双语化学辞典Chem Lexicon
反应 · 有机化学 · 过渡金属催化 Organic chemistry · Transition-metal catalysis

偶联反应Coupling reaction

拼音Pinyin ǒu lián fǎn yìng 别名Also 交叉偶联反应; cross-coupling reaction

定义Definition

偶联反应是把两个有机片段连接成一个分子、形成新的 C–C 或 C–杂原子键的反应,通常由过渡金属(Pd、Ni、Cu)催化。两个相同片段相连称自偶联(均偶联),不同片段相连称交叉偶联。

A coupling reaction joins two organic fragments with a new C–C or C–heteroatom bond, usually catalysed by transition metals (Pd, Ni, Cu). Joining identical fragments is homocoupling; different fragments, cross-coupling.

通用催化循环General catalytic cycle

①氧化加成:M(0) 插入 R–X 键得 R–M(II)–X;②转金属化:亲核的有机金属试剂 R′–M′ 把 R′ 转给催化剂;③还原消除:生成 R–R′ 并再生 M(0)。赫克反应以烯烃插入/β-H 消除代替转金属化;布赫瓦尔德–哈特维希以胺配位/去质子化代替。

(1) Oxidative addition of R–X to M(0); (2) transmetalation of R′ from an organometallic R′–M′; (3) reductive elimination of R–R′, regenerating M(0). The Heck reaction replaces transmetalation by alkene insertion/β-H elimination; Buchwald–Hartwig by amine binding and deprotonation.

主要类型Main types

按亲核试剂命名:铃木(硼)、施蒂勒(锡)、根岸(锌)、熊田(镁)、桧山(硅)、薗头(端炔/铜);C–N/C–O:布赫瓦尔德–哈特维希、乌尔曼、陈–林(Chan–Lam)。新方向包括 C–H 活化偶联、光氧化还原/镍双催化、电化学偶联。

Named by nucleophile: Suzuki (B), Stille (Sn), Negishi (Zn), Kumada (Mg), Hiyama (Si), Sonogashira (alkyne/Cu); C–N/C–O: Buchwald–Hartwig, Ullmann, Chan–Lam. Newer directions: C–H activation, photoredox/nickel dual catalysis, electrochemical coupling.

意义Significance

钯催化交叉偶联获 2010 年诺贝尔化学奖(赫克、根岸、铃木),是药物、农药、液晶、OLED 材料合成中使用最广的反应之一。

Palladium-catalysed cross-coupling won the 2010 Nobel Prize (Heck, Negishi, Suzuki) and is among the most used reactions for drugs, agrochemicals, liquid crystals and OLED materials.

反应Reactions

R–X + R′–M Pd(0)⟶ R–R′ + M–X

Pd 或 Ni 催化剂、配体、碱,有机溶剂,加热

Pd or Ni catalyst, ligand and base in an organic solvent with heating

  1. 氧化加成。

    Oxidative addition.

  2. 转金属化。

    Transmetalation.

  3. 还原消除。

    Reductive elimination.

ArBr + Ar′B(OH)2 Pd, K2CO3⟶ Ar–Ar′

铃木偶联合成联芳烃。

Suzuki biaryl synthesis.

年表Timeline

  • 1869

    格拉泽报道铜催化炔烃自偶联

    Glaser reports copper-catalysed alkyne homocoupling

  • 1972

    熊田–玉尾偶联

    Kumada–Tamao coupling

  • 1979

    铃木偶联

    Suzuki coupling

  • 2010

    钯催化交叉偶联获诺贝尔奖

    Nobel Prize for palladium-catalysed cross-coupling