5.9: 钯催化交联

1. 添加 4--4'-(246 毫克, 1 当量, 1 摩尔), 丙烯酸 (100 μ l, 1.5 当量, 1.5 摩尔), 碳酸钠 (Na₂CO₃, 318 毫克, 3 当量, 3 摩尔), PdCl₂ (2 毫克, 0.01 当量, 0.01 摩尔), 水 (5 毫升, 0.2 米) 到圆底烧瓶 (〜20毫升) 配备了磁性搅拌棒。
2. 加热反应到大约100° c 并且搅动直到 4--4'-(大约 1 h) 的完全消耗量。
   1. 该反应可通过 TLC 进行监测。
3. 冷却反应混合物到室温后完成。
4. 酸化反应混合物与 1 M 水盐酸到〜 pH 值为1。
   1. 反应混合物的 pH 值可以用试纸检验。
   2. 固体应该沉淀。
5. 通过过滤收集固体。
6. 用1:1 的甲醇/水混合物对原油进行再结晶提纯。

钯催化的交叉偶联反应是建立新的碳-碳键的宝贵工具。

它们的发展使化学家能够从碳氢化合物碎片中构建复杂的有机化合物，它们在精细化工和制药行业的应用已得到广泛应用。

它们对有机化学的影响如此深远，以至于它们成为 2010 年诺贝尔化学奖的主题。

本视频将说明钯催化交叉偶联反应的原理，并在实验室中演示该技术。

在这些类型的反应中，使用钯催化剂促进亲核试剂（通常为有机金属化合物）添加到亲核试剂中，亲核试剂通常是有机卤化物

A Pd（0） 物种通过氧化加成与有机卤化物反应形成有机钯二物质，然后与亲核试剂反应形成新的碳-碳键。

除 Heck 偶联外，所有这些反应都遵循相同的机制：在氧化加成形成有机钯两种物质后，发生与有机金属亲核试剂的金属转移步骤，形成具有两个碳-钯键的新物质。最后，发生还原消除以产生新的碳-碳键并再生零钯催化剂，该催化剂可以继续偶联另一种亲核试剂和亲电试剂。

在 Heck 偶联反应中，有机钯 2 物种的形成与之前的偶联反应类似，但与转金属步骤相反，发生了配位步骤，其中钯 2 物种与烯烃形成络合物。在配位步骤之后，碳球化发生以产生新的碳-碳和碳-钯键。接下来，β-氢化物消除产生所需的取代烯烃和钯二氢化物物质，它们经过还原消除以再生钯零催化剂。

现在我们已经讨论了钯催化交叉偶联反应的原理，让我们看看一个典型的 Heck 偶联程序。

为了合成?,?-不饱和羧酸，我们将在钯催化剂存在下将 4-碘苯乙酮和丙烯酸反应。首先，在圆底烧瓶中加入苯乙酮、丙烯酸、二氯化钯，然后用 5 mL 水稀释。然后加入碳酸钠，将催化剂还原至零钯，加入磁力搅拌棒混合

将试剂加入烧瓶中后，搅拌内容物，加热反应回流

通过薄层色谱法（TLC）监测反应进度，确保苯乙酮的完全消耗。

反应完成后，从加热源中取出培养瓶，让混合物冷却至室温。

混合物冷却后，用 1 摩尔盐酸水溶液酸化至 pH 1，用石蕊试纸监测 pH 值，偶联产物应从溶液中沉淀。

混合物酸化后，将内容物倒入覆盖有滤纸的 B？chner 漏斗上，并通过真空过滤收集固体。

为了验证偶联产物的结构，将 2 mg 干燥材料溶解在 0.5 mL DMSO-d6 中，并通过 NMR 分析。

现在我们已经看到了一个示例实验室程序，让我们看看钯催化交叉偶联反应的一些有用应用。

制造药物化合物的一个主要要求是最低的毒性和可燃性，以及最大的工艺稳定性。Suzuki 偶联反应条件相当安全，并且该反应广泛用于过程化学，例如从芳基溴和硼酯合成克唑替尼（一种肺癌药物）。

紫杉醇是一种具有抗癌特性的天然产物，是在太平洋红豆杉树 Taxus brevifolia 的树皮中发现的。不幸的是，每 10 吨树皮只能收集 1.2 克纯化合物。临床上所需的紫杉醇数量需要开发一种高效的化学合成，而分子内 Heck 偶联反应在其大规模生产中发挥了重要作用。

您刚刚观看了 JoVE 对钯催化交叉偶联反应的介绍。您现在应该了解它们背后的原理、如何执行实验以及它们的一些用途。感谢观看！