Heck反應(yīng)簡(jiǎn)介

Heck反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)中Z為廣泛使用的碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)之一。Heck反應(yīng)是烯烴與芳基或乙烯基鹵化物（或三氟甲磺酸酯）用于合成取代烯烴的鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)。該反應(yīng)需要在堿性條件下進(jìn)行，同時(shí)還具有高度的區(qū)域選擇性和立體專一性。[1,2]  Heck反應(yīng)由Richard F.Heck和Tsutomu Mizoroki在20世紀(jì)60年代末S次發(fā)現(xiàn)，因此Heck反應(yīng)也被稱為Mizoroki-Heck反應(yīng)。[3]  Mizoroiki-Heck也憑借這一反應(yīng)獲得了2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。[4]

圖1. Heck反應(yīng)

Heck反應(yīng)機(jī)理

Heck反應(yīng)是一種在強(qiáng)堿和鈀催化劑的存在下，以烯烴與有機(jī)鹵化物為原料進(jìn)行的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，主要通過(guò)以下四步機(jī)理進(jìn)行：

1. 氧化加成

2. 遷移插入

3. β-H的消除

4. 還原消除

Heck反應(yīng)機(jī)理在很大程度上取決于鈀催化劑、配體和堿的選擇。通過(guò)改變這些因素，可以針對(duì)各種底物優(yōu)化反應(yīng)。Heck反應(yīng)是有機(jī)合成中構(gòu)建碳-碳鍵的重要反應(yīng)之一，并在該領(lǐng)域取得已了重大進(jìn)展。

Heck反應(yīng)影響因素

以下幾個(gè)因素會(huì)影響Heck反應(yīng)的效率和選擇性，包括：

1.鈀催化劑的選擇：鈀催化劑的選擇會(huì)顯著影響反應(yīng)結(jié)果。不同的鈀配合物具有不同的反應(yīng)性和選擇性，選擇合適的催化劑可以提高反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。

2.配體結(jié)構(gòu)：配體的選擇也會(huì)影響反應(yīng)結(jié)果。配體在形成穩(wěn)定鈀絡(luò)合物和控制其反應(yīng)性方面起著至關(guān)重要的作用。不同的配體可以促進(jìn)不同的反應(yīng)途徑并改變反應(yīng)的選擇性。

3.堿的選擇：堿可以通過(guò)控制反應(yīng)混合物的酸度和促進(jìn)烯烴的去質(zhì)子化來(lái)影響反應(yīng)結(jié)果。不同的堿可以影響反應(yīng)的速率和產(chǎn)物的選擇性。

4.底物結(jié)構(gòu)：底物的結(jié)構(gòu)可以顯著影響反應(yīng)結(jié)果。底物的電子和空間特性會(huì)影響反應(yīng)速度、產(chǎn)物的選擇性和副產(chǎn)物的形成。

5.反應(yīng)條件：反應(yīng)條件，包括溫度、溶劑和反應(yīng)時(shí)間，也會(huì)影響Heck反應(yīng)的效率和選擇性。可以通過(guò)優(yōu)化這些因素提高反應(yīng)的產(chǎn)率和選擇性。

Heck反應(yīng)應(yīng)用

Heck反應(yīng)可用于以下應(yīng)用：

1,在新戊基膦配體在芳基溴化物與烯烴偶聯(lián)中的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，烯烴異構(gòu)化程度由配體的選擇控制。其中，在Pd（dba）2作為催化劑的條件下，二叔丁基新戊基膦（DTBNpP）可以提高反應(yīng)中對(duì)2-芳基-2,3-二氫呋喃的選擇性，三新戊基膦（TNpP）則可以提高反應(yīng)中對(duì)異構(gòu)2-芳基-2,5-二氫呋喃的選擇性。[5]

上述合成方案：

1,在二惡烷溶劑中，在Pd(OAc)2催化劑和三乙胺（TEA）條件下，苯酞與不同烯烴進(jìn)行Heck偶聯(lián)反應(yīng)，以高產(chǎn)率有機(jī)合成得到γ-酮酸衍生物。[6]

上述合成方案：

1,二叔丁基二氮茚酮通過(guò)Heck反應(yīng)合成吲哚啉。吲哚啉在合成化學(xué)領(lǐng)域中是極具生物意義的重要化合物之一。[7]

2,Heck反應(yīng)可高效合成各種鄰三氟乙基取代的苯乙烯。[8]

3,Heck反應(yīng)可高兼容性的合成黃酮和新黃酮等重要的苯并吡喃衍生物。[9]

4,在不使用過(guò)渡金屬催化劑的情況下，即可通過(guò)Heck反應(yīng)產(chǎn)生二苯乙烯衍生物。[10]

Heck反應(yīng)研究與趨勢(shì)

1,關(guān)于新戊基膦配體在芳基溴化物與烯烴Heck偶聯(lián)反應(yīng)應(yīng)用中的研究。發(fā)現(xiàn)在環(huán)烯烴的Heck偶聯(lián)中，發(fā)現(xiàn)烯烴異構(gòu)化程度由配體的選擇控制。[5]

2,關(guān)于使用亞磷酰胺作為一種新型高效手性配體進(jìn)行芐基親電子體的不對(duì)稱Heck偶聯(lián)反應(yīng)。以芐基三氟乙酸鹽和2,3-二氫呋喃作為原料，亞磷酰胺作為配體進(jìn)行的Heck偶聯(lián)反應(yīng)，收率理想且立體選擇性優(yōu)異，可得到主產(chǎn)物2-芐基-2,5-二氫呋喃。[11]

上述合成方案：

Heck反應(yīng)的局限性

Heck反應(yīng)具有以下幾點(diǎn)局限性：

官能團(tuán)耐受性：受酸敏感和堿敏感基團(tuán)存在的限制。這些基團(tuán)會(huì)在反應(yīng)過(guò)程中不可逆地失活或發(fā)生副反應(yīng)。

空間位阻：底物或配體上大量取代基的存在會(huì)阻礙反應(yīng)或改變產(chǎn)物的選擇性。

區(qū)域選擇性：反應(yīng)有時(shí)會(huì)表現(xiàn)出較差的區(qū)域選擇性，特別是在末端烯烴的情況下。非目標(biāo)區(qū)域異構(gòu)體的形成會(huì)限制反應(yīng)的效率和選擇性。

催化劑中毒：鈀催化劑因反應(yīng)混合物中的雜質(zhì)或某些官能團(tuán)的存在而失活或中毒。

實(shí)驗(yàn)成本：反應(yīng)所使用的鈀催化劑的成本可能很高，限制了其在某些應(yīng)用中的實(shí)用性。

盡管如此 ，Heck反應(yīng)仍然是有機(jī)合成中C-C鍵形成的重要反應(yīng)。新型鈀催化劑、配體和反應(yīng)條件的開發(fā)有助于克服其中的一些限制，并提高反應(yīng)的收率以及區(qū)域選擇性。

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參考文獻(xiàn)

1.Biffis A, Zecca M, Basato M. 2001. Palladium metal catalysts in Heck C?C coupling reactions. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 173(1-2):249-274. https://doi.org/10.1016/s1381-1169(01)00153-4

2.Li JJ. 2009. Name Reactions. https://doi.org/10.1007/978-3-642-01053-8

3.Oestreich M. 2009. The Mizoroki?Heck Reaction. https://doi.org/10.1002/9780470716076

4.Ruan J, Xiao J. 2011. From ?-Arylation of Olefins to Acylation with Aldehydes: A Journey in Regiocontrol of the Heck Reaction. Acc. Chem. Res.. 44(8):614-626. https://doi.org/10.1021/ar200053d

5.Lauer MG, Thompson MK, Shaughnessy KH. 2014. Controlling Olefin Isomerization in the Heck Reaction with Neopentyl Phosphine Ligands. J. Org. Chem.. 79(22):10837-10848. https://doi.org/10.1021/jo501840u

6.Shashikumar ND, Krishnamurthy G, Bhojyanaik HS. 2014. A Facile Synthesis of Novel Cyclic Esters of ?-Keto Acid Derivatives by Heck Coupling Reaction. J. Heterocyclic Chem.. 51(S1):E354-E357. https://doi.org/10.1002/jhet.1898

7.Zheng H, Zhu Y, Shi Y. 2014. Palladium(0)-Catalyzed Heck Reaction/C?H Activation/Amination Sequence with Diaziridinone: A Facile Approach to Indolines. Angew. Chem.. 126(42):11462-11466. https://doi.org/10.1002/ange.201405365

8.Zhang H, Chen P, Liu G. 2014. Palladium-Catalyzed Cascade C?H Trifluoroethylation of Aryl Iodides and Heck Reaction: Efficient Synthesis ofortho-Trifluoroethylstyrenes. Angew. Chem. Int. Ed.. 53(38):10174-10178. https://doi.org/10.1002/anie.201403793

9.Khoobi M, Alipour M, Zarei S, Jafarpour F, Shafiee A. 2012. A facile route to flavone and neoflavone backbones via a regioselective palladium catalyzed oxidative Heck reaction. Chem. Commun.. 48(24):2985. https://doi.org/10.1039/c2cc18150a

10.Shirakawa E, Zhang X, Hayashi T. 2011. Mizoroki-Heck-Type Reaction Mediated by Potassium tert-Butoxide. Angew. Chem.. 123(20):4767-4770. https://doi.org/10.1002/ange.201008220

11.Yang Z, Zhou J(. 2012. Palladium-Catalyzed, Asymmetric Mizoroki?Heck Reaction of Benzylic Electrophiles Using Phosphoramidites as Chiral Ligands. J. Am. Chem. Soc. 134(29):11833-11835. https://doi.org/10.1021/ja304099j