Name Rxn | Heck反应

定义

钯催化的烯烃芳基化或烯基化称为Heck反应(有时也称为 Mizoroki-Heck 反应 )。

通式

溯源

Heck 反应的发展过程可以追溯到 20 世纪 70 年代初。1971 年, Mizoroki 等人使用类似于 Ni 催化芳'应激基化的反应条件,发现零价钮或者二价铠可以催化腆苯与乙烯基化合物之间的偶联反应 。

与此同一个时期, Heck 在大量研究金属催化偶联反应的基础上,独立发现并更加全面地报道了金属铠催化乙烯基化合物芳基化的反应。比较Mizoroki 的研究结果,Heck 报道的偶联反应具有产率高和反应条件更加温和的优点。同时,Heck 还简要地提出了钮的催化机理,并指出了该反应存在的一些局限,例如:立体化学不够专一、分子内有着异构化现象等

随后, Heck 继续深入地研究了这一反应,不仅显著地拓展了底物范围。而且成功地缩减了催化剂的用量,使之能够达到 0.05 mol% 用量。这些工作初步奠定了 Heck 反应在合成有机化学中的重要地位。

现在, Heck 反应已经成为有机合成中一个极其重要的构建碳·碳键的方法,被广泛用于各类芳香取代烯怪或者联烯短的合成。

Richard F. Heck 于 1931 年 8 月出生于美国马萨诸塞州的斯普林菲尔德(Springfield) 。分别于 1952 年和 1954 年从加利福尼亚大学洛杉矶分校 (UCLA)获得理学学士学位和博士学位。在瑞士皇家理工学院 (ETH) 和 UCLA 完成博士后研究之后,他于 1957 年加入美国 Hercules 公司。 1971 年,他转到特拉华大学 (University of Delaware) ,并作为 Wil1is F. Harrington 教授一直工作到1989 年退休。多年来, Heck 一直致力于金属催化偶联反应的研究。

理查德·赫克(Richard Heck)在担任大力神公司(Hercules corp)的时候发现了赫克反应。赫克因有机合成中钯催化的交叉偶联,而与铃木章(Akira Suzuki)和根岸英一(eiichi Negishi)一起获得了2010年的诺贝尔奖。

一般特征

1)最适合由单取代烯烃制备双取代烯烃;

2)烯烃上取代基的电子性质对反应结果的影响有限;它可以是供电子的,也可以是吸电子的,但通常贫电子的烯烃产率较高;

3)反应条件容许烯烃组分上各种各样的官能团:酯类、醚类、羧酸类、腈类、酚类、二烯类等,均适于偶联,但烯丙醇易重排;

4)反应速率受烯烃取代程度的影响较大,通常取代程度越高的烯烃发生Heck反应越慢;

5)不对称烯烃(如端烯烃)主要发生取代,至少是取代烯烃碳;

6)芳基或乙烯基上X基团的性质非常重要,反应速率的变化顺序为:I > Br ~ OTf >> Cl;

7) R1基团多为芳基、杂芳基、烯基、苄基,很少为烷基(只要烷基在β位置没有氢原子),这些基团可以是供电子的,也可以是吸电子的;

8)使用合适的预催化剂(如Pd(OAc)2、Pd(PPh3)4)原位生成活性钯催化剂,反应通常在单齿或双齿膦配体和碱的存在下进行;

9)反应对水不敏感,溶剂无需彻底脱氧;

10) Heck反应是立体定向的,因为钯络合物迁移插入烯烃和β-氢化物清除都是同步立体化学过程。

机理

钯催化剂前体先生成活性的零价钯催化剂,接着与氯代烃经历氧化加成,烯烃再进行顺式的迁移插入,随后可能进过一个C-C单键旋转过程,再发生顺式的氢消除,生成新的烯烃,二价钯在碱的作用下,发生还原消除,重新生成活性钯催化剂,继续进行新的催化循环

实例

1)

DOI: 10.1021/acs.orglett.8b00847

2)

DOI: 10.1021/ja5104525

3)

DOI: 10.1021/ja412277z

4)

DOI: 10.1021/ja017200a

5)

评述

自从 Heck 反应被发现以来,人们逐渐发现 Pd-催化的这一反应对于许多有机官能团有着良好的兼容性和适应性,而且在大空间位阻情况下也能顺利完成C-C键的偶联。

这些优秀的性质使得 Heck 反应在复杂化合物的合成中得到了广泛的应用,尤其是在含有多个碳环或者杂环的天然产物的全合成之中。

同时,人们还开发了不对称的Heck偶联反应,可以应用于制备多种类型手性化合物的制备合成

参考

1. a)László Kürti, Barbara Czakó. StrategicApplications of Named Reactions in Organic Synthesis. b)Jie Jack Li. Name Reactions: A Collection ofDetailed Mechanisms and Synthetic Applications. c) 黄培强.有机人名反应、试剂与规则. d) 胡跃飞, 林国强. 现代有机反应

2. https://www.organic-chemistry.org/namedreactions/ugi-reaction.shtm

3. a) https://pubs.acs.org/ b) https://onlinelibrary.wiley.com/

c) https://www.sciencedirect.com/ d) https://www.rsc.org/

e) https://www.thieme-connect.com/ f) http://www.sciencemag.org/

g) https://www.nature.com/natcatal/

(0)

相关推荐

  • 乔世璋教授2020年工作总结

    乔世璋教授,现任澳大利亚阿德莱德大学化工与材料学院纳米技术首席教授,能源与催化材料中心主任,主要从事新能源技术纳米材料领域的研究,包括电池.电催化.光催化等.发表学术论文超过430篇,引用超过5700 ...

  • 【有机】南开陈弓、何刚团队JACS:铜催化未活化烯烃的对映选择性烷基化

    近年来,Engle课题组开发了双齿氨基喹啉(AQ或Q)导向基辅助的Pd催化的非活化烯烃与多种偶联试剂的官能化反应.此类反应通常涉及AQ辅助的亲核试剂对烯烃的亲核钯化过程,形成动力学上有利的五元/六元环 ...

  • ​Heck反应机理

    Heck反应 钯催化下对烯烃进行烯基或芳基化的反应.另外不含β氢的卤代烃(主要是卤化苄)也可发生Heck反应,进行烷基化. 反应机理 Heck 反应的催化循环是围绕催化的钯中心而展开.循环中所需的活性 ...

  • 人名反应及常见反应(T-Z)

    Takai反应 直到上世纪80年代中叶,都没有常规立体选择性地由羰基化合物制备烯基卤代物的方法.1987年,K.Takai和K.Utimoto报道了一个简单的并具有立体选择性的方法,在卤仿-二氯化铬( ...

  • 【有机】JACS:强酸催化非活化烯烃的不对称氢芳基化反应

    在构建苄位手性季碳的方法中,一种简洁且原子经济性高的方式是通过1,1-二取代烯烃的质子化形成三级碳正离子,随后经不对称芳基化来构建手性季碳.然而,这类转化至今没有实现.虽然非活化烯烃的催化氢芳基化反应 ...

  • 活性中间体卡宾及相关反应

    卡宾(Carbene)是一类缺电子的中性活泼中间体,其中的碳原子外层只有六个电子,四个电子形成共价键,还有两个未成键电子.对卡宾化学的研究始于1950年,由于它在有机合成以及探讨某些反应机理方面很有价 ...

  • 【有机】ACS Catal.:印第安纳大学Brown课题组实现镍催化下烯烃的三组分硅酰化

    镍催化的烯烃官能团化是有机化学中有力的合成工具.在众多机理模式中,其中有一种涉及亲核性[Ni]-R络合物生成,然后与烯烃结合产生仲[Ni]-烷基络合物,再与各种亲电试剂反应(Scheme 1).迄今为 ...

  • 钯炭催化的Mizoroki−Heck反应

    通常Mizoroki−Heck反应都是用均相钯催化剂催化芳基卤与烯烃偶联,但是使用非均相催化剂后处理简单,只用需要简单过滤即可除去催化剂,产品中钯残留易控制,催化剂易回收,在精细化工生产中有不少应用. ...

  • Heck反应

    上世纪70年代前后,Heck和Morizoki分别独立发现芳基卤代烃.苄基卤代烃和苯乙烯基卤代烃在有位阻的胺做碱以及在钯催化下,可以烯烃偶联生成芳基.苄基.苯乙烯基取代的烯烃.通常把在碱性条件下钯催化 ...

  • 方法|Ni催化醛和芳基烯烃直接脱水Heck偶联

    引言 通讯作者是Chao-jun Li,第一作者为Leiyang Lv 该研究报道了在无氧化剂条件下,Ni催化脱氢Heck偶联,反应释放出氢气.氮气和水为副产物.由于醛上氧原子的配位作用,反应具有非常 ...

  • 「NR」Heck reaction——高效的烯烃衍生化方法

    定义 钯催化烯烃的芳基化或烯基化被称为Heck反应 反应通式 起源与发展 在20世纪70年代初,T. Mizoroki和R.F. Heck各自独立发现了芳基.苄基和苯乙烯基卤化物在受阻胺基和催化量Pd ...

  • 【Name Rxn】Jacobsen水解动力学拆分

    定义 Co(III)salen配合物催化外消旋末端环氧化合物与水的反应,得到高对映体富集的末端环氧化合物和二醇 反应通式 起源与发展 1995年,在发现未官能化化烯烃的对映选择性环氧化(Jacobse ...

  • 【Name Rxn】Jacobsen-Katsuki epoxidation

    定义 手性(salen)锰(III)配合物对映选择性环氧化未官能化的烷基和芳基取代烯烃 反应通式 起源与发展 在20世纪90年代初,E.N. Jacobsen和T. Katsuki分别报道了手性(sa ...

  • Name Rxn | Friedel-Crafts 傅克反应

    定义 Friedel-Crafts反应(傅克反应),指在酸(Lewies酸或质子酸)催化下,芳香化合物与卤代烃或酰卤等亲电试剂发生反应,在芳环上引入烷基或酰基,根据反应亲电试剂的不同类型,分为傅克烷基 ...

  • Name Rxn | Jacobsen不对称环氧化反应

    定义 Mn(III)salen催化的(Z)烯烃不对称环氧化反应,被称为Jacobsen不对称环氧化反应,又被称为Jacobsen–Katsuki不对称环氧化,或者Jacobsen水解动力学拆分.该反应 ...

  • 【人物与科研】广州健康院朱强课题组:钯催化不对称7-exo-trig Heck羰基化串联反应合成二苯氮杂卓酮类阻转异构体

    导语 钯催化的分子内不对称Heck羰基化反应是构建含有手性季碳的五元环和六元环有效方法,这类反应通常经过对烯烃的环化碳钯化形成关键的烷基钯中间体,该中间体由于不含β-H无法进行β-H消除反应而产生季碳 ...