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摘 要

铜催化的乌尔曼反应是碳-碳偶联的方法之一。分子间的乌尔曼反应研究越来越多，主要涉及C-C，C-N，C-O偶联等。在本文，我们主要研究铜催化的C-C偶联反应，以原有的催化体系，优化反应的条件来提高产率。

关键词：碳-碳偶联 碘化亚铜 活性亚甲基

Abstract

Ullmann reaction catalyzed by Cu is one of the methods of C-C coupling. More and more the intermolecular Ullmann-type reactions are reported, mainly related to C-C, C-N and C-O couplings. We focused on the C-C coupling reaction catalyzed by copper to achieve higher yields by the optimization of the original catalytic system.

Keywords: C-C coupling;CuI ; Active methylene

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1偶联反应的概述 1

1.2 Ullmann反应简介 1

1.3 CuI／L-Proline体系催化的邻三氟乙酰胺基芳基卤化物与活性亚甲基的碳碳键偶联反应研究 5

1.4 选题的目的及意义 7

第二章 实验部分 8

2.1芳基卤代物与活性亚甲基之间的碳-碳偶联反应实验设计 8

2.2以4-甲基碘苯与丙二酸二乙酯为底物对反应条件的优化 8

2.2.1反应温度对反应产率的影响 8

2.2.2反应用碱对反应产率的影响 9

2.2.3反应用溶剂对反应产率的影响 9

2.3实验步骤 10

2.3.1 以3-甲基碘苯为原料与活性亚甲基的反应 10

2.3.2 以α-碘萘为原料与丙二酸二乙酯的反应 11

2.3.3 以2-氟碘苯为原料与活性亚甲基的反应 11

2.3.4 以3-硝基碘苯为原料与活性亚甲基的反应 12

2.3.5 以4-乙酰基碘苯为原料与活性亚甲基的反应 13

2.3.6 以3-三氟甲基碘苯为原料与活性亚甲基的反应 13

2.3.7 以4-羟基碘苯为原料与丙二酸二乙酯的反应 14

2.4实验试剂及仪器 15

2.4.1实验试剂 15

2.4.2主要仪器设备 16

第三章 结论与展望 17

3.1 结论 17

3.2 展望 17

参考文献 18

致 谢 20

第一章 绪论

1.1偶联反应的概述

提及偶联反应，人们立即就会想到金属钯催化剂，似乎两者是一种无法分割的整体。的确在过去的30年间，由钯催化的碳碳键或碳杂键的偶联反应被广泛发展^[1]。由于钯催化的反应往往条件温和、速度快、产率高、副产物少，似乎它已成为偶联反应的首选金属催化剂。但是，我们必须意识到，金属铜催化剂才是偶联反应的鼻祖^[2]，铜催化的偶联反应最早在1901年就由Ullmann所报道^[3]，是指在两个芳基片断之间形成 C-C 键的反应。随后Ullmann又于1903报道了芳基 C-N、芳基 C-O 键的形成反应^[4]，由此这类反应被统称为Ullmann反应^[5]（图1.1）。

图 1.1

1.2 Ullmann反应简介

Ullmann反应是由德国化学家Ullmann于1903年发现的^[6]，他首次将不活泼的芳基卤代物应用于偶联反应。Goldberg Chan, Evans, Lam, Batey, Beringer, Kang, Avendano, Barton等人都先后对Ullmann反应做了大量的改进工作。该反应是形成芳基醚、芳基胺、芳基硫醚以及二芳基化合物的很重要的方法。

早期的Ullmann 反应中需要苛刻的反应条件（高温，强碱，当量的铜或者铜盐，较长的反应时间），而且产率不高，导致了这个反应较难推广应用。在Ullmann反应一百多年的发展过程中，化学家们发展了很多方法来克服以上缺点。在钯和镍催化剂被发现和应用以后，人们发现钯和镍具有反应条件温和、反应简单以及后处理简单等优点，因此逐渐放弃了对Ullmann反应的研究。但钯催化剂价格昂贵，以及要用不稳定并且剧毒的有机磷做配体，镍催化剂的毒性本身就很大。为了克服以上缺点，寻找廉价并且低毒的有效催化剂，化学家们对铜催化的Ullmann 反应又产生了浓厚的兴趣。但是传统的Ullmann缩合反应需要化学计量或者大大过量的铜试剂作为催化剂，对不带吸电子基的卤代芳基较为钝化而且反应温度通常在200℃以上，同时在反应中往往需要使用强碱等限制了反应底物的范围。这些苛刻的反应条件及限制，在很大程度上影响了这一反应的推广。近年化学家们又重新将目光转向了金属铜催化的偶联反应。这不仅仅是铜廉价易得，还有一个很重要的原因就是，参与催化循环的铜能形成从0到 3四种稳定的价态。而钯虽说能形成五种氧化态^[7]，但只有O和 2是稳定的价态。从图1.2可见在氧化加成这步，铜与钯是有区别的，Pd(0)的氧化加成被公认为在转金属化之前发生，但是Cu(I)参与的氧化加成与转金属化次序还不清楚，因此两种可能性都存在(途径a或者 b)^[2]。

图 1.2

此外，在催化循环中，铜一般以 l／ 3两种价态存在。这时，带有未成对电子的铜离子很可能引发单电子转移反应(SET)，因此，自由基机理也可能出现在铜催化的反应中。诸如，著名的Sandmeyer反应就被公认为由Cu(I)引发的自由基亲核取代反应(图1.3)。

图 1.3

配体促进的铜催化的Ullmann偶联反应这一方法学在芳基 C-N、芳基 C-O、芳基 C-C、芳基C-S键形成方面取得了巨大成就后，化学家们又开始将目光放在了这一方法学的应用性上。特别是利用温和条件下铜催化的Ullmann偶联反应参与的串联反应在合成杂环化合物或天然产物方面获得了不错的进展。

2004年Buchwald小组^[8]用铜催化的芳基C-N键形成反应和开环串联反应合成了二氮中环化合物。如他们以邻溴苄胺和β-内酰胺为底物，CuI为催化剂，N-N’-二甲基乙二胺为配体、碳酸钾作碱，在甲苯中于110 ℃下反应先形成碳氮偶联中间体，偶联中间体再经过胺基对β-内酰胺开环合成了二氮八元杂环化合物。利用此方法，他们方便高效的合成了7、8、9、10元二氮杂环化合物(图1.4)。

图 1.4

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