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本科学生毕业论文
论文题目：Cu催化二苯偶联反应学院：化学化工与材料学院年级：2008级专业：应用化学专业姓名：胡炳龙学号：20086417指导教师：初文毅

2011年6月6日

Cu催化二苯偶联反应
化学化工与材料学院2008级应用化学专业胡炳龙
偶联反应(crosscouplingreaction)广义上是指两个有机化学单位(moiety)进行某种化学反应得到的一个有机分子的过程。这里的化学反应包括格式试剂与亲电体的反应、有机锂试剂与亲电体的反应、芳环上的亲电和亲核反应等。而狭义上的偶联反应一般是指涉及有机金属催化剂的碳-碳或碳-杂键的生成反应。这类反应是化学变化中最重要的过程之一，利用这类反应可以将简单的反应前体转变为结构复杂的分子。在很多天然产物、药物和染料等分子结构中都含有这种碳-碳或碳-杂键，因此如何有效的构筑这些碳-碳或碳-杂键是有机化学的重要研究领域之一。
亲电不饱和sp或sp2碳与亲核性碳及氮等原子进过过渡金属的催化可以直接成键，这种C-C和C-杂原子键的形成方法在有机合成上具有重要用途，特别在合成一系列芳基烯烃和炔烃化合物上开辟了新的途径。
通过长期和大量的研究，人们发现使用过度金属催化剂可以使这类反应顺利地进行，而且适用范围广，反应条件温和，产率较高，对底物兼容性较好，它们已经被广泛的应用到有机化学的许多研究领域，如天然产物、药物分子以及具有生物活性化合物的合成，聚合物、超分子、液晶及先进材料的合成等。
目前绝大多数的C-C和C-杂原子的偶联反应使用了钯催化剂，尽管钯催化剂偶联反应表现出很高的催化效率和很好的选择性，然后钯昂贵的价格限制了它在药物合成和工业生产中的应用。
与钯、铂和镍等过渡金属相比，铜及各种铜盐廉价且低毒，用铜来催化这些偶联反应可以节省昂贵的钯、铂和镍催化剂消耗以降低成本，还可以减少对环境的污染，促进化学工业的绿色化进程。
一、铜催化的二苯偶联反应类型
1、Ullmann反应
1901年，FritzUllmann首次报道了芳基卤化物在铜的催化下形成芳基碳碳键的反应(Scheme1)，人们称此反应为Ullmann反应。但是早期该反应条件较苛刻(反应温度较高～200℃，催化剂的用量较大)，而且底物的范围狭窄。

2、Still反应
Still反应是指有机锡试剂与卤代物进行反应来构筑碳碳键的一种方法。Kang研究小组1997年报道了以10mol%CuI做催化剂，NMP为溶剂，100℃左右，在NaCl存在的条件下，三丁基锡试剂可以很好的和卤代物进行偶联(Scheme2)，但是该条件下只适合于较容易反应的碘代物。

2006年Li研究小组以Cu2O为催化剂，P(o-tol)3为配体，在TBAB和KF存在下，三丁基锡试剂和卤代芳烃在130℃可以很顺利的发生反应(Scheme3)，值得一提的是，该条件不仅适合碘代和溴代芳烃，氯代芳烃同样可以得到较高的产率。

3、Hurtley反应
活泼亚甲基化学物在金属铜或铜盐存在下发生的芳基化反应称为Hurtley反应，这是有机合成化学中用于碳碳键合成的一个重要反应。1993年，OkuroK等报道了首个CuI催化的芳基碘化物与一些活泼亚甲基化合物的偶联反应(Scheme4)。反映在120℃下进行，在这一温度下，反应物部分遭到了破坏，导致收率偏低，同时，溴代物在同样的反应条件下并不能很好的转化。

2002年Buchwald研究小组报道了CuI催化、邻苯基苯酚促进的芳基碘化物与丙二酸二乙酯的偶联反应(Scheme5)。反应在70℃即可进行，条件较为温和，收率较高，所使用的配体也廉价易得，但反应底物同样仅限于碘代物，并且在于乙酰乙酸乙酯等其他活泼亚甲基化合物的反应中，并不能得到好的效果。

芳基溴代物相对于碘代物价格较为低廉，制备获取更加容易，如能发展一个成功实现以芳基溴代物为底物的偶联反应，对于这一反应在有机合成及化工生产中的应用具有很大的意义。香港理工大学的Kwong研究小组以CuI为催化剂，廉价的吡啶-2-甲酸为配体，在室温下实现了芳基碘化物和芳基溴化物和丙二酸二乙酯的偶联(Scheme6，Eq32),收率优良，并且催化剂用量较少。不足之处在于对其他的活泼亚甲基化合物如乙酰乙酸乙酯取得的效果不佳。Ma研究小组以CuI为催化剂，利用L-脯氨酸为配体在40-50℃实现了芳基碘化物或溴化物与丙二酸酯或B-酮酯间的偶联(Scheme6，Eq33)。Jiang研究组报道了类似的催化体系，但是需要较高的温度90℃而且只适用于芳基碘化物(Scheme6，Eq34)。2004年，Taillefer研究小组报道了以希夫碱为配体的CuI催化的Hurtley反应(Scheme6，Eq35)。
4、Sonogashira反应
1993年Miura报道了首例