Sonogashira偶联是现代有机合成中构建碳-碳键,特别是形成芳香炔或共轭烯炔结构的最重要方法之一。它通过钯催化剂与铜(I)盐的协同作用,高效地将末端炔烃与芳基或烯基卤化物(或拟卤化物)连接起来。该反应因其条件温和、官能团耐受性好,在药物化学、材料科学及天然产物合成中不可或缺。
反应机理:钯-铜双催化循环
该反应是一个典型的交叉偶联过程,其独特之处在于引入了铜(I)作为共催化剂,形成了高效的协同催化循环:
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氧化加成:钯(0)催化剂与芳基/烯基卤化物反应,生成二价钯的中间体。
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铜参与的炔基化(关键步骤):末端炔烃在铜(I)盐和碱存在下,生成活性更高的炔基铜试剂。随后,该试剂与钯中间体发生金属转移反应,生成关键的炔基钯中间体。
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还原消除:炔基钯中间体通过还原消除反应,生成目标偶联产物并再生钯(0)催化剂,完成催化循环。
铜盐的作用是活化末端炔烃,大幅提升反应速率,并使反应可在室温或温和条件下进行。
应用与关键影响因素
Sonogashira偶联的应用极为广泛:
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药物合成:用于构建芳基炔类结构,这是许多激酶抑制剂和抗癌药物的核心骨架。
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功能材料:合成共轭有机高分子、金属有机框架及分子导线,用于光电材料。
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天然产物合成:构建大环内酯等复杂分子中的烯炔片段。
反应成功的关键取决于:
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催化剂体系:常用Pd(PPh₃)₂Cl₂或Pd(dppf)Cl₂与CuI组合。
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碱的选择:通常使用有机碱(如三乙胺、二异丙胺)以中和产生的卤化氢。
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溶剂:常为极性非质子溶剂(如THF、乙腈)或甲苯/三乙胺的混合溶剂。
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惰性气氛保护:为防止钯(0)物种和铜(I)盐氧化,反应通常在氮气或氩气保护下进行。
重要注意事项:需警惕Glaser型二聚副反应(末端炔烃在氧气和铜催化下自身偶联),因此严格除氧至关重要。对于复杂分子,有时也可使用无铜配体或无铜的改良条件来避免副反应。
总之,Sonogashira偶联凭借其高效性和可靠性,已成为合成化学家构建分子“骨架”时不可或缺的经典反应,持续推动着功能分子与材料的创新发展。
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关键协同:铜(I)活化炔烃,提升反应速率。
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副反应警示:严格除氧,避免Glaser二聚。







