[发明专利]一种钯催化无外加配体的水相Suzuki交叉偶联反应

说明书

本发明公开了一种钯催化无外加配体的水相Suzuki交叉偶联反应，以钯为催化物种、水为溶剂，利用季铵碱和乳化剂，进行高效钯催化碳碳键交叉偶联反应合成联芳烃类化合物。本发明反应体系绿色、反应条件温和，在较高温度下，催化3分钟可完成，为在流动床上进行催化提供了可能。且催化剂无外加配体，季铵碱相较于传统的无机碱在一定程度上起到稳定催化物种钯的作用，减少钯的用量，并且在循环利用过程中可直接再次利用，在不显著降低活性的前提下可重复利用8次以上。催化产物可以直接在体系中结晶析出，通过过滤洗涤的方法获得纯品，省去了柱层析的步骤，操作简便安全。此外，该反应体系对反应底物普适性良好，具有较大的实际应用价值。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种简单、高效、绿色的钯催化无外加配体的水相Suzuki交叉偶联反应。

背景技术

过渡金属钯催化的芳基硼酸类化合物与卤代芳烃的Suzuki交叉偶联反应是构筑碳-碳键的有效方法，现已广泛应用于天然产物、药物、先进功能材料和精细化工中间体的合成。目前，工业上主要使用的是在添加有机配体(如三苯基膦等)的情况下获得的钯配合物作为均相催化剂，以传统的有机溶剂作为反应介质，整个催化过程通常需要氮气或氩气气氛进行保护，操作过程繁琐，而且会对环境造成污染。近年来，绿色化学得到越来越多的关注，水作为一种理想的反应介质具有资源丰富、廉价易得、无毒、无污染等优点，以水为介质的Suzuki反应体系已有诸多报道，但大多数反应体系需要加入水溶性配体来促进反应的进行，大多数配体的合成步骤比较复杂，价格昂贵，且反应后配体的分离也比较费时费力，并且为了避免催化物种钯在反应过程中因团聚而失活，对钯的需求量比较多等问题使其应用范围受到限制。而且不管是在均相催化还是多相催化体系中，产物的分离提纯均需要使用柱层析的方法，操作繁琐，且在产物分离提纯过程中需使用石油醚、硅胶等，毒性大，成本高。另外，传统的产物分离提纯方法使得催化体系难以重复利用，增加了污水排放压力和消耗成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种以钯作为催化物种且无外加配体，水为溶剂，季铵碱为碱，高效催化芳基硼酸类化合物与卤代芳烃的Suzuki交叉偶联反应的方法，该方法催化剂的用量少，不仅可以实现催化剂的循环利用，而且仅通过简单的重结晶即可实现产物联芳烃类化合物的分离提纯。

针对上述目的，本发明所采用的技术方案是：将式I所示卤代芳烃、式II所示芳基硼酸类化合物、钯催化剂、季铵碱、乳化剂和水依次加入反应器中，在空气气氛中20～50℃搅拌反应1～10小时或50～80℃搅拌反应3～60分钟，自然降至常温，在-10～30℃下静置析出固体，过滤并用水洗涤，获得纯的式III所示联芳烃类化合物；向滤液中直接重新加入式I所示卤代芳烃、式II所示芳基硼酸类化合物按照上述方法继续进行Suzuki交叉偶联反应合成式III所示联芳烃类化合物，反应方程式如下所示：

式I和III中，所述的R¹为芳基或取代芳基；X代表Cl、Br或I；式II和III中，所述的R²选自C₁～C₄烷基、C₃～C₆的环烷基、芳基、取代芳基中任意一种。

上述的芳基具体可以是苯基、噻吩基、萘基、芘基、苯并噻吩基、呋喃基、苯并呋喃基、吡咯基、苯并吡咯基中任意一种，取代芳基为卤素、硝基、氰基、酯基、甲酰基、乙酸基、C₁～C₄烷基、C₁～C₄烷氧基、三氟甲基中1～3种取代上述芳基。

上述的钯催化剂选自二氯化四氨合钯、四(三苯基膦)钯、氯化钯、双(三苯基膦)二氯化钯、乙酰丙酮钯、双(乙腈)氯化钯、氯化钯(Π-肉桂基)二聚物、醋酸钯、四氯钯酸钠中任意一种，优选二氯化四氨合钯、四(三苯基膦)钯、双(三苯基膦)二氯化钯、乙酰丙酮钯、氯化钯中任意一种。所述钯催化剂加入量为卤代芳烃摩尔量的0.0006％～0.20％。