钯催化芳烃与烯丙酯的氧化Heck交叉偶联反应的最新研究进展
Chinese Journal of Organic Chemistry
ACCOUNT
* E-mail: liuzhq@https://www.sodocs.net/doc/b61747047.html,
Received December 25, 2014; revised January 14, 2015; published online January 23, 2015. Project supported by the National Science Foundation of China (Nos. 21272096 and 21472080). 国家自然科学基金(No. 21272096, 21472080)资助项目.
钯催化芳烃/烯烃与烯丙酯的氧化Heck 交叉偶联反应的最新研究进展
尚筱洁a *，柳忠全b *
(a 甘肃农业大学资源与环境学院，兰州，甘肃，730070；b 兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室，兰州，甘肃，
730000)
摘要 芳烃与烯烃通过两分子sp 2C-H 键脱氢偶联，构建多取代烯烃的反应称之为氧化Heck 反应或脱氢Heck 反应，也叫Fujiwara-Moritani 反应。在过去的几十年里，由于此类反应直接通过C-H 键官能团化形成C-C 键而备受关注。然
经济等特性，此类反应引起了广泛的研究兴趣与关注，并取得了较大进展[5-8]。如下图所示，从反应机理上，氧化Heck 反应与传统的Heck 反应的主要区别在于：前者是过渡金属对C-H 键的氧化插入，而后者是过渡金属对
图 1. Heck 反应与氧化Heck 反应的大致作用机理
Scheme 1. Possible mechanism for Heck reaction and oxidative Heck
reaction
网络出版时间：2015-01-27 15:08
网络出版地址：https://www.sodocs.net/doc/b61747047.html,/kcms/detail/31.1321.o6.20150127.1508.002.html
近年来，氧化Heck 反应研究发展迅速，许多高效、高选择性的新体系被相继报导[9-12]。然而，长期以来，不论是传统的Heck 反应还是氧化Heck 反应，绝大多数的体系均只能适用于缺电子烯烃。富电子烯烃参与的Heck 偶联反应十分少见。尤其在氧化Heck 反应中，富电子烯烃作为偶联试剂的报道非常少。一个可能的原因是，PdX 2与ArH 作用生成的ArPdX 中间体，带电负性的碳原子物种更倾向于与缺电子烯烃发生迁移插入(migratory insertion)，而不是另一个富电子的物种。如果体系中加入一些缺电子的物种，作为配体与中心金属配位，那么将调节中间体ArPdL 2X 中碳原子的电荷密
消除的报道极为罕见[16]。2008年，焦宁等顺利实现了钯催化的芳基或烯基卤代物与烯丙酯的Heck 偶联(Scheme 3)[17]。他们认为可能形成了下图中的Pd 中间体，使得该反应具有高度的区域选择性。
图 3. Pd 催化芳基卤代物与烯丙酯的Heck 反应 Scheme 3. Pd-catalyzed Heck reaction of aryl halide with allylic
ester
随后该小组又顺利实现了芳基硼酸与烯丙酯的Heck 偶联[18]。有意思的是，在此基础上焦宁等发展了丙酯的氧化烯β-H 消除。与Fujiwara 反应 Pd(OAc)2催化，
图7. Pd催化多氟代芳烃与丙烯酸烯丙酯的氧化Heck偶联竞
争反应
Scheme 7. Pd-catalyzed competing oxidative Heck coupling reaction of poly-fluorinated arene with allyl acrylate
值得指出的是，在以往的Fujiwara-Moritani反应研究中，一般只有富电子芳烃才能有效地与烯烃发生氧化脱氢偶联。而缺电子芳烃与烯烃的氧化Heck偶联极少被报道[22, 23]。Yu等人研究发现，在适当的配体作用下，缺电子芳烃也能与烯烃有效地发生氧化脱氢偶联(Scheme 8)[24]。
图8. Pd催化缺电子芳烃与烯烃的氧化Heck偶联Scheme 8. Pd-catalyzed oxidative Heck coupling reaction of
electron-deficient arene with alkene
随后，我们小组研究发现，在Pd(OAc)2催化，Ag2CO3作为氧化剂，DMSO/dioxane (v/v=5/95)的混合溶
均存在一些需要改进之处。例如：Ishii等发展的体系只适用于缺电子烯烃丙烯酸酯类化合物与富电子烯烃的反应；尽管Loh等人发展的体系可以实现苯乙烯衍生物与缺电子烯烃的氧化偶联，但是苯乙烯α-位必须带有烷基或者酰胺基团；Yu以及Glorius等人发展的体系也只能适用于带有某些特定官能团的烯烃底物分子。
1,3-二烯及多烯烃
1,3-二。从下图可以看出，
也能与缺电子的丙
C-H键断
交通大学。2007年毕业于兰州大学，
获硕士学位；2013年毕业于兰州大学，
获理学博士学位。2013年进入甘肃农
业大学工作。研究兴趣为环境友好的
化学转化。
柳忠全：男，1976年生于湖北。
2000年毕业于兰州大学；2003年和2005年于兰州大学
有机化学专业分别获得理学硕士和博士学位。2007年牛
津大学博士后研究人员。2009年回到
兰州大学任教至今，2014年提升为教
授。研究兴趣为自由基化学、C-H键
活化以及自由基和单电子转移反应机
理研究。
References
[1](a) Moritani, I.; Fujiwara, Y. Synthesis1973, 524.
Tao, Y.-H. Chin. J. Org.
杨晓梅,马莎,杜艳妮,
X.-L. Acta Chim. Sinica
, 73, 319.
2001, 34, 633.
, 1170.
Angew. Chem. Int.
, 110, 1147.
16, 11212.
, 42, 3253.
Science2010, 327,
2012, 486, 518.
, 507, 215.
2012, 134, 5738.
2008, 47, 4729.
2010, 5, 1090.
Synlett2012,
, 14, 74.
2011, 133, 6964.
Chem. Soc.2009, 131,
, 14, 226.
[26]Hatamoto, Y.; Sakaguchi, S.; Ishii, Y. Org. Lett.2004, 6, 4623.
[27]Xu, Y.-H.; Lu, J.; Loh, T.-P. J. Am. Soc. Chem.2009, 131, 1372.
[28]Xu, Y.-H.; Wang, W.-J.; Wen, Z.-K.; Hartley, J. J.; Loh, T.-P.
Tetrahedron Lett.2010, 51, 3504.
[29]Xu, Y.-H.; Chok, Y. K.; Loh, T.-P. Chem. Sci.2011, 2, 1822.
[30]Yu, H.; Jin, W.; Sun, C.; Chen, J.; Du, W.; He, S.; Y u, Z. Angew.
Chem., Int. Ed. 2010, 49, 5792.
[31]Besset, T.; Kuhl, N.; Patureau, F. W.; Glorius, F. Chem.-Eur. J.
2011, 17, 7167.
[32]Zhang, Y.; Cui, Z.; Li, Z.; Liu, Z.-Q. Org. Lett.2012, 14, 1838.
(Editor)
Recent Developments in Pd-Catalyzed Array Oxidative Heck Cross Coupling Reaction
of Arenes/Alkenes with Allylic Esters
The cross coupling reaction of arene with alkene generating substituted olefin through
two sp2 C-H bond activation is named oxidative Heck reaction, dehydrogenative Heck
reaction (DHR), or Fujiwara-Moritani reaction. In the past decades, these reactions have
drawn much attention due to their C-C bond formations via direct C-H functionalization.
However, only electron-deficient alkenes are effective coupling partners in most of these