过渡金属催化的交叉偶联反应构筑碳碳键以及碳杂键的研究
一．前言
对于化学键的合成，一般分为非共价键的合成和共价键的合成，非共价键合成主要是研究分子和分子的堆积和破坏，而共价键合成主要是研究原子和原子的成键和断键。对于有机化学家而言，共价键的合成是有机合成的重点之一，尤其是C-C键的合成，有机合成化学早期的合成反应有Grignard反应、Diels-Alder反应、Wittig反应等。形成C-C键主要有四类反应：1）两个碳原子连接前各自带有官能团；2）其中一个碳带有官能团，另一个碳与官能团直接相连（碳碳键往往意味着两个碳自由基相互作用，或一个亲核碳物种和一个亲电碳物种的反应）；3）重排反应；4）环加成反应，传统的交叉偶联反应一般需要大量的催化剂和高温下进行反应，在操作上受到很大的局限。
二十世纪中叶，随着设计思路和合成理念的发展，大量有用的成键反应包括Heck反应，Stille反应，Negishi反应等被发现并广泛应用，他们发展了一系列有机金属试剂，譬如有机锡试剂，有机锌试剂等。通过过渡金属催化交叉偶联反应来构筑碳碳键以及碳杂键是一种高效的方法，该方法已经广泛应用于天然产物、药物以及合成材料中，逐渐成为有机合成的工具。2010年，诺贝尔化学奖分别授予Heck, Negishi, Suzuki三位科学家，以此来表彰他们在有机化学过渡金属催化的交叉偶联领域作出的杰出贡献。然而传统的过渡金属催化采用有机金属试剂作为反应底物，而有机金属试剂常常难于制备，使用不便，制备过程需要消耗试剂和原料，不可避免地产生副产物，极大程度上降低了原子经济性，也不符合步骤经济性原则。近年来发展C-H键直接官能团化反应，利用金属直接催化活化C-H键，一步实现其官能团化，避免反应底物预先功能化，降低原料消耗，是构筑C-C键以及C-N的有效途径。
1.1 Heck偶联反应
赫克反应（Heck）是不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸酯）与烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的偶联反应(Scheme 1)。Heck反应所用的催化剂主要是含钯类化合物。所用的卤化物和三氟甲磺酸盐是一类芳基化合物，甲苯基化合物和乙烯基化合物等，催化剂主要有氯化钯，三苯基膦钯，醋酸钯等，所用的碱主要有三乙胺，碳酸钾，醋酸钠等。影响烯烃活性的主要因素是烯烃双键碳原子取代基的数目和大小，取代基越大，数目越多，反应速度越小，收率越低。
Scheme 1
(-)-Galanthamine 6是一种乙酰胆碱酯酶抑制剂，有治疗阿尔兹海默症的临床价值。Trost等[1]利用分子内Heck反应构建五元环骨架(Scheme 2)。
