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钯、铑催化的选择性C-C键形成反应研究
C-C键形成反应是化学研究中的重要领域之一。随着化学科技的不断进步和发展，越来越多的催化剂被发现或设计出来，其中钯和铑催化的选择性C-C键形成反应备受关注。本文将对钯、铑催化的选择性C-C键形成反应进行综述和探讨，包括反应机理、反应种类和反应应用等方面，旨在为相关研究工作者提供参考和借鉴。
一、反应机理
钯、铑催化的选择性C-C键形成反应的机理一般涉及两步反应：第一步为铜催化剂的活化，如加上PPh3之后银盐化学还原生成铜（0），同时与邻位芳环上的底物结合，形成有机钯或铑络合物，第二步为有机钯或铑络合物参与C-C键的形成反应。反应途径中，有机钯或铑络合物在反应物表面上形成键中间体，然后与另一个键合成碱基形成C-C键。催化剂的活化步骤和反应机理的详细描述因反应种类而异。
二、反应种类
1、钯催化的选择性C-C键形成反应
钯催化的选择性C-C键形成反应是一种常见的有机合成反应，适用于芳环和烯烃的有机合成。常用反应种类如下：
（1）Heck反应
Heck反应是一种重要的钯催化偶联反应，用于合成含有芳香环的非对称烯烃。该反应是由钯催化底物与烯烃、碱一起反应得到产物的过程。反应机理通常被分为四个步骤：钯催化物的前体的激活；脱氢逐渐形成钯金属卡宾；钯卡宾与亲核试剂反应形成中间体；最后，还原反应拉成吡喃环。
（2）Suzuki-Miyaura反应
Suzuki-Miyaura反应是一种更加普遍的钯催化反应，可以用于合成芳香化合物，特别是含有含氟基、甲氧基、烃基的多异构芳香化合物。该反应是将芳基卤化物或酯与含有芳环基的硼酸酯在钯催化下反应，产生C-C键形成的过程。反应途径可分为两步：有机钯络合物形成；有机钯络合物加成产生C-C键。
（3）Sonogashira反应
Sonogashira反应是一种重要的化学反应，被用于研究C-H基团与炔基键的偶联反应。该反应的缩写为Pd-Cu联合催化，通常前体为溴化物和酯过度化物，使它们与炔烃Pd-Cu催化反应。催化三阶段：（a）Pd(0)-Cu(I)还原催化的发生；（b）芳环卤化物和炔烃催化的加成，比如Ph-X+HC≡CR→Ph-CCR-X；（c）亚胺催化还原： 动力学方程通常和三相体系相关联。
2、铑催化的选择性C-C键形成反应
铑催化的选择性C-C键形成反应也是一种常见的有机合成反应，与钯催化的C-C键形成反应一样，适用于芳环和烯烃的有机合成。常用反应种类如下：
（1）Hydroformylation反应
氢甲酰化反应是由醛基芳香化合物和乙烯或其他烯烃在铑催化下加反应得到产物的过程。铑催化将CO和H2转化成甲酸羰铑络合物，在乙烯的存在下，它可以自发的溶解并与乙烯反应，由此形成镍碳基中间体，然后添加氢气进行还原，并转化为醛基和产品。
（2）Carbonylation反应
钯催化羧化反应是由乙烯和一群吸电子的芳香环组成的群体反应吗，铑催化原理一样。其中一个芳环的基团会稳定中间体，而另一个吸电子的芳环环幽藏合物会与碳基中间体的形成有利于反应进行，产生钯-烯烃络合物和羧肉铑络合物，再与CO反应形成酯等产物。
三、反应应用
钯、铑催化的选择性C-C键形成反应在有机合成中具有广泛的应用，往往能够高效、经济、高选择性地将非天然基团引入到天然化合物中，从而改变其生物活性和药理作用。这些反应广泛应用于制药、医药、农药等领域，并提供了许多的新药候选者。例如：
（1）Tofacitinib(托法替尼)是一种辅助性治疗关节炎的新型药物，该药物由较早的羧酸与氨基炔的Sonogashira偶联反应、钯卡宾机制、吲哚乙酸钠与甲磺酸固定等步骤构成。
（2）Olaparib(奥拉帕尼)是一种针对乳腺癌的新型药物。它是通过铑催化的C-C键形成反应对甲基苯甲胺进行的改性合成，最后与3,4-二甲氨基苯酚反应得到的。
（3）Lorcaserin(洛卡特普林)是一种用于肥胖病治疗的疗效显著的新型药物。它的结构就是通过Suzuki-Miyaura反应构建的，硝基菌糖和硝基芳基硼酸二酯在铕催化下反应。
四、结论
钯、铑催化的选择性C-C键形成反应是化学研究的重要领域之一。本文和更多现代手段将化学家亲进遥不可及的有机化学操作，获取非常优质的药物化合物、及相对于癌症、生物医药、农药和其他领域的应用完善方法。本文通过综述和探讨钯、铑催化的选择性C-C键形成反应的机理、种类和应用等，展现了这种反应形式的研究价值，有助于推动相关科研工作者进一步开展研究，为药物化学等领域的发展提供更为可靠的理论支撑。