钯催化交联

钯催化的交叉耦合反应包括亲 (通常是 organohalide)、核 (通常是金属有机化合物或烯烃) 和钯催化剂。无论使用的亲或核, 所有钯催化交叉耦合依赖于 pd 催化剂激活和合并两个合作伙伴。一般而言, Pd (0) 物种与 organohalide 通过氧化添加形成一个有机物种 (RPdX) 的反应。这种有机的物种, 然后与亲核伙伴的反应产生一个新的有机物种, 并最终构建一个新的碳碳键。根据亲核伙伴, Pd 催化的交叉耦合给出一个特定的名称 (参见下面的表 1 )。

表 1: 钯催化的交联反应名称及其亲核伙伴名单。

有两个一般机制与这些钯催化剂交叉耦合。一个为赫克反应, 一个为其他交叉耦合反应。总的来说, 赫克反应夫妇的烯烃与 organohalide, 以产生一个现在更取代烯烃 (图 1)。一个赫克反应的第一步是相同的所有其他钯催化交叉耦合。开始, 氧化添加发生在 Pd (0)-催化剂和 organohalide 产生有机 (II) 物种之间。接下来, 对这一新形成的有机 (II) 物种的烯烃坐标。在烯烃协调后, carbopalladation 产生了一种新的碳碳和碳钯键。其次, β-氢化物消除发生产生钯 (II)-氢化物种类和烯烃产品。最后, 还原消除的黄嘌呤再生钯 (0)-催化剂, 它可以继续耦合到另一个分子的 organohalide 和烯烃。

图 1: 赫克反应夫妇的烯烃与 organohalide, 以产生一个现在更取代烯烃。

对于剩余的交叉耦合反应, 该机制如下 (图 2)。organohalide 与 Pd (0) 催化剂之间的氧化作用导致了有机 (II) 种的形成。这种有机 (ii) 物种与亲核金属有机化合物的反应, 在一个步骤称为转移产生一个有机 (ii) 物种与两个碳钯键。最后, 还原消除产生新的碳碳键和再生钯 (0) 催化剂。

图 2: 剩余交联反应的机理。

该产品应该是一个固体与以下的¹H 核磁共振波谱: ¹H NMR (400 MHz, 亚砜-d₆): δ (ppm) 2.60 (s, 3H), 6.67 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 7.65 (d, J = 16.0 hz, 1H)。7.83 (d, J = 8.4 赫兹, 2H)。7.97 (d, J = 8.4 赫兹, 2H)。

这些钯催化的交叉耦合反应改变了分子在学术和工业环境中合成的方式。这种技术的影响可以从化学家如何构建复杂的制药、农药和材料结构中看出。除了钯催化的交叉耦合, 过渡金属催化已经改变 (并继续改变) 的方式合成化学家准备分子, 可以对社会的影响, 通过其潜在的治疗使用。

许多治疗疾病的分子都有连接芳香或杂环化合物环的联系。钯的交叉耦合反应, 如铃木反应, 已发现广泛应用于制药行业, 使这些类型的结构。例如, Crizotinib (Xalkori) 是一种用于治疗非小细胞肺癌的抗癌药物, 它是用铃木联轴器在几公斤级上合成的。

图 3: Crizotinib (Xalkori), 一种抗癌药物。

钯交叉联轴器也适用于合成紫杉醇 (抗癌药物)、伐 (一种反吸烟药物) 和高性能电子树脂前体。

图 4: 紫杉醇 (抗癌药物)、伐 (一种反吸烟药物) 和高性能电子树脂前体。