铜催化苄基亲电试剂与芳基硼试剂的Suzuki交叉偶联反应.docx

铜催化苄基亲电试剂与芳基硼试剂的Suzuki交叉偶联反应
引言
Suzuki交叉偶联反应是一种被广泛应用于有机合成领域的重要反应。该反应可以将有机卤化物或磺酸酯与芳基硼试剂在铜或钯催化下反应，实现C-C键的形成。具有该反应优点包括反应条件温和，底物种类繁多，选择性好，收率高等。铜催化Suzuki反应是在亚稳定的铜(I)离子参与下进行的。本文将阐述铜催化Suzuki交叉偶联反应的机理及反应条件，特别着重于铜催化苄基亲电试剂与芳基硼试剂的Suzuki交叉偶联反应。
反应机理
Suzuki交叉偶联反应机理分为两种：一是通过脱氯化的有机卤化物与芳基硼试剂在铜催化下反应，生成中间体，中间体由铜催化下的几个连续步骤生成最终产物；二是通过Pd(0)或Pd(II)的催化作用进行反应。但本文将着重介绍铜催化的反应机理。
铜催化Suzuki反应是由官能化有机化合物与芳香族硼酸酯在铜催化下进行的，反应的初步机理如图1所示。首先，硼酸酯与铜(I)塔不不来离子形成络合物，随后与有机卤化物(或磺酸酯)形成中间体。由于铜(I)离子是亚稳定的，其需要外部电子对来稳定，因此反应进一步需要还原剂和螯合剂来完成。
中间体中的铜(I)可以烷基化，生成亚胺铜或铜(I)还原剂，这些化合物在接下来的步骤中将参与到反应过程中。硼酸酯在还原条件下会被还原成亚硼酸盐，随后脱去醇和水，生成偶联产物的芳香族酸基。
反应条件
铜催化Suzuki反应的条件包括反应时间、温度、催化剂、配体和底物等。下面将重点介绍反应时间、温度、催化剂和配体等条件。
反应时间：反应时间通常在2-6h之间，但不同的反应物质和催化剂需要不同的反应时间。过短的反应时间可能会降低收率，过长的时间可能会导致底物降解，产率降低。
反应温度：反应温度一般在60-120°C之间，但需要根据反应体系而定。太低的温度难以完成反应，太高的温度可能会导致产率下降。例如，铜催化的芳香族溴化物通常在80°C左右反应，而芳香族碘化物需要较高的温度(>120°C)才能发生反应。
催化剂：铜(I)离子是典型的Suzuki反应的催化剂，其可以通过氧化铜或铜(II)盐在还原剂的存在下来获得。铜(II)盐可以通过加入一些还原剂来在反应中还原为铜(I)盐。常见的金属催化剂还包括钯、镍、银等。但铜(I)是最常用的催化剂之一，若想酰胺、酮等需加入配体。
配体：抗氧化性好的环如2,2'-联吡啶(Phen)、2,2,6,6-四甲基哌啶(TMP)等作为配体使得化合物的末端可以高效地键合。常见的还有TolBinaphos，DPEphos等。
实验操作
下面以苄溴化物和苯基三甲氧基硼酸酯为反应物为例，阐述铜催化苄基亲电试剂与芳基硼试剂的Suzuki交叉偶联反应操作步骤：
反应体系：苄溴化物（1.0mmol）、苯基三甲氧基硼酸酯（1.2mmol）、CuI催化剂（10mol%）、磷酸钠缓冲剂（85mg）、甲苯溶剂（2mL）。
实验步骤：
1.准备好反应器材：干燥器、氮气瓶、磁力搅拌器、涡流混合器。
2.在干燥器内，将苄溴化物和苯基三甲氧基硼酸酯分别加入干燥的甲苯中，将反应混合物通过涡流混合器进行混合。
3.加入CuI催化剂、磷酸钠缓冲剂，用氮气充分通入干燥器内，加入反应混合物。
4.开始搅拌反应液，反应温度控制在80°C左右。反应时间持续4h。
5.反应结束后，将反应物离心分离。
6.将产物在冰冷的乙醇水混合液中用真空抽滤进行洗涤。产物经黄色固体获得，产率D为84％。
结论
本文阐述了铜催化Suzuki反应的特点、反应机理和反应条件，详细介绍了铜催化苄基亲电试剂与芳基硼试剂的Suzuki交叉偶联反应的实验步骤和反应条件。铜催化Suzuki反应是一种具有重要应用的有机合成方法，特别是在药物合成、天然产物合成、材料科学和化学生物学等领域具有广泛的应用前景。该反应在有机合成领域的发展为更多新的天然产物和化学原料提供了新的方法。