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1、铜系催化剂应用综述医药化工学院化学工程与工艺专业学生：陈立峰陈峰舒文强陈灵指导老师：摘要铜作为催化剂,具有价格低廉、毒性低等优点,此外,Cu物种比较温和而且配体简单,正因为如此,应用Cu盐进行催化化学反应是目前非常热门的一个领域。以下介绍Cu催化剂应用的研究与新应用。关键词铜系催化剂合成甲醇催化剂铜系催化剂热分析铜系催化剂热相分析1铜系催化剂的各方面应用2.1Cu催化交叉偶联反应2.1.1Ullmann反应早期的Ullmann反应局限于卤代芳烃和芳基亲核化合物(如芳胺、酚类、硫酚类等)之间的偶联.
2、尽管实际起作用的是一价铜络合物,在反应中人们通常使用过量的铜粉.反应的温度通常高达200℃,反应的后续处理困难,反应产物复杂,反应的产率也不高.尽管如此,由于在早期人们没有其它办法来实现亲电性sp2碳与亲核试剂之间的直接偶联,Ullmann反应仍然被合成工作者大量使用.1998年,马大为等报道了卤代芳烃与A-氨基酸之间进行偶联得到N-芳基-A-氨基酸的反应.这一反应使用CuI作催化剂,溶剂为DMA,反应条件较为温和.利用该反应,他们合成了重要的医药试剂Benzolactam-V8.2001年,马大
3、为等又将上述催化体系应用到B-氨基酸的芳基化中,同样取得了很好的结果(Eq.1).他们发现B-氨基酸也可以加速反应的进行,其机理类似于A-氨基酸的芳基化过程.利用这一反应,他们成功地合成了SB-214857.(1)Buchwald研究组最终找到了一种通用、温和、简单,而且高效的碳、氮偶联方法.使用该方法,Buchwald等高产率地合成了一系列的芳香胺、脂肪胺、酰胺以及吲哚等芳基化产物.作为一个成功的例子,下面的成环反应可以使用CuI作为催化剂,N,Nc-二甲基乙二胺作为辅助配体,通过分子内的胺芳基
4、化来实现(Eq.2).该反应可在室温下进行,产率很高.(2)同时,他们还发现该催化体系有很好的选择性.在单取代酰基肼的氮芳基化中,以叔丁氧甲酰肼为底物和间位和对位取代的碘苯进行的反应时,只是得到N-芳基化合物A,而苯甲酰肼和邻位取代的碘苯进行反应时,得到的是Nc-芳基化合物B(Eq.3)(3)Buchwald等最近将这一催化体系应用到碳、卤偶联化合物的制备.他们发现以下的反应可以高效地将芳烃或者烯烃的溴化物转化为碘化物(Eq.4.（4）Cuny等使用(CuOTf)2PhMe作为催化剂制备了具有生物
5、活性的2-羟基-2c甲氧基二苯基醚(Eq.5).他们还应用该反应简捷地合成了有助于神经生长的药物verbenachalcone.（5）Venkataraman[46]报道了CuI催化的碳-硒交叉偶联反应(Eq.6).该反应使用CuI和2,2c-联喹啉亚铜作为催化体系,以叔丁基钠(对于富电子的芳香碘)和碳酸钾(对于贫电子的芳香碘)作为碱,合成了十八种的碳)硒化合物,最高的产率达到92%.（6）2.1.2Stille反应Stille反应通常是由钯催化的芳基锡化合物与芳基卤代物之间的交叉偶联反应.目前该
6、反应已经广泛地被应用在有机合成中,用于制备各种不对称的芳香交叉偶联产物.由于锡烷化合物对于水汽和空气都是稳定的,并且对很多的官能团表现出化学惰性,因而它们应用范围很广.同时,由于Stille反应中生成不溶的锡盐类,所以可以很容易实现目标产物与副产物的分离.尽管Stille反应通常由Pd来催化,Roth等。最近发现添加少量的CuI可以明显地提高Stille反应的产率(Eq.7).这一结果暗示了使用Cu来催化Stille反应的可能性(Table1）（7）(Table1）最近的研究发现,单独使用铜替代昂
7、贵的钯试剂的确可以成功地催化Stille反应.Liebeskind[2]用噻吩甲酸铜作催化剂在0℃到室温的条件下成功地得到了16种交叉偶联产物.Kang等[4]则使用更加稳定而且便宜的CuI作催化剂,在NMP配体和等当量的NaCl的辅助下,高产率地制备了一系列交叉偶联产物(Eq.8).Kang等[5]还将他们的反应方法进行改进使用到固相高聚物载体体系,不仅得到了理想的产物,而且使得反应产物的分离变得更加简单(Eq.9).（8）（9）2.1.3Suzuki反应Suzuki反应是在钯的催化下,使用有机
8、硼酸作为亲核基团与卤代芳香化合物进行的碳)碳交叉偶联反应.该反应相比于其它的碳)碳交叉偶联反应有不少的优点.首先,有机硼酸或有机硼酸的同系物的稳定性很好,而且对于很多有机官能团有化学惰性,这就扩大了该反应的应用范围.其次,相比于Stille等反应,Suzuki反应的试剂和副产物的毒性都很小.第三,Suzuki反应操作较为简单安全.由于钯金属价格昂贵且毒性较大,Collman等试图发展铜催化的Suzuki反应.他们发现,在室温条件下,下面的反应可以高效地给出芳基化产物(Eq.10).
