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文献综述
一、金属有机化学概述
金属有机化学将传统的有机化学与无机化学相结合,又与配位化学、合成化学、催化化学、生物无机化学等密切联系,从产生到现在蓬勃发展,始终处于化学学科的最前线,是现代化学的前沿领域之一。[1]金属有机化学,其简单的定义即是研究含有碳-金属键的金属有机化合物的化学。以碳元素衍生出的有机化合物,金属有机化学的历史可以追溯到1827年第一个金属有机化合物Zeise盐[K {(C2H4)PtCl2)}的发现。在经历一百多年的主要局限于第一、第二主族化合物的缓慢发展期,直到上个世纪五十年代后,应用于有机合成的有机金属化合物扩展到第三主族、第六主族及过度元素的有机化合物后,金属有机化学的研究出现了一个飞跃:特别是1951年,Kealy及Pauson意外地合成了二茂铁[2],促进了化学键理论的发展,扩大了配合物的研究领域。
二、Ullamnn反应概述
铜催化的Ullmann类偶联反应是构建芳基碳杂键最为经典以及重要的方法之一,在有机合成以及药物研发中应用极为广泛。Ullmann反应从发现以来经历了:发现-衰落-兴起三个阶段[3]。1901年,年Ullmann偶眹反应被发现于卤代芳烃的缩合制备二联芳烃的合成中。[4]德国化学家F.Ullmann报道了在大于200℃的条件下硝基溴苯与过量铜粉脱溴偶联生成联芳烃的C-C偶联反应(图1-1式1)。1903年,他又报道了在大于180℃的条件下铜粉催化溶剂量苯胺与邻氯苯甲酸生成二芳基胺化合物的C-N偶联反应(图1-1式2)[5]以及在180~210℃条件下铜粉诱导酚钾盐与溴苯偶联反应生成二芳基醚化合物的C-O偶联反应(图1-1式3)。随后,人们将铜诱导的卤代芳烃的C-C偶联反应、卤代芳烃与芳香胺的C-N偶联反应和卤代芳烃与酚的C-N偶联反应统称为Ullmann反应。Ullmann偶联反应是构建C-C、C-N、C-S、C-O等键的重要手段之一。过渡金属催化的Unmann偶联反应是实现此类化学键合成反应中最为常用且有效的一种手段。[6]近年的研究表明,合适的配体可以在很大程度上促进铜或铜盐催化的反应活性,所以许多化学家已经又重新将注意力转向配体促进的铜催化化学,陆续报道了许多可以有效促进铜催化的C-N,C-O,C-S等键的形成反应的配体极大地推动了铜催化型反应研究的迅速发展[7]。
三、Cu(I)配合物的研究现状
我国拥有丰富的矿产资源。就Cu矿来说,中国的Cu矿资源约有910处,总储量6234万吨,据世界第七位。相对于广泛研究的稀土或钌、铑、铱等贵金属,Cu配合物特别是Cu(I)配合物具有明显的优势,日益引起了人们的研究兴趣。主要有以下方面的原因:1、相对于第五、六周期的贵金属,过渡金属Cu具有资源丰富、廉价易得、无毒等优点;
2、Cu(I)配合物的配位模式非常丰富,可以分别和2、3、4个配位原子配位,形成直线形、平面三角形、四面体结构的单核配合物以及一维、二维、三维等无限结构的多核配合物;Cu(I)及其配合物是催化碳杂偶联反应的优良催化剂相应的,一些Cu(I)反应中间体的设计和合成,有助于确认相应反应的反应机理,从而进一步拓展反应底物的范围并改善反应的实验条件有些Cu(I)配合物有强烈的室温磷光发射,发光机理多种多样,光谱峰值覆盖整个可见光区,和不同的配体配位时,可以发射红、黄、橙、蓝、绿等多种颜色。下面从Cu(I)配合物的典型应用方面,阐述Cu(I)配合物的研究现状[8]。
四、Cu盐及其配合物催化的碳杂偶联反应
交叉偶联反应是近几十年来发展迅速的有机合成方法,主要包括形成C-C,C-N,C-O等键的偶联反应。含有碳杂键(如CN,CO,CS键等)的化合物是有机合成中一类重要组成部分,它不仅广泛地分布于多种具有生物活性的分子中,甚至在一定程度上成为决定其生理活性的关键基团,同时也在化工领域占有一席之地[9]。很多交叉偶联反应使用了钯催化剂,尽管钯催化偶联反应效率较高,由于钯价格昂贵且对环境污染严重,限制了它在许多场合(如药物合成)的应用。相对来说,金属Cu廉价且无毒,因此用金属Cu来取代钯催化偶联反应,引起了许多科研工作者的兴趣。在Cu(I)盐催化偶联反应的过程中,经常加入各种有机配体,配体首先和亚铜盐发生配位反应,生成Cu(I)配合物,从而提高亚铜盐的溶解性,并提高催化剂的反应活性[10]。
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