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这是一篇关于自偶联的文章，分离表征了一些重要的中间体，非常值得一看,如果你打开了，希望可以看完，一定会对此反应有新的认识，尤其是里面一些实验证据。 交叉偶联可以通过Pd催化的suzuki反应合成，而对称的联苯可以通过两分子亲电试剂在还原剂存在下进行还原偶联，或者通过两分子亲核试剂在氧化剂存在下进行氧化偶联得到。 自偶联产物经常在suzuki偶联里面被发现，有部分文献也把自偶联作为主要产物来研究，首先是1996年的Moreno-Mañas小组的研究。另外该氧化偶联也可以被氧化剂（Cu(NO3)2）加速, 2003年Yoshida小组报道了硼酸酯的自偶联，但是关于自偶联的机理仍然研究的比较少。之前Moreno-Mañas推测苯硼酸对Pd进行氧化加成，但是作者对于此实验的尝试，在没有氧气存在下经常失败，而该反应可以在（η2-O2）PdL2(L = PPh3) 催化下进行（该催化剂通过Pd0L4与氧气反应合成）。Sheldonand Kochi预测了Ar2PdL2可以来源于两分子苯硼酸的对(HO)Pd（OOH）L2(通过（η2-O2）PdL2和水反应生成)的两次转金属生成。相反的，Yoshida小组预测了ArB(OR)2对（η2-O2）Pd（dppp）的转金属生成ArPd-[OOB(OR)2](dppp)中间体，紧接着另一份子的ArB(OR)2转金属生成Ar2Pd（dppp）,再还原消除得到产物。在这篇文献，作者对机理进行了验证，分离和表征了一些关键中间体，提供了一些有力的证据。 首先是关于有效催化剂的推测。已知Pd(PPh3)4可以和氧气生成（η2-O2）Pd（PPh3）2(4), 其中经过Pd（PPh3）2中间态。该催化剂可以被分离出来，是一种稳定的绿色化合物。紧接着考察此催化剂对于自偶联反应的催化效果，使用20%催化剂，分别拿到59%（2a）和40%（2b）收率，同时伴随着一些苯酚的生成。由于1c在CHCl3中溶解度很差，没有产物生成，但是换成DMF以后就可以进行。由此可见，（η2-O2）Pd（PPh3）2是该反应的有效催化剂。 重复之前的Pd(PPh3)4和苯硼酸的反应，发现在氮气保护下，没有任何产物生成。当通入氧气以后，1H-NMR出现了新的峰，在5.9-6.6之间，不是硼酸，联苯或者酚的峰。表征为芳基Pd物种，与报道的trans-ArPdX(PPh3)2 (X I, Br, Cl)相似。 于是调研（η2-O2）Pd（PPh3）2 (4)催化的反应，发现与前面描述相同的峰出现了。化合物4的P峰（3.2 ppm in CDCl3, 33.4 in DMF）也消失了，出现了一个新的单峰，该化合物表征为trans-PhPd(OH)(PPh3)2 (5b),通过1H, 31P NMR，ESI MS与报道过的进行比对验证。5b之前有Grushin 和Alper报道可以通过trans-[PhPd(µ-OH)(PPh3)]2和10eq PPh3 (Scheme 7)合成，也可以通过trans-PhPdI(PPh3)2和n-Bu4NOH合成。 当加入0.5eq的硼酸到化合物4的氯仿溶液中，通过P谱对反应进行监测，出现了两个等大小的双重峰，说明有新的化合物6生成。 1H-NMR显示，在这个时候，没有化合物5，联苯，酚生成。有新的化合物6生成。当加入过量的硼酸以后，此新峰消失了，出现了化合物5的峰，化合物6可能是生成5的一个中间体。当苯硼酸当量不足的时候，可以观察到6的峰，如果要转化成5，那么需要过量的苯硼酸。 6的结构通过动力学数据以及DFT计算进行确定。 动力学数据通过电化学方式进行研究，研究表明该反应对于化合物4是一级关系，对于苯硼酸是二级关系（+2） 生成6和7的过程中都是用到了苯硼酸。化合物7通过A或者B两种路径，转化为trans-5， 其中的水可能是来源于boroxine的生成（从苯硼酸合成）。在苯硼酸转金属之前，化合物4必须先被另一份子的苯硼酸活化。在过量苯硼酸存在的条件下，6的生成很快，并且处于平衡，继而转化成cis-7.
最后是对于第二分子苯硼酸转金属的研究。在生成trans-5b以后，继续加入1.5eq的4-CN苯硼酸，核磁进行监测。确实验证了之前Aliprantis 和Canary报道的通过ESI MS监测到的ArPdAr’(PPh3)2. 当使用1a或者1b的时候，并没有生成8ba或者8ab，因为中间体很快就还原消除，拿到联苯，所以并不能积聚此中间体。氰基取代以后，还原消除的速度变慢了。 由于转金属和还原消除可能是连续进行，所以速率和机理细节没有办法研究。根据之前Miyaura的模型，预测如下：
经过这几个中间体的表征，最终提出机理如下:
零价Pd(0)先被氧化成化合物4， 4被一份子苯硼酸活化生成6，进而另一份子苯硼酸实现转金属生活曾cis-7，在水的作用下，生成化合物5，trans-5才是活性成分，紧接着另一份子苯硼酸转金属，得到中间体8，进而还原消除拿到产物联苯，并且零价Pd再生。 最后转金属这一步，在高浓度的苯硼酸条件下，可能5的异构速率相对转金属速率，要慢的多，可能只有cis-5这种异构体存在。或许，也有可能更快的路径，直接从cis-7直接转换成中间体8.
在研究的过程当中，发现了关于苯酚的一些细节 1：苯酚伴随联苯生成 2：苯酚不是从化合物6生成 3：苯酚不是从化合物5生成 4：往苯硼酸里面通入氧气三天，都没有苯酚生成。 之前研究表明苯酚可以通过过氧化氢和苯硼酸反应生成。当往苯硼酸里面加入H2O2的时候，确实有苯酚生成。这表明在Pd催化自偶联的过程中，有H2O2生成。H2O2可能是通过HOOB(OH)2的水解生成的。 思考与学习 1：学习了机理，通过了解其中的几个中间体，明确了氧气的作用是生成了活性催化剂4 2：当量的控制对于机理研究有很好的作用，文中硼酸当量的控制加入，明白了各个环节中苯硼酸的作用。 3：机理的研究，可以结合各种检测手段，H,P谱或者MS，越多的手段，有可能可以提供更多的数据和线索。 4.苯酚的生成时通过苯硼酸被H2O2氧化 原始文献：JACS, 2006, 128, 6829 公众号：有机合成交流（搜索：everyday-oc） 为了能让更多的人每天学习一点有机知识，请帮我推广，谢谢！ |
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