铜催化交叉偶联反应研究的新进展
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西北农林科技大学在青年奶山羊后肠道健康调控的微生物机制研究领域取得新进展
西北农林科技大学在青年奶山羊后肠道健康调控的微生物机制
研究领域取得新进展
佚名
【期刊名称】《陕西教育（高教版）》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】近日,西北农林科技大学动科学院姚军虎教授团队研究论文“Multi-omics reveal mechanisms of high enteral starch diet mediated colonic dysbiosis via microbiome-host interactions in young ruminant”在线发表于《Microbiome》。
营养和生理的剧烈变化可导致青年反刍动物发生胃肠道功能障碍,严重影响其生长和健康,给畜牧业造成了巨大的经济损失。
生产实践中,通常饲喂高淀粉日粮以促进青年反刍动物生长和消化道发育,但这会增加进入后肠道的淀粉量,引起后肠菌群失调,导致后肠道炎症及腹泻。
本研究以青年奶山羊为模型,利用整粒和粉碎玉米构建低肠内淀粉日粮(LES)和高肠内淀粉日粮(HES)。
【总页数】1页(P9-9)
【正文语种】中文
【中图分类】S85
【相关文献】
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制方面取得新进展5.西北农林科技大学在生命体活性氧自动调控机制研究中取得新进展
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铜催化的偶联反应
水相中铜催化的偶联反应摘要在胺的、醇、硫醇等的芳基偶联反应中，铜是一种强有力催化剂，但是，这些是在有毒的有机溶剂中进行的。
因此，使用温和的和良性的水作为溶剂已经引起了关注。
这里回顾了最近的铜催化的水相中的偶联反应。
并且对于水相反应中水的作用和铜催化的C-N键的形成进行了简述。
引言在过去的几年当中，对于碳杂键的建立，铜催化剂被认为是一种有效的物质，并且在工业生产中得到了使用。
在这一类型的反应中，许多的温和的不同于以往在反应中使用的有害的有机溶剂水被开发。
这一工作实现了绿色化学的目标，避免了少量的有机溶剂带来的环境污染问题。
在许多的绿色溶剂中水是比较理想的[1]。
水被认为是一种比较好的良性溶剂。
在化工的生产中，水是一种消费较低、安全、使用和绿色的物质。
而在偶联反应中水不仅是一种好的溶剂而且还影响着反应的速度。
水的作用在反应中，催化剂和化学计量的水在提高反应速率和化学反应选择和立体选择性上都有很大的影响[2]。
据报道一些研究的工作者认为水能够加速反应，这主要归咎于有机物质的疏水作用。
在反应中，由于有机物质不溶于水中这样它们能够和好的聚集在一起，紧密的接触而更好的反应。
这是因为反应物的非极性部分不能与水有很好的相容性而致，同时这对于在许多的有机溶剂中的反应有较好的立体和电子效应的影响[3]。
然而,在么有加溶剂的情况下，让有机反应物很好的接触却没有得到好的产率，这可能是由于水的加入形成氢键的作用吧！另一方面，有报道说，某些在水中发生的反应的加速和得到很高的产率的现象是因为有机反应物只能在水相的表面，以致这一反应发生在水相和有机相的界面一点接着一点地发生[4]。
报道还说在这样的反应体系中，不均匀性是加速反应的必要条件同时报道不均匀不是提高产率的原因。
报道还说氢键是发生加速反应的重要因素而不是前面说的由于紧密接触引起的。
最近有报道支持这一说法[5]，有人通过研究水分子在水和油界面的行为，得出水分子在界面容易和产物形成氢键。
铜催化的偶联反应
铜催化的偶联反应作者：佟林来源：《科技创新与生产力》 2016年第7期佟林（江苏蓝丰生物化工股份有限公司，江苏新沂 221400）摘要：文章介绍了铜催化偶联反应，设计了铜催化偶联反应实验步骤并优化了反应条件，讨论了反应条件的优化与筛选、反应溶剂的选择、反应碱的选择、催化剂量的选择、目标产物的核磁表征，指出在铜催化C-S偶联反应中，以KOH为碱、DMSO为溶剂的超强碱体系催化碘代芳烃与硫酚发生偶联反应，收率较高。
关键词：铜催化；交叉偶联；Ullmann；二苯硫醚中图分类号：O643.32；O625.72 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.07.106收稿日期：２０16－03－30；修回日期：２０16－05－06作者简介：佟林（1985-），男，江苏新沂人，助理工程师，主要从事应用化学研究，E-mail：379166092@。
C-N，C-O，C-S结构广泛存在于具有生理活性的天然产物、药物及聚合物材料中。
C-X（N，O，S）键的形成是有机化学中重要反应之一，利用该反应可以合成很多复杂结构的分子。
过渡金属催化的Ullmann偶联反应是实现此类化学键合成反应中最为常用且有效的一种手段。
过渡金属催化的交叉偶联反应条件温和，可以高效地合成一系列包含C-X（N，O，S）键的芳基化合物，从而在染料、医药、农药、日用化工品以及高聚物的制备中有着广泛的应用[1-2]。
1 铜催化偶联反应简介与Pd催化方法相比，Cu催化方法价廉易得，并对环境相对友好，近年来受到人们的普遍关注。
传统的Cu催化体系需要高温、强碱、计量的Cu或Cu盐、较长反应时间等比较苛刻的条件。
经研究发现，合适配体的应用有助于提高Cu催化反应的活性，人们开始倾向于寻找更加温和高效的配体来促进该反应，研究取得了一定的进展，尤其是对于芳基卤化物的研究。
经过几十年的发展，Cu催化剂实现C-X（N，O，S）交叉偶联反应不仅成为有机合成研究的一个新热点、过渡金属催化领域中的一个新动向，而且成为化学工业绿色化进程中的一个挑战性课题[3-9]。
芳基铝与亲电试剂交叉偶联的研究进展
2811 介绍过渡金属催化的有机烷试剂的交叉偶联反应由于其高化学选择性反应性、良好的亲核性、易得性、低成本和毒性以及优异的Lewis酸性，近年来得到了相当大的关注。
目前，钯、镍、铑、铁、钴、铜等多种过渡金属已成功应用于有机铝试剂与各种亲电试剂的交叉偶联反应，并取得了显著的效果[1，2]。
在此，我们重点介绍了芳基铝试剂作为亲核试剂在金属和无金属体系中交叉偶联反应中的应用。
2 过渡金属辅助交叉偶联反应过渡金属催化的交叉偶联反应是有机合成中形成碳-X （X = C，N，O等）键的最有力工具之一[3，4]。
过渡金属催化的有机烷试剂的交叉偶联反应，因其高化学选择性反应性和良好的亲核性，近年来获得了相当大的关注。
2.1 钯催化交叉耦合系统2018年，李勤汉课题组报道了钯催化下（杂）芳基铝试剂与炔基溴化物的交叉偶联反应，以1 mol% Pd（PPh 3）4/2 mol% DPPE为催化剂，获得了1，2-二取代乙炔中等至优异的分离收率[5]。
此外，无论是烷基卤化物还是芳基铝试剂中的芳基载给电子基团或吸电子基团都顺利地进行了交叉偶联反应，并以优异的产率生成了偶联产物1，2-二取代乙炔。
重要的是，在该过程中不需要其他助催化剂。
最近，吴晓峰和同事报道了一个有趣而实用的方案，用于从芳基碘化物和芳基铝试剂合成1，2-二酮[6]。
反应是使用10 mol% PdCl 2/10 mol% DPPP和Kt-OBu （1.3 equiv）在甲苯中在100 ℃下反应16 小时，并提供了产率为64-75%的1，2-二酮。
2.2 镍催化交叉耦合系统虽然钯催化剂已成功应用于许多交叉偶联反应中，但近年来，成本较低的镍催化剂在交叉偶联反应中也表现出了优越的催化性能[7]。
在最近的一项研究中，王超和Uchiyama通过裂解C-O、C-F 与C-N键系统地研究了芳基铝试剂的交叉偶联反应[8]。
这些反应是在温和的条件下，用简单的、商业化的NiCl 2（PCy 3）2催化剂进行的。
铜催化的偶联反应
铜催化的偶联反应标题：铜催化的偶联反应：重塑化学合成的未来引言：化学合成一直是现代科学领域的核心。
为了开发更有效、可持续的合成方法，有机化学家们一直在不断探索新的催化剂和反应体系。
在这个过程中，铜催化的偶联反应逐渐成为研究的热点。
铜催化的偶联反应不仅具有高效、选择性高的特点，还能够构建复杂有机分子，为合成化学带来了前所未有的机遇。
本文将介绍铜催化的偶联反应的原理、应用和未来发展方向。
铜催化的偶联反应是一种通过铜催化剂催化的碳-碳键形成反应。
一般来说，该反应涉及两个有机物分子，其中一个含有活性碳氢键，另一个含有活性碳-氧、碳-氮或碳-卤键。
在铜催化剂的作用下，活性碳氢键上的氢被去除，而铜碳中间体形成。
然后，铜碳中间体与另一个有机物分子发生反应，形成新的碳-碳键。
2. 铜催化的偶联反应应用铜催化的偶联反应在有机合成中有广泛的应用。
例如，它可以用于构建碳-碳键和碳-氧键，合成酮、醛、酰胺等重要有机化合物。
此外，铜催化的偶联反应还可以用于构建芳香化合物，如苯、萘等，扩展了有机合成的范围。
这些反应具有高效、高选择性和可控性的特点，对于有机合成的发展具有重要的意义。
3. 铜催化的偶联反应的未来发展铜催化的偶联反应在有机合成领域已取得了巨大的成就，但仍面临一些挑战。
例如，反应条件的选择、底物适用性和反应的可控性等问题仍然需要进一步解决。
为此，有机化学家们正在努力开发新的铜催化剂和反应体系，以实现更高效、更可持续的合成方法。
此外，铜催化的偶联反应在药物合成、材料科学等领域也有着广阔的应用前景。
未来，我们可以期待铜催化的偶联反应在化学合成中发挥更重要的作用。
结论：铜催化的偶联反应作为一种重要的有机合成方法，具有广泛的应用前景和发展潜力。
通过不断地优化反应条件、开发新的催化剂和反应体系，铜催化的偶联反应将为合成化学带来更多的机遇和挑战。
在未来的研究中，我们期待铜催化的偶联反应能够在构建复杂有机分子和实现可持续合成方面发挥更重要的作用，为化学合成的发展做出更大的贡献。
铜催化chan-lam偶联反应
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有机合成中的新型官能团官能团偶联方法
有机合成中的新型官能团官能团偶联方法有机分子中的官能团官能团偶联是一种常用的方法，可用于制备生物活性分子、多孔材料、有机光伏器件等。
在有机合成中，开发高效、低成本、环境友好的官能团官能团偶联方法一直是重要的研究方向。
近年来，一些新型官能团官能团偶联方法相继被开发出来，本文将介绍其中的一些方法。
1. 氧化铜催化官能团官能团偶联氧化铜催化在有机合成中被广泛应用，它具有环境友好、低成本等优点。
研究人员发现，氧化铜催化下的官能团官能团偶联反应可以高效地进行。
例如，在2,6-二甲基苯酚和芳香酸衍生物的反应中，氧化铜催化反应为60-92%的产率，这比传统反应条件下的产率高得多。
2. 真空条件下的官能团官能团偶联在有机合成中，高科技的方法往往需要昂贵的设备和复杂的工艺。
然而，一些研究人员发现，利用真空条件下的官能团官能团偶联方法可以在非常简单的条件下实现高效的二烷基体系的偶联。
例如，在真空条件下将碘乙烷和苯丙胺反应，可以得到97%的产率的2-碘丙基苯丙胺。
3. 脱氢钌催化官能团官能团偶联脱氢钌催化官能团官能团偶联一种新兴的方法，每个由脱氢钌催化的官能团官能团偶联反应都具有很高的收率和选择性。
例如，将脱氢钌催化的炔烃与烯烃反应，可以在有机合成中高效地获得官能团官能团偶联反应。
4. 交叉偶联反应交叉偶联是一种广泛应用的方法，用于合成新颖的有机分子。
由于交叉偶联方法具有诸如高选择性和安全性等优点，因此在有机合成中被广泛应用。
例如，交叉耦合反应可以高效地连接不同类型的分子，从而获得新的有机分子。
总的来说，随着有机化学的发展，越来越多的新型官能团官能团偶联方法被开发出来，这些方法为有机合成提供了更高效、更环保的选择。
铜催化剂在有机合成中的新应用发展
保意识也 大大增强 ，因而绿 色有机合 成 的研究 逐渐成 为热 用来有效地合成 Ｎ，Ｎ一二芳基取代的炔丙胺类衍生物 。
点 。催化 剂 的绿 色 化也 成 为 研 究 的 一项 重 要 内容 ，早 在 １９９７ ２．３ Ｃｕ金属配合 物的应用 厉嘉 云…等在综述 Ｎ一杂环
年 ，Ｗｅｎｄｅｒ… 等就提 出了社会应 实现“理想 化合成 ”的反应 ， 卡宾金属配合物的发展中 ，介绍了 Ｎ一杂环卡宾 ｃｕ配合物 ，
几 年 的研 究 进 展 做 了详 细 的 综 述 。文 中围 绕 ｃ— Ｎ，ｃ— ｓ和 法 ”合 成 ３一取 代 的 喹 唑 啉 一４（３Ｈ）一酮衍 生 物 。该 合 成 方
ｃ一０键 的偶联反应 ，详细介绍 了不同配体的催化体 系，主要 法具有 反应时间短 、产率高 、操作简便 、对环境友好等优 点。
２．１ Ｃｕ催化偶联反应 铜应用 于催化 Ｃ—Ｎ交叉 偶联反 成策略。北京大学药学院的焦宁等使氧气活化 ，利用 铜催化
应开始于 １９９８ ，并显示 出其在这类反应 中的催化潜力 。铜 炔 的氧 化 胺 化 双 羰 化 反 应 制 备 ｏ【一羰 基 酰 胺 衍 生 物 。该 反
催化 的 Ｃ—Ｎ交 叉 偶 联 反 应 ，是 有 机 合 成 中 Ｃ—Ｎ键 构 建 的 应不仅提供 了一种 一羰 基酰胺 的绿 色、高效的合成途 径 ，
物种 比较温和而且配体简单 ， 正 因为如此 ，应用 ｃｕ盐进 成 了酚类化合物 、芳基烷基 醚以及苯 并呋喃类化 合物 ，为芳
行催化化学反应是 目前非常热 门的一个领域。以下介绍 ｃｕ 基烷基醚以及苯并呋 喃类 化合物 的合成提 供了一种补充 方
催化剂应用 的研究与新应用 。
法 ，也 为 酚 类 及其 衍 生 物 的 合 成 提供 了 一 种 实用 而有 效 的合
无配体铜催化C-N偶联反应的研究进展
Ｏ
Ｕ ｌ ｌ ｍａ ｎ ｎ反应是一 类形 成 Ｃ—Ｎ键 的经 典 偶 联反
基伯胺与 卤代烃的交叉偶联 反应时 只生成 了三芳基胺
化物 ， 而没有二芳基胺化 物的产物 。
ｒｘ
Ｐ ｈ ２ ＮＨ
应， 但传 统的 Ｕ ｌ ｌ ｍ ａ ｎ ｎ反 应 条 件 苛 刻， 需 要 高 温 （ ２ ０ ０ ￣ （ ２ ） ， 计量 的铜试剂 ， 反应时 间长 ， 并且适 用的底 物 范围也很 有限 ｊ 。为 了克 服这 些缺 陷 ， 需 要 对传 统 的
２ ． ２ 使用纳米级铜盐做催化剂
２ ０ ０ ７年 ， Ｐ ｕ ｎ ｎ ｉ ｙ ａ ｍ ｕ ｒ ｔ ｈ ｙ Ｔ小 组发 现用 纳米 级 的氧
茚三酮 Ｈ 等 。然而 ， 一方面大部 分 的配体对 促进 一些
杂环化学 物的偶联效果不好 ， 以及受价格及 适用 性 （ 有
化铜 （ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍ ｅ ３ ） 能有效催化 ｃ—Ｎ键 的形成 。该 催 化体系能在空气中进行 ， 催 化剂 可多次 循环使 用 ， 活性
绍了各种无配体条件下的偶联反应体 系 ， 并对反应体系做 了对 比。 关键词 ： Ｃ ｕ催化
１ 前 言
一
ｃ—Ｎ结构 广泛存 在于 药物 和农药 化学 、 光 化学 、 颜料、 电子材 料 等众 多领 域之 中。在金 属催 化作 用 下 通过偶 联反应形成这些结构是 目前 比较 有效 的方式之
１ ． ２ ５ ｍｏ １ ％ Ｃｕ ｌ
Ｈ … Ｋ ２ ＣＯ３ ＤＭＦ
‘ 詈 ２ ０ ｍ ｏ ｌ ￣ ￣ Ｃ ｕ （ Ｐ Ｐ ｈ ） ３ Ｂ ｒ
Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ １
１ １ Ｏ ７，ａ ｉ ｒ ． ２ － ５ ｈ
Cu催化的偶联反应的研究进展
1、脂肪胺的N-芳基化
O NR'R' R S Cu Br 100% rt I 98% OH OH O N N OH P Ph OH 55-80℃
Ph
P
Ph O N
O P N O OH I Br 99% 97%
I 95%
T. Jerphagnon, G. van Koten, Org. Lett. 2005, 7, 5241 M. Yang, F. Liu, J. Org. Chem. 2007, 72, 8969 D. Jiang, H. Fu, Y. Jiang, Y. Zhao, J. Org. Chem. 2007, 72, 672 Boshun. Wan, Tetrahedron, 2005, 61,6553; Catal. Commun., 2005, 6, 784; Tetrahedron, 2006, 62, 4435; J. Mol. Catal.: A, 2006, 256, 256
O HO 1 OH Et2N 2 O OH 3 rt I Br
O iPr
solvent free I Br 95% 91% Br 95%
98% 94%
S. L. Buchwald, Org. Lett. 2002, 4, 581 J. Org. Chem. 2003, 68, 4367 Org. Lett. 2003, 5, 793 J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8742
N R N H I>97% Br 90% + Ar-Br
CuI(10%), Ligand(10%) (Et4N)2CO3 (1equiv) (10:1) DMF - H2O 130℃, 16h, 45-90%
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摘要 对 Cu 催化交叉偶联反应的最新研究进 展作了综述. 该反 应涉及 碳 ) 碳、碳 ) 氮、碳 ) 氧、碳 ) 硫、碳 ) 硒、以及碳 ) 卤的成键. 反应 的类型包括 Ullmann 反应、Suzuki 反应、Stille 反应以 及 Heck 反 应等. 还详细 地介绍 了 Cu 催化 交叉偶 联反应 中选用不同的铜盐、配体以及溶剂时所产生的效果. 关键词 Cu 催化剂, 交叉偶联反应, 绿色化学
No. 2
邓维等: 铜催化交叉偶联反应研究的新进展
151
1 52
有机化学
Vol. 24, 2004
No. 2
邓维等: 铜催化交叉偶联反应研究的新进展
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1 54
有机化学Vol. 24Fra bibliotek 2004No. 2
邓维等: 铜催化交叉偶联反应研究的新进展
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有机化学
Vol. 24, 2004
值得注意的是, 在早期的实验中人们发现卤代芳烃上的 吸电子基团, 特别是卤素邻位的吸电子基团可以大大地活化 Ullmann 反应. 通过在芳基亲核化合物上添加给电子基团以 增加其亲核性也 可以促进 Ullmann 反应. 根据这 两点, 人们 发现下面的偶联反应可以在较为温和的条件下进行. 这一反 应曾经在工业上被用于阿的平( Atebrin, 抗疟疾药) 的大量生 产( Eq. 1) [50] .
2001 年, 马大为等[20] 又将上述催化体 系应用到 B2氨基 酸的芳基化中, 同样取得了很好的结果(Eq. 2) . 他们发现 B2
马大为等的发现很快受到了一些实验室的注意. 在他们 工作的基础上, Buchwald 等最近系统地研究了 Cu 催化的胺 芳基化反应. 经过反复地优化, Buchwald 研究组最 终找到了 一种通用、温和、简单, 而且高效的碳 ) 氮偶联方法. 使用该 方法, Buchwald 等高产率地合成了一系列的芳香胺、脂肪胺、 酰胺以及吲哚等芳基化产物. 作为一个成功的例子, 下面的 成环反应可以使用 CuI 作为催化剂, N , Nc2二甲基乙二胺作 为辅助配体, 通过分子内的胺芳基化来实现( Eq. 3) . 该反应 可在室温下进行, 产率很高[30].
物之间的交叉偶联反应[51]. 目 前该反应已经广泛 地被应用 在有机合成中, 用于制备各种不对称的芳香交叉偶联产物. 由于锡烷化合物对于水汽和空气都是稳定的, 并且对很多的 官能团表现出化学惰性, 因而它们应用范围很广. 同时, 由于 Stille 反应中生成不溶 的锡盐类, 所以 可以很容易 实现目标 产物与副产物的分离.
亲电性不饱和碳( sp 或 sp2) 与亲核性碳、氮、氧、硫、硒 原子经过某些过渡金属的催化可以直接成键. 这种交叉偶联 反应是现代有机合成中重要的手段之一. 它使得我们能够高 效地合成一系列芳基以及烯烃、炔烃化合物, 因而在染料、医 药、农药、日用化工品、以及高聚物 的制备 中有着广 泛的应 用[ 1] .
1 60 烯烃的溴化物转化为碘化物( Eq. 5) .
有机化学
Vol. 24, 2004
最近, Venkataraman[46] 报道了 CuI 催化 的碳 ) 硒 交叉偶 联反应( Eq. 9) . 该反应使用 CuI 和 2, 2c2联喹啉亚铜作为催 化体系, 以叔丁基钠( 对于富电子的芳香碘) 和碳酸钾( 对于 贫电子的芳香碘) 作为碱, 合成了十八种的碳 ) 硒化合物, 最 高的产率达到 92% .
迄今为止, 绝大多数的碳 ) 碳和碳 ) 杂交叉偶联反应使 用了含 Pd 和 Ni 的催化剂. 尽管这样的交叉偶联反应有较高 的效率, 然而 Pd 高昂的价格以及 Pd 和 Ni 较强的毒性阻碍 了这类交叉偶联反应在很多场合中( 例如药物合成) 的应用.
与 Pd 和 Ni 相比, Cu 是一种廉价而且低毒的金属. 如何 使用 Cu 催化剂来实现碳 ) 碳和碳 ) 杂交叉偶联反应, 不仅 是过渡金属催化领域中的一个新动向, 而且是化学工业绿色
同时, 他们[22] 还发现该催化体系有很好的选择性. 在单 取代酰基肼的氮芳基化中, 以叔丁氧甲酰肼为底物和间位和 对位取代的碘苯进行的反应时, 只是得到 N2芳基化合物 A, 而苯甲酰肼和邻位取代的碘苯进行反应时, 得到的是 Nc2芳 基化合物 B ( Eq. 4) .
Buchwald 等[47]最近将这一催化体系应用到 碳 ) 卤偶联 化合物的制备. 他们发现以下的反应可以高效地将芳烃或者
氨基酸也可以加速反应的进 行, 其机理类似 于 A2氨基酸的 芳基化过程. 利用这一反应, 他们成功地合成了 SB2214857.
Scheme 1
由于 Pd 和 Ni 催化的交叉偶联反应较传统的 Ullmann 反 应具有条件温和、反应简 单等优点, 在 Pd 和 Ni 催化反应被 发现 之 后, 人 们 从 二 十 世 纪 七 十 年 代 起 逐 渐 放 弃 了 对 Ullmann 反应的研究. 然而, 经过多年对 Pd 和 Ni 催化偶联反 应的研究, 人们也逐渐 认识到 Pd 和 Ni 催化剂的一些缺点, 这主要包括: 毒性较大, 价格较高, 以及对不稳定而且剧毒的 有机膦配体的依赖性等. 为了寻找廉价而且低毒的催化剂, 在最近的几 年里, 人们又对 Cu 催化的 Ullmann 反应产生了 浓厚的兴趣.
迄今为止, 人们发现 Cu 可以催化碳 ) 碳、碳 ) 氮、碳 ) 氧、碳 ) 硫、碳 ) 硒、以及碳 ) 卤键的交叉偶联. 为了方便读 者查询, 我们将所有报道过的 Cu 催化交叉偶联反应列在表 1 中.
X E2mail : qxguo@ ust c. edu. cn R eceived March 19, 2003; revised May 19, 2003; accept ed June 30, 2003.
Abstr act The cross2coupling reaction of unsaturated carbons is one of the most important methods in organic synthesis. It has been widely used in the manufactures of dyes, pharmaceut icals, polymers, and many other fine chemicals. Due to their low price and toxicity, Cu salts have recently emerged as novel catalysts in cross2coupling reactions of unsaturated carbons, whose replacement of toxic and expensive Pd or Ni catalysts will greatly improve the chemical industry in both the economic and environmental aspects. In this review the newest development of the Cu catalysts in cross2coupling reactions was summarized. C) C, C ) N, C ) O, C) S, as well as C ) X coupling reactions were reviewed. The article also provided detail information about the effects of Cu salts, ligands and solvents on the efficiency of the cross2coupling reactions. Keyword Cu catalyst , cross2coupling reaction, green chemistry
在 1998 年, 马大为等报道了卤代芳烃与 A2氨基酸之间 进行偶联 得到 N2芳基2A2氨基 酸的反 应. 这 一反应 使用 CuI 作催化剂, 溶剂为 DMA, 反应条件较为温和. 利用该反应, 他 们合 成了重要的医药试剂 Benzolactam2V8. 同样的催化条件 应用到苄基胺, 即使升高温度且延长时间, 产率仍就很低. 作 者发现 A2氨基酸的存在可以加速 反应的进行, 他们认为 A2 氨基酸和铜形成了配位的中间体, 从而反应的机理包括 P 化 合物的形成和分子内的取代反应( Scheme 1) [12] .
联反应(Eq. 7) . 该反应体系简单、通用、廉价, 而且适用于多 种有机官能团[ 43] .
Cuny 等[39] 使用( CuOTf)2PhMe 作为催化剂制备了具有生 物活性的 22羟基22c甲氧基二苯基醚(Eq. 8) . 他们还应用该 反应简捷地合成了有助于神经生长的药物 verbenachalcone.
芳烃卤代物的氰基化也可以使用该方法来实现. 最近, Buchwald 等[9] 报道溴代芳烃可以 在 CuI, N, Nc2二甲基乙二 胺和 KI 的催化下, 通过碘化物 的中间体与 NaCN 进行交换 氰基化(Eq. 6) .
1. 2 Stille 反应 Stille 反应通常是由钯催化的芳基锡化合物与芳基卤代
化进程中的一个挑战性课题. 最近, Collman 以及 Buchwald 等 在 Cu 催化交叉偶联反应方面进行了开创性的研究, 并向人 们展示了 Cu 催化剂在实际应用中巨大前景. 为了更好地了 解这方面的最新动态, 本文拟对铜催化交叉偶联反应的最新 进展作一综述.
1 Cu 催化交叉偶联反应的类型
No. 2
邓维等: 铜催化交叉偶联反应研究的新进展
157
1 58
有机化学
Vol. 24, 2004
No. 2
邓维等: 铜催化交叉偶联反应研究的新进展
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1. 1 Ullmann 反应 Ullmann 反 应 的 发 现 至 今 已 经 有 一 百 多 年. 最 初 的
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值得注意的是, 在早期的实验中人们发现卤代芳烃上的 吸电子基团, 特别是卤素邻位的吸电子基团可以大大地活化 Ullmann 反应. 通过在芳基亲核化合物上添加给电子基团以 增加其亲核性也 可以促进 Ullmann 反应. 根据这 两点, 人们 发现下面的偶联反应可以在较为温和的条件下进行. 这一反 应曾经在工业上被用于阿的平( Atebrin, 抗疟疾药) 的大量生 产( Eq. 1) [50] .
2001 年, 马大为等[20] 又将上述催化体 系应用到 B2氨基 酸的芳基化中, 同样取得了很好的结果(Eq. 2) . 他们发现 B2
马大为等的发现很快受到了一些实验室的注意. 在他们 工作的基础上, Buchwald 等最近系统地研究了 Cu 催化的胺 芳基化反应. 经过反复地优化, Buchwald 研究组最 终找到了 一种通用、温和、简单, 而且高效的碳 ) 氮偶联方法. 使用该 方法, Buchwald 等高产率地合成了一系列的芳香胺、脂肪胺、 酰胺以及吲哚等芳基化产物. 作为一个成功的例子, 下面的 成环反应可以使用 CuI 作为催化剂, N , Nc2二甲基乙二胺作 为辅助配体, 通过分子内的胺芳基化来实现( Eq. 3) . 该反应 可在室温下进行, 产率很高[30].
物之间的交叉偶联反应[51]. 目 前该反应已经广泛 地被应用 在有机合成中, 用于制备各种不对称的芳香交叉偶联产物. 由于锡烷化合物对于水汽和空气都是稳定的, 并且对很多的 官能团表现出化学惰性, 因而它们应用范围很广. 同时, 由于 Stille 反应中生成不溶 的锡盐类, 所以 可以很容易 实现目标 产物与副产物的分离.
亲电性不饱和碳( sp 或 sp2) 与亲核性碳、氮、氧、硫、硒 原子经过某些过渡金属的催化可以直接成键. 这种交叉偶联 反应是现代有机合成中重要的手段之一. 它使得我们能够高 效地合成一系列芳基以及烯烃、炔烃化合物, 因而在染料、医 药、农药、日用化工品、以及高聚物 的制备 中有着广 泛的应 用[ 1] .
1 60 烯烃的溴化物转化为碘化物( Eq. 5) .
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最近, Venkataraman[46] 报道了 CuI 催化 的碳 ) 硒 交叉偶 联反应( Eq. 9) . 该反应使用 CuI 和 2, 2c2联喹啉亚铜作为催 化体系, 以叔丁基钠( 对于富电子的芳香碘) 和碳酸钾( 对于 贫电子的芳香碘) 作为碱, 合成了十八种的碳 ) 硒化合物, 最 高的产率达到 92% .
迄今为止, 绝大多数的碳 ) 碳和碳 ) 杂交叉偶联反应使 用了含 Pd 和 Ni 的催化剂. 尽管这样的交叉偶联反应有较高 的效率, 然而 Pd 高昂的价格以及 Pd 和 Ni 较强的毒性阻碍 了这类交叉偶联反应在很多场合中( 例如药物合成) 的应用.
与 Pd 和 Ni 相比, Cu 是一种廉价而且低毒的金属. 如何 使用 Cu 催化剂来实现碳 ) 碳和碳 ) 杂交叉偶联反应, 不仅 是过渡金属催化领域中的一个新动向, 而且是化学工业绿色
同时, 他们[22] 还发现该催化体系有很好的选择性. 在单 取代酰基肼的氮芳基化中, 以叔丁氧甲酰肼为底物和间位和 对位取代的碘苯进行的反应时, 只是得到 N2芳基化合物 A, 而苯甲酰肼和邻位取代的碘苯进行反应时, 得到的是 Nc2芳 基化合物 B ( Eq. 4) .
Buchwald 等[47]最近将这一催化体系应用到 碳 ) 卤偶联 化合物的制备. 他们发现以下的反应可以高效地将芳烃或者
氨基酸也可以加速反应的进 行, 其机理类似 于 A2氨基酸的 芳基化过程. 利用这一反应, 他们成功地合成了 SB2214857.
Scheme 1
由于 Pd 和 Ni 催化的交叉偶联反应较传统的 Ullmann 反 应具有条件温和、反应简 单等优点, 在 Pd 和 Ni 催化反应被 发现 之 后, 人 们 从 二 十 世 纪 七 十 年 代 起 逐 渐 放 弃 了 对 Ullmann 反应的研究. 然而, 经过多年对 Pd 和 Ni 催化偶联反 应的研究, 人们也逐渐 认识到 Pd 和 Ni 催化剂的一些缺点, 这主要包括: 毒性较大, 价格较高, 以及对不稳定而且剧毒的 有机膦配体的依赖性等. 为了寻找廉价而且低毒的催化剂, 在最近的几 年里, 人们又对 Cu 催化的 Ullmann 反应产生了 浓厚的兴趣.
迄今为止, 人们发现 Cu 可以催化碳 ) 碳、碳 ) 氮、碳 ) 氧、碳 ) 硫、碳 ) 硒、以及碳 ) 卤键的交叉偶联. 为了方便读 者查询, 我们将所有报道过的 Cu 催化交叉偶联反应列在表 1 中.
X E2mail : qxguo@ ust c. edu. cn R eceived March 19, 2003; revised May 19, 2003; accept ed June 30, 2003.
Abstr act The cross2coupling reaction of unsaturated carbons is one of the most important methods in organic synthesis. It has been widely used in the manufactures of dyes, pharmaceut icals, polymers, and many other fine chemicals. Due to their low price and toxicity, Cu salts have recently emerged as novel catalysts in cross2coupling reactions of unsaturated carbons, whose replacement of toxic and expensive Pd or Ni catalysts will greatly improve the chemical industry in both the economic and environmental aspects. In this review the newest development of the Cu catalysts in cross2coupling reactions was summarized. C) C, C ) N, C ) O, C) S, as well as C ) X coupling reactions were reviewed. The article also provided detail information about the effects of Cu salts, ligands and solvents on the efficiency of the cross2coupling reactions. Keyword Cu catalyst , cross2coupling reaction, green chemistry
在 1998 年, 马大为等报道了卤代芳烃与 A2氨基酸之间 进行偶联 得到 N2芳基2A2氨基 酸的反 应. 这 一反应 使用 CuI 作催化剂, 溶剂为 DMA, 反应条件较为温和. 利用该反应, 他 们合 成了重要的医药试剂 Benzolactam2V8. 同样的催化条件 应用到苄基胺, 即使升高温度且延长时间, 产率仍就很低. 作 者发现 A2氨基酸的存在可以加速 反应的进行, 他们认为 A2 氨基酸和铜形成了配位的中间体, 从而反应的机理包括 P 化 合物的形成和分子内的取代反应( Scheme 1) [12] .
联反应(Eq. 7) . 该反应体系简单、通用、廉价, 而且适用于多 种有机官能团[ 43] .
Cuny 等[39] 使用( CuOTf)2PhMe 作为催化剂制备了具有生 物活性的 22羟基22c甲氧基二苯基醚(Eq. 8) . 他们还应用该 反应简捷地合成了有助于神经生长的药物 verbenachalcone.
芳烃卤代物的氰基化也可以使用该方法来实现. 最近, Buchwald 等[9] 报道溴代芳烃可以 在 CuI, N, Nc2二甲基乙二 胺和 KI 的催化下, 通过碘化物 的中间体与 NaCN 进行交换 氰基化(Eq. 6) .
1. 2 Stille 反应 Stille 反应通常是由钯催化的芳基锡化合物与芳基卤代
化进程中的一个挑战性课题. 最近, Collman 以及 Buchwald 等 在 Cu 催化交叉偶联反应方面进行了开创性的研究, 并向人 们展示了 Cu 催化剂在实际应用中巨大前景. 为了更好地了 解这方面的最新动态, 本文拟对铜催化交叉偶联反应的最新 进展作一综述.
1 Cu 催化交叉偶联反应的类型
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