过渡金属催化氟芳烃的交叉偶联反应.doc

过渡金属催化氟芳烃的交叉偶联反应金属离子作为路易斯酸,能催化Aldol、Mannich、酯的水解等多种类型的反应。因其相对质子H具有更高的化学价态,能与多个官能团配位并且在反应体系中能够被还原的特性使得路易斯酸得到越来越广泛的应用。过渡金属催化活化C-X(Cl、Br、I、OTf)键已经研究的相当深入,并且也取得了非常好的成绩。然而C-F键的键能远大于其它C-X键,难以活化断裂,因此该领域的研究还在起步当中。氟因其体积小、电负性高而具有的特殊化学性质引起广大化学工作者的兴趣和关注。氟对人类有着积极重要的意义,它存在于许多特定的物质当中,比如多氟烯烃、氟利昂、光化纤维、医药、农用化学品等,这些化学品都具有非常独特的性质,是其它物质难以企及的。C-F键的形成与C-F键的选择性活化是当今合成含氟有机化合物的两大主题。C-F键的形成研究已经取得了重要的进展,通过设计合成优异的氟化试剂制备具有区域选择性、立体选择性和多官能团化的合成砌块。而C-F键的活化研究还处于初步阶段,它包含脂肪族氟化合物的选择性脱氟、芳香族氟化合物的交叉偶联和多氟或全氟化合物的选择性脱氟。C-F键的活化研究已成为有机氟化学研究的热点,然而C-F键活化引起的多氟烯烃的交叉偶联反应的研究报道并不多见。过渡金属离子的高价态和良好的配位能力,能很好的插入到C-X键中而活化C-X键。本文主要介绍Ni和Pt以及其它过渡金属催化的C-F键活化而引起的分子间交叉偶联反应。镍催化的多氟烯烃的交叉偶联反应1973年,Tamao和Kumada报道了Grignard试剂在Ni的磷配体催化下与芳基和炔基氟化合物的偶联反应(Scheme1),这也是sp2-C-F键断裂形成C-C键的首次报道,但他们并没有进一步去优化条件提高产物的产率[1]。Scheme11977年Fahey和Mahan报道了几例三乙基磷镍(0)配合物对芳基、烯基以及酰基卤代物的氧化加成。他们观察到Ni(cod)(PEt3)2对全氟苯5的氧化加成得到氟镍配合物6(Scheme2)[2]。然而,这个反应在30-35℃时反应很慢,需要好几天,产率也只有7%左右,所以这个化合物的表征只局限于元素分析和红外光谱。20年后,Perutz等人利用全氟苯与Ni(PEt3)4反应,成功地对化合物6进行了表征。虽然这个反应在室温下进行很慢,要反应4个星期,但还是得到了分离产率48%,并成功地得到了氟镍配合物6的单晶,并通过单晶衍射确定了其结构[3]。其后,镍催化的C-F键活化变得到发展,但分子间的交叉偶联反应进展还是比较缓慢。Scheme2Perutz教授在确定了氟镍配合物6的结构后,便开始杂芳环上的C-F键选择性的活化研究。通过研究发现,五氟吡啶7等能与三乙基磷镍(0)的配合物以更快的速度发生反应,2-位的C-F键能在2-3小时内被零价镍催化断裂[4](Scheme3)。Page1of6Scheme32001年,Perutz和Braun在此研究的基础之上,第一次成功地报道了经由镍催化的C-F键活化途径的交叉偶联反应。作者首先利用化合物8与Bu3SnCH=CH2在室温下反应,经过1H-1H、19F-19FCOSY和31P等核磁分析,1天以内只观察到化合物9,但一天以后观察到另外2个产物10和11,反应体系以生成产物9为主(Scheme4)[5]。在以9为主要产物的反应体