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赫克反应

四月 14, 2023

赫克反应（Heck反应）也称沟吕木－赫克反应（Mizoroki－Heck反应），是不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸酯）与烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的偶联反应。[1][2] 它得名于美国化学家理查德·赫克和日本人沟吕木勉，赫克憑藉此貢獻得到了2010年諾貝爾化學獎。

原料卤代烃[3] 或三氟甲磺酸酯中的R基可以是芳基、苄基或乙烯基。烯烃的双键碳必须连有氢，且烯烃通常为缺电子烯烃，如丙烯酸酯或丙烯腈。钯催化剂可以是四(三苯基膦)合钯(0)、氯化钯(II)或乙酸钯(II)。碱可以是三乙胺、碳酸钾或乙酸钠。

反应综述：[4][5][6]

历史

在 Fujiwara （1967，藤原祐三）[7] 和 Heck（1969年）[8] 此前对芳烃与烯烃以及芳基卤化汞（ArHgCl）与烯烃在定量钯(II)催化反应的研究的基础上，1971年，日本化学家溝呂木报道了乙酸钾作碱和氯化钯催化下，碘苯与苯乙烯在甲醇中、120°C和加压的条件下偶联为二苯乙烯的反应。

 

1972年，Heck独立报道了碘代苯与苯乙烯的偶联反应，Heck小组采取无溶剂条件，并改用乙酸钯催化和有位阻的三正丁胺作碱。

 

（上述两个反应中的活性催化物种钯(0)都是由钯与烯烃配位而产生。）

1974年，Heck 向反应引入膦配体。[9]

 

反应机理

Heck 反应的催化循环是围绕催化的钯中心而展开，如下图所示。循环中所需的活性钯(0)一般是由钯(II)前体在反应中原位产生，[10] 例如，乙酸钯可被三苯基膦还原为双(三苯基膦)合钯(0) (1)，进入催化循环，同时三苯基膦则被氧化为三苯基氧膦。

循环中，首先是电子不饱和的含钯物种 (1)与卤代烃氧化加成，钯插入到卤-碳键中。然后，钯原子与烯烃作用产生π配合物 (3)，配位的烯烃再顺式插入到钯-碳键中，得 (4)。 (4) 经旋转（未画出）异构化为扭张力较小的反式异构体后，发生β-氢消除反应，获得另一个钯与烯烃配位的中间体 (5)。(5) 经解配，即得反应产物烯烃，同时还产生钯(II)物种 (6)，而 (6) 在碳酸钾作用下发生还原消除，又转化为 (1)，从而获得再生。可见，反应中用到的碳酸钾是计量的，但钯却是催化性的。

 

此类催化机理不仅限于乙烯基化合物，其他钯催化偶联反应中也可以见到大同小异的循环，例如Sonogashira偶联反应（一个底物为炔）、Suzuki偶联反应（烯烃被芳基硼酸替代）和Stille反应（烯烃被芳基锡烷替代）等。循环也可应用于其他10族元素，如Negishi偶联反应便是有机锌与芳卤在钯或镍催化下的偶联，也是采取类似的机理。不过，铂却不遵循这一催化循环，因铂-碳键能较高。

立体选择性

Heck 反应具立体选择性，多产生反式产物，主要原因是体积较大的有机基团与卤钯基，在旋转一步时尽量互相远离。

此反应工业上用于药物萘普生（下图，通过溴萘甲醚与乙烯反应）和防晒霜组分对甲氧基肉桂酸异辛酯的制取。[11]

 

变体

离子液体

离子液体存在下，Heck 反应可在无膦配体的条件下进行。例如，将乙酸钯和离子液体 (bmim)PF6 负载在反相硅胶的内腔，[12] 可使反应在水中进行，催化剂亦可循环使用。

 

Heck氧连芳基化

顺式加成产生的中间体中，钯上的取代基被羟基取代，最后产生具四氢呋喃环系的产物。[13]

 

氨基-Heck反应

如：以三乙胺为碱，四(三苯基膦)合钯(0)催化，连有强吸电子基的肟可与末端双烯发生分子内偶联，形成具新 C-N 键的吡啶衍生物。[14]

 

参见

参考资料

  1. ^ Heck, R. F.; Nolley, Jr., J. P. Palladium-catalyzed vinylic hydrogen substitution reactions with aryl, benzyl, and styryl halides. J. Org. Chem. 1972, 37(14): 2320–2322. doi:10.1021/jo00979a024. 
  2. ^ Mizoroki, T.; Mori, K.; Ozaki, A. Arylation of Olefin with Aryl Iodide Catalyzed by Palladium. Bull. Chem. Soc. Jap. 1971, 44: 581. doi:10.1246/bcsj.44.581. 
  3. ^ Littke, A. F.; Fu, G. C. (2005). "Heck reactions of aryl chlorides catalyzed by palladium/tri-tert-butylphosphine: (E)-2-Methyl-3-phenylacrylic acid butyl ester and (E)-4-(2-phenylethenyl)benzonitrile". Org. Synth. 81: 63. 
  4. ^ Heck, R. F. Org. React. 1982, 27: 345–390.  缺少或|title=为空 (帮助)
  5. ^ A. de Meijere, F. E. Meyer, Jr.;. Fine Feathers Make Fine Birds: The Heck Reaction in Modern Garb. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1994, 33: 2379–2411. doi:10.1002/anie.199423791. 
  6. ^ Beletskaya, I. P.; Cheprakov, A. V. The Heck Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis. Chem. Rev. 2000, 100: 3009–3066. doi:10.1021/cr9903048. 
  7. ^ Motitani, Ichiro; Fujiwara, Yuzo. Aromatic substitution of styrene-palladium chloride complex. Tetrahedron Letters. 1967, 8: 1119. doi:10.1016/S0040-4039(00)90648-8. 
  8. ^ Heck, Richard F. Mechanism of arylation and carbomethoxylation of olefins with organopalladium compounds. Journal of the American Chemical Society. 1969, 91: 6707. doi:10.1021/ja01052a029. 
  9. ^ Dieck, H. A.; Heck, R. F. Organophosphinepalladium complexes as catalysts for vinylic hydrogen substitution reactions. Journal of the American Chemical Society. 1974, 96: 1133. doi:10.1021/ja00811a029. 
  10. ^ Ozawa, F.; Kubo, A.; Hayashi, T. Generation of Tertiary Phosphine-Coordinated Pd(0) Species from Pd(OAc)2 in the Catalytic Heck Reaction. Chemistry Lett. 1992: 2177–2180. doi:10.1246/cl.1992.2177. 
  11. ^ De Vries, Johannes G. The Heck reaction in the production of fine chemicals. Canadian Journal of Chemistry. 2001, 79: 1086. doi:10.1139/cjc-79-5-6-1086. 
  12. ^ Hagiwara, Hisahiro; Sugawara, Yoshitaka; Hoshi, Takashi; Suzuki, Toshio. Sustainable Mizoroki–Heck reaction in water: remarkably high activity of Pd(OAc)2 immobilized on reversed phase silica gel with the aid of an ionic liquid. Chemical Communications. 2005, (23): 2942–2944. PMID 15957033. doi:10.1039/b502528a. 
  13. ^ Lorand Kiss, Tibor Kurtan, Sandor Antus, Henri Brunner. Further insight into the mechanism of Heck oxyarylation in the presence of chiral ligands (free fulltext). Arkivoc. 2003: GB–653J [2010-10-07]. （原始内容于2006-05-18）. 
  14. ^ Mitsuru Kitamura, Daisuke Kudo, and Koichi Narasaka. Palladium(0)-catalyzed synthesis of pyridines from β-acetoxy-γ,δ-unsaturated ketone oximes (free fulltext). Arkivoc. 2005: JC–1563E. 

延伸阅读

  • Beletskaya, I. P.; Cheprakov, A. V. The Heck Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis. Chem. Rev. 2000, 100: 3009–3066. doi:10.1021/cr9903048. 
  • Littke, A. F.; Fu, G. C. (2005). "Heck reactions of aryl chlorides catalyzed by palladium/tri-tert-butylphosphine: (E)-2-Methyl-3-phenylacrylic acid butyl ester and (E)-4-(2-phenylethenyl)benzonitrile". Org. Synth. 81: 63. 

外部链接

  • Heck反应 （页面存档备份，存于互联网档案馆）—organic-chemistry.org．
  • Heck反应（页面存档备份，存于互联网档案馆）—哈佛大学Myers讲义．
  • 沟吕木－赫克反应（Mizoroki－Heck反应） （页面存档备份，存于互联网档案馆）

四月 14, 2023
赫克反应, heck反应, 也称沟吕木, mizoroki, heck反应, 是不饱和卤代烃, 或三氟甲磺酸酯, 与烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的偶联反应, 它得名于美国化学家理查德, 赫克和日本人沟吕木勉, 赫克憑藉此貢獻得到了2010年諾貝爾化學獎, 原料卤代烃, 或三氟甲磺酸酯中的r基可以是芳基, 苄基或乙烯基, 烯烃的双键碳必须连有氢, 且烯烃通常为缺电子烯烃, 如丙烯酸酯或丙烯腈, 钯催化剂可以是四, 三苯基膦, 合钯, 氯化钯, 或乙酸钯, 碱可以是三乙胺, 碳酸钾或乙酸钠, 反应综述, 目录, 历. 赫克反应 Heck反应 也称沟吕木 赫克反应 Mizoroki Heck反应 是不饱和卤代烃 或三氟甲磺酸酯 与烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的偶联反应 1 2 它得名于美国化学家理查德 赫克和日本人沟吕木勉 赫克憑藉此貢獻得到了2010年諾貝爾化學獎 原料卤代烃 3 或三氟甲磺酸酯中的R基可以是芳基 苄基或乙烯基 烯烃的双键碳必须连有氢 且烯烃通常为缺电子烯烃 如丙烯酸酯或丙烯腈 钯催化剂可以是四 三苯基膦 合钯 0 氯化钯 II 或乙酸钯 II 碱可以是三乙胺 碳酸钾或乙酸钠 反应综述 4 5 6 目录 1 历史 2 反应机理 3 立体选择性 4 变体 4 1 离子液体 4 2 Heck氧连芳基化 4 3 氨基 Heck反应 5 参见 6 参考资料 7 延伸阅读 8 外部链接历史 编辑在 Fujiwara 1967 藤原祐三 7 和 Heck 1969年 8 此前对芳烃与烯烃以及芳基卤化汞 ArHgCl 与烯烃在定量钯 II 催化反应的研究的基础上 1971年 日本化学家溝呂木报道了乙酸钾作碱和氯化钯催化下 碘苯与苯乙烯在甲醇中 120 C和加压的条件下偶联为二苯乙烯的反应 1972年 Heck独立报道了碘代苯与苯乙烯的偶联反应 Heck小组采取无溶剂条件 并改用乙酸钯催化和有位阻的三正丁胺作碱 上述两个反应中的活性催化物种钯 0 都是由钯与烯烃配位而产生 1974年 Heck 向反应引入膦配体 9 反应机理 编辑Heck 反应的催化循环是围绕催化的钯中心而展开 如下图所示 循环中所需的活性钯 0 一般是由钯 II 前体在反应中原位产生 10 例如 乙酸钯可被三苯基膦还原为双 三苯基膦 合钯 0 1 进入催化循环 同时三苯基膦则被氧化为三苯基氧膦 循环中 首先是电子不饱和的含钯物种 1 与卤代烃氧化加成 钯插入到卤 碳键中 然后 钯原子与烯烃作用产生p配合物 3 配位的烯烃再顺式插入到钯 碳键中 得 4 4 经旋转 未画出 异构化为扭张力较小的反式异构体后 发生b 氢消除反应 获得另一个钯与烯烃配位的中间体 5 5 经解配 即得反应产物烯烃 同时还产生钯 II 物种 6 而 6 在碳酸钾作用下发生还原消除 又转化为 1 从而获得再生 可见 反应中用到的碳酸钾是计量的 但钯却是催化性的 此类催化机理不仅限于乙烯基化合物 其他钯催化偶联反应中也可以见到大同小异的循环 例如Sonogashira偶联反应 一个底物为炔 Suzuki偶联反应 烯烃被芳基硼酸替代 和Stille反应 烯烃被芳基锡烷替代 等 循环也可应用于其他10族元素 如Negishi偶联反应便是有机锌与芳卤在钯或镍催化下的偶联 也是采取类似的机理 不过 铂却不遵循这一催化循环 因铂 碳键能较高 立体选择性 编辑Heck 反应具立体选择性 多产生反式产物 主要原因是体积较大的有机基团与卤钯基 在旋转一步时尽量互相远离 此反应工业上用于药物萘普生 下图 通过溴萘甲醚与乙烯反应 和防晒霜组分对甲氧基肉桂酸异辛酯的制取 11 变体 编辑离子液体 编辑 离子液体存在下 Heck 反应可在无膦配体的条件下进行 例如 将乙酸钯和离子液体 bmim PF6 负载在反相硅胶的内腔 12 可使反应在水中进行 催化剂亦可循环使用 Heck氧连芳基化 编辑 顺式加成产生的中间体中 钯上的取代基被羟基取代 最后产生具四氢呋喃环系的产物 13 氨基 Heck反应 编辑 如 以三乙胺为碱 四 三苯基膦 合钯 0 催化 连有强吸电子基的肟可与末端双烯发生分子内偶联 形成具新 C N 键的吡啶衍生物 14 参见 编辑Nozaki Hiyama偶联反应 Hiyama偶联反应 Stille偶联反应 鈴木偶联反应参考资料 编辑 Heck R F Nolley Jr J P Palladium catalyzed vinylic hydrogen substitution reactions with aryl benzyl and styryl halides J Org Chem 1972 37 14 2320 2322 doi 10 1021 jo00979a024 Mizoroki T Mori K Ozaki A Arylation of Olefin with Aryl Iodide Catalyzed by Palladium Bull Chem Soc Jap 1971 44 581 doi 10 1246 bcsj 44 581 Littke A F Fu G C 2005 Heck reactions of aryl chlorides catalyzed by palladium tri tert butylphosphine E 2 Methyl 3 phenylacrylic acid butyl ester and E 4 2 phenylethenyl benzonitrile Org Synth 81 63 Heck R F Org React 1982 27 345 390 缺少或 title 为空 帮助 A de Meijere F E Meyer Jr Fine Feathers Make Fine Birds The Heck Reaction in Modern Garb Angew Chem Int Ed Engl 1994 33 2379 2411 doi 10 1002 anie 199423791 Beletskaya I P Cheprakov A V The Heck Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis Chem Rev 2000 100 3009 3066 doi 10 1021 cr9903048 Motitani Ichiro Fujiwara Yuzo Aromatic substitution of styrene palladium chloride complex Tetrahedron Letters 1967 8 1119 doi 10 1016 S0040 4039 00 90648 8 Heck Richard F Mechanism of arylation and carbomethoxylation of olefins with organopalladium compounds Journal of the American Chemical Society 1969 91 6707 doi 10 1021 ja01052a029 Dieck H A Heck R F Organophosphinepalladium complexes as catalysts for vinylic hydrogen substitution reactions Journal of the American Chemical Society 1974 96 1133 doi 10 1021 ja00811a029 Ozawa F Kubo A Hayashi T Generation of Tertiary Phosphine Coordinated Pd 0 Species from Pd OAc 2 in the Catalytic Heck Reaction Chemistry Lett 1992 2177 2180 doi 10 1246 cl 1992 2177 De Vries Johannes G The Heck reaction in the production of fine chemicals Canadian Journal of Chemistry 2001 79 1086 doi 10 1139 cjc 79 5 6 1086 Hagiwara Hisahiro Sugawara Yoshitaka Hoshi Takashi Suzuki Toshio Sustainable Mizoroki Heck reaction in water remarkably high activity of Pd OAc 2 immobilized on reversed phase silica gel with the aid of an ionic liquid Chemical Communications 2005 23 2942 2944 PMID 15957033 doi 10 1039 b502528a Lorand Kiss Tibor Kurtan Sandor Antus Henri Brunner Further insight into the mechanism of Heck oxyarylation in the presence of chiral ligands free fulltext Arkivoc 2003 GB 653J 2010 10 07 原始内容存档于2006 05 18 Mitsuru Kitamura Daisuke Kudo and Koichi Narasaka Palladium 0 catalyzed synthesis of pyridines from b acetoxy g d unsaturated ketone oximes free fulltext Arkivoc 2005 JC 1563E 延伸阅读 编辑Beletskaya I P Cheprakov A V The Heck Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis Chem Rev 2000 100 3009 3066 doi 10 1021 cr9903048 Littke A F Fu G C 2005 Heck reactions of aryl chlorides catalyzed by palladium tri tert butylphosphine E 2 Methyl 3 phenylacrylic acid butyl ester and E 4 2 phenylethenyl benzonitrile Org Synth 81 63 外部链接 编辑Heck反应 页面存档备份 存于互联网档案馆 organic chemistry org Heck反应 页面存档备份 存于互联网档案馆 哈佛大学Myers讲义 沟吕木 赫克反应 Mizoroki Heck反应 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 赫克反应 amp oldid 74831514, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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