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偶联反应是我们合成中最常用的构建各种碳杂键,碳碳键的方法之一了。常用的催化剂有很多,比如二价钯类催化剂:PdCl2/配体,Pd(OAc)2/配体,Pd(dppf)Cl2,各种Pre-catalyst等,零价钯类催化剂:Pd(PPh3)4,Pd2(dba)3/配体等。我们都知道像常见的Suzuki,Buchwald偶联等活性钯类物种是零价钯,然而有时我们常常使用的是二价钯,那么这个二价钯在反应体系里到底是如何还原为零价钯的,整个催化体系是Pd(0)/Pd(2)的催化循环。当然对于碳氢活化的Pd(2)/Pd(4)催化循环,以及不涉及价态变化的二价钯催化的反应这里我们暂时不做讨论,我们今天主要讨论反应中二价钯如何还原为零价钯活性物种的。
直接使用零价钯源
这个就很容易理解了,如果直接使用的是零价钯,那么也就不需要原位还原了,直接和配体作用进行催化反应,像常用的Pd2(dba)3就是零价钯的标准例子。
膦配体还原二价钯
以Pd(OAc)2/三苯基膦为例,磷谱显示在反应过程中,二价钯还原为零价钯,三苯基膦氧化为三苯氧膦,具体简化机理如下图所示。
当然,空口无凭,我们以Pd(OAc)2/XPhos为例,在水作为媒介的作用下,整个二价钯的预活化可以做到可视化,具体见下图,反应条件是Pd(OAc)2 (0.01 mmol), 1 (0.03 mmol), H2O (0.04 mmol), 1 mL 1,4-dioxane, 80°C。
三级胺还原二价钯
除了膦配体,三级胺也可还原二价钯为零价钯,详见下图。
胺类底物还原二价钯
以Buchwald偶联为例,其中的胺如果含有alpha-H,可通过如下方式预活化。
芳基硼酸还原二价钯
根据Buchwald发表的文章,苯硼酸也可进行二价钯还原为零价钯的反应。
Pre-Catalyst的使用
现在Pre-catalyst催化剂使用的越来越多,在碱性条件下,可顺利活化为零价钯物种。
[(allyl)PdCl]2的使用
[(allyl)PdCl]2的使用,也较容易进行活化。
总结
我们可以用下图进行总结二价钯如何还原为零价钯。
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