科学训练实验讲义研讨.doc

《科学研究训练实验》讲义 复旦大学化学系 2008-2-15 目 录 实验 实验题目 页码 教 师 1 过渡金属催化的Sonogashira偶联反应Sonogashira偶联反应熟悉过渡金属催化的现代有机合成的方法学，理解Sonogashira偶联反应的催化机理，了解金属有机化学的四大基元反应；掌握无水无氧的操作过程及原理；熟练掌握TLC（薄层板色谱）过程展开剂的选择掌握快速柱层析分离少量有机化合物的方法；学习分析1H-NMR图谱，对数据进行归属在近三十年引起合成化学家的极大兴趣它们魔术般的催化作用为一些在通常情况下难于渡金属催化的有机反应1975 年Sonogashira和他的合作者研究发现，在PdCl2(PPh3)2和CuI同时存在下，乙炔气体可以在温和的条件下与芳基碘化合物或烯基溴化合物偶联得到取代的炔烃；同年，R.F. Heck和L. Cassar也分别独立报道了类似的结果，但他们的没有用到助催化剂CuI，反应条件也比较苛刻。后来，由Pd/Cu 混合催化剂催化的末端炔烃与p2碳的卤化物之间的交叉偶联反应通常被称之为Sonogashira反应目前, Sonogashira 反应在取代炔烃以及大共轭炔烃的合成中得到了广泛的应用在很多天然、农药医药、新兴材料以及纳米分子器件的合成中起着关键的作用 Scheme 1 Sonogashira偶联反应的机理是有两个催化循环组成的。亚铜的催化循环过程中，首先，碱攫取末端炔烃上的氢，然后与亚铜盐作用生成炔基铜中间体A；零价钯的催化循环过程中，首先零价钯与芳基卤代物发生氧化加成生成中间体B，中间体B与中间体A发生转金属化生成中间体C并再生亚铜盐，完成亚铜催化剂的循环，中间体C发生还原消除生成偶联产物同时再生零价钯，完成零价钯的催化循环(Scheme 2)。 Scheme 2 实验内容：本实验是利用Sonogashira偶联反应合成2-苯乙炔基苯甲醛化合物(Scheme 3)。 Scheme 3 实验目的：一，熟悉过渡金属催化的现代有机合成的方法学，理解过渡金属催化的Sonogashira偶联反应的催化机理，了解金属有机化学的四大基元反应；二，掌握较严格的无水无氧的操作过程及原理；三，熟练掌握TLC（薄层板色谱）过程中合适展开剂的选择以及TLC跟踪无水无氧反应的方法；四，掌握快速柱层析分离少量有机化合物的方法；五，进一步熟悉专业有机实验室的设置以及强化常规仪器如油泵、旋转蒸发仪等的使用；六，学习分析1H-NMR图谱，对数据进行归属。 实验试剂与仪器 试剂：CuI，PdCl2，PPh3，邻溴苯甲醛，苯乙炔，乙酸乙酯，石油醚，三乙胺，氢氧化钠，乙醇，丙酮，硅藻土，硅胶，石英砂，苯甲腈PdCl2(Ph3)2的制备1： 称取70mgPdCl2(0.395mmol)溶于2mL苯甲腈中，在100oC下加入搅拌2~3小时至PdCl2完全溶解后，趁热过滤，用少量石油醚洗涤，却至室温，析出黄色固体，过滤，再将滤液用少量石油醚稀释，过滤，合并后抽干130mg PdCl2(PhCN)2。将它和178mg (0.678mmol) PPh3溶解在2mL苯中，室温搅拌1.5小时，再加热回流3小时，冷却至室温，有固体析出，过滤，抽干得209mg PdCl2(Ph3)2，总产率为88%。 Sonogashira偶联反应； 在干燥的三颈瓶中加入（g，mmol），（g，mmol）和三乙胺（20ml），PdCl2(PPh3)2（mg，mol%），干冰-丙酮冷却下抽真空和冲氮气三次后，撤去冷浴，在氮气保护下，让其自然回到室温后，CuI（1mg，1mol%）再加热至50oC反应小时，得到产物g，产率为90%。Sonogashira偶联反应还有哪些别的方法？他们之间有何不同？ 是否可以尝试别的后处理方式，比如加入水，然后有机溶剂萃取等？ 参考文献 1．PdCl2(PPh3)2的制备：a) Anderson, G. K.; Lin, M. Inorg. Synth. 1989, 28, 60. b)King, A. O.; Negishi, E. J. Org. Chem. 1978, 43, 358. 2．Sonogashira偶联反应：a) Sonogashira, K., Tohda, Y., Hagihara, N. Tetrahedton Lett. 1975, 4467. b) Dai Gichard C. L. Org. Lett. 2001, 3, 4034. c) Fukuyama, T., Shinmen, M., Nishitani, S., Sato, M., Ryu, I. Org. Lett. 2002, 4, 1691.