钯催化剂有不同种类的吗,它们之间有什么区别?

如题所述

如果只是讨论偶联反应(cross coupling reaction)的话,考虑偶联反应的基本步骤就好了。一般偶联反应都从零价Pd启动,经历氧化加成(oxidative addition),转金属化(transmetallation),还原消除(reductive elimination)。那么对于各个步骤,不同的配体有不同的表现,比如调整Pd配位环境(配体电性,配体空间体积大小)取决于具体反应要求。通常富电子配体促进氧化加成,对于难以氧化加成的底物例如氯代芳烃(见Greg Fu的相关工作)有很好的促进反应的作用,而普通的三苯基膦就不行。所以这里二(三叔丁基膦)钯就比四(三苯基膦)钯要好。反过来,缺电子或者大位阻膦配体能促进还原消除,因此对于还原消除很困难或者有beta-H消除竞争的偶联反应可使用这类型配体,还是Greg Fu的例子,sp3-sp3碳还原消除一般很难,但是这类Suzuki反应可以用大位阻配体实现,既减少beta-H消除又因为位阻过大强迫还原消除。此外,催化剂在反应过程中的稳定性也是重要考量,你不想反应还没开始Pd就死了(Pd黑)对吧?所以配体的存在能稳定零价Pd中间体,使之不聚合成Pd黑析出来。如果只是普通的偶联反应,比如sp2-sp2的Suzuki啊Negishi啊Kumada啊Stille啊sp-sp2的Sonogashira啊诸如此类,只要没有特殊需求,你买的四(三苯基膦)钯和你买的醋酸钯再额外加三苯基膦区别并不大,因为零价Pd可以由二价Pd被膦配体啊胺类有机碱啊还原生成。其实话说回来,主要还是配体以及pre-catalyst的抗衡离子比较重要,Pd比较次要。但是不同的pre-catalyst有性能差别一般也不好预测。能好好预测的一般只有这个催化剂的Pd是不是正电性(cationic),比如Pd(OTf)2这类带着非配位性抗衡离子的,对于特殊的难以与Pd配位的底物有奇效。其他抗衡离子如Cl有时候又不容易掉下来于是就占着茅坑(配位点)不拉屎(不反应),这时候就需要Ag盐等这类halide scavenger了(偶联反应中这类情况其实很少见,更多见于C-H activation等领域)。但是这类Pd催化剂那么多,具体哪个cationic的Pd催化剂更好,筛了才知道。补充说明一点,对于C-H活化领域Pd催化剂也是非常常用的,而这时候因为CMD(concerted metallation deprotonation)机理的需求,抗衡离子就多半是羧酸根了,比如常见的醋酸钯(palladium acetate),新戊酸钯(palladium pivalate),三氟乙酸钯(palladium trifluoroacetate)等等。甚至很多情况为了优化反应,采用醋酸钯作为起始催化剂,然后一顿狂筛一遍各种奇葩结构的羧酸的也是见怪不怪,毕竟你没有那么多XX酸钯可以买嘛,总之,如果只是做偶联反应,考虑到使用频率和价格,一般醋酸钯买的很多,其他的常见二价钯啊多多少少能买就买,零价钯比较常见就是dba(二苄叉丙酮)类(如Pd(dba)2和Pd2(dba)3等),膦配体类(如前所述)配合物等,也比较常用,至于好不好用,还是要看反应本身。配体比较重要,所以种类也是尽量越多越好。至于Pd/C,这是非均相催化剂(之前的都是均相催化),基本只用来催化加氢或者脱氢脱卤等。

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第1个回答  2017-11-26

理论上的东西回答很多了,来点试剂应用方面的。醋酸钯国内产品质量不稳定,批次间差距大,建议买国外的。四三苯基膦钯是容易被氧化的催化剂,新鲜的黄色,放久了慢慢变棕色(一两个月),直至变黑(一年内)。建议用二氯二三苯基膦钯替代,一定要四个配体可以额外加三苯基膦(这个便宜)。如果有钱,尽量多买一些前催化剂(precatalyst)。这个里面钯和配体配比好的,不用分开称量,做微量反应筛条件非常合适。前催化剂已经发展到四代了,比传统钯加配体还是有优势的,操作简便,易保存(至少两三年),重复性好,产率一般会较高一点点一般偶联反应都从零价Pd启动,经历氧化加成(oxidativeaddition),转金属化(transmetallation),还原消除(reductiveelimination)。那么对于各个步骤,不同的配体有不同的表现,比如调整Pd配位环境(配体电性,配体空间体积大小)取决于具体反应要求。

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第2个回答  2017-11-26

普遍来讲,偶联反应的过程大致分为以下几个步骤:氧化加成/oxidative addn.,配位/coordination(或称过渡金属化/transmetallation),插入/insertion和beta-还原消除/beta-reductive elimn.。金属-/配合物,这里尤指Pd,在反应过程中起到的是媒介的作用,使两个原本未键合的原子/基团成键形成产物。插一句题外话,Pd催化的Suzuki coupling我在之前做过相关的反应,前人也有尝试将中心(过渡)金属换成Ni等其他金属和尝试Pd和不同的配体而产生反应和产物上的差异的报道。至于所说的价格问题,一方面金属Pd本身的价格就不便宜(中国地区是如此,国外尚不了解);再者就是配体了,配体主要的作用一方面是增加Pd,特别是Pd(0)在反应体系中的溶解度(譬如COD,dba),另一方面有的时候可以提供催化剂在反应中的选择性(譬如salen)。金属的选择上,偶联反应中大多是以Pd(0)催化的,但是也有Pd(I/II)(或其他价态)进行催化的例子,综述中有相关描述并且有这些不同的反应在合成中的应用。