磷酸酯、芳醚、杂芳醚和酚盐的偶联反应.     

金催化的C—C偶联反应研究进展

近年来金催化剂作为一种温和的π路易斯酸展现了其独特的催化性能,已经成为有机化学研究的热点之一.综述了近年来金催化的碳碳偶联反应,并对其以后在氧化还原反应方面的应用进行探讨.     

二茂铁咪唑盐的合成及其在Suzuki-Miyaura反应中的应用

合成了硫醚官能化、膦官能化及未官能化的二茂铁咪唑盐,并研究了以其作为N-杂环卡宾配体前体对Pd催化的Suzuki-Miyaura偶联反应的影响,发现在4-甲基溴苯与苯硼酸偶联反应中以膦官能化的配体对催化性能提高有利,而硫醚官能化不利于催化性能提高。