Page 137 - 《精细化工》2021年第1期

第 1 期 张胤琳，等: 钯催化的芳基亚磺酸钠的脱硫 Heck 偶联反应 ·127·

2 结果与讨论 如表 1 所示，本研究首先筛选了各种商业可得
的钯催化剂，结果发现其对反应收率影响较大（序
2.1 催化剂、溶剂、银盐和温度对反应的影响 号 1~8）。当选用 PdCl 2 、Pd(OAc) 2 和 Pd(TFA) 2 等为
为了验证在弱极性溶剂中实现芳基亚磺酸钠和 钯催化剂时，产物收率小于 60%（序号 1~7）。
丙烯酸酯的脱硫 Heck 偶联反应的策略，以苯亚磺酸 PdCl 2 (PPh 3 ) 2 是所筛选催化剂中最有效的钯催化剂，
钠（Ⅰa）和丙烯酸丁酯（Ⅱa）为模型底物，一水 在 60 ℃反应产物的收率达到 75%（序号 8）。接着
合醋酸铜为氧化剂，AgSbF 6 为添加剂，进行反应条
以 PdCl 2 (PPh 3 ) 2 （5%，以Ⅰa 的物质的量为基准，下
件探索，实验方法同 1.2 节，结果见表 1。 同）为钯催化剂，对银添加剂进行了筛选。如表 1
所示，采用 AgBF 4 、AgOTf 或 AgNO 3 为添加剂时
表 1 催化剂、溶剂、银盐和温度对反应影响
Table 1 Effects of catalyst, solvent, silver salt and 的反应产物收率为 32%~54%（序号 9~11），介于使
temperature on the reaction 用 AgSbF 6 为添加剂时的反应产物收率（75%，序

序号 催化剂 银盐 溶剂 温度/℃ 收率/% 号 8）和不使用银盐添加剂时的反应产物收率
1 PdBr 2 AgSbF 6 甲苯 60 35 （16%，序号 12）之间。使用 AgOAc 为添加剂时
2 Pd(dppf)Cl 2 AgSbF 6 甲苯 60 30 的反应产物收率（12%，序号 13）比不使用银盐添
3 PdCl(CN) 2 AgSbF 6 甲苯 60 40 加剂时的反应产物收率低（序号 12）。使用 Ag 2 CO 3
4 PdI 2 AgSbF 6 甲苯 60 23 或 Ag 3 PO 4 为添加剂时的反应产物收率为 0（序号
5 PdCl 2 AgSbF 6 甲苯 60 39 14~15）。研究结果发现，溶剂的选择对该反应有影
6 Pd(TFA) 2 AgSbF 6 甲苯 60 43 响，使用乙腈、二氯乙烷、二氯甲烷、四氢呋喃或
7 Pd(OAc) 2 AgSbF 6 甲苯 60 59 二甲基亚砜为溶剂时的反应产物收率为 23%~56%
8 ① PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 甲苯 60 75 （序号 16~20），明显低于使用甲苯为溶剂时的反应
9 PdCl 2(PPh 3) 2 AgBF 4 甲苯 60 39 产物收率（75%，序号 8）。通过温度条件筛选结果
10 PdCl 2(PPh 3) 2 AgOTf 甲苯 60 32 发现，70 ℃是最佳反应温度（序号 8、21~28），在
11 PdCl 2(PPh 3) 2 AgNO 3 甲苯 60 54 30~70 ℃温度区间随着反应温度的升高反应产物收
12 PdCl 2(PPh 3) 2 — 甲苯 60 16 率升高（序号 8、21~24），而在 70~110 ℃温度区间
13 PdCl 2(PPh 3) 2 AgOAc 甲苯 60 12 随着反应温度的升高反应产物收率降低（序号
14 PdCl 2(PPh 3) 2 Ag 2CO 3 甲苯 60 0 24~28）。不加一水合醋酸铜的情况下反应产物产率
15 PdCl 2(PPh 3) 2 Ag 3PO 4 甲苯 60 0 很低（17%，序号 29）。在空气氛围下的反应产物收
16 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 乙腈 60 23 率比在氮气和氧气氛围下的反应产物收率高（序号
17 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 二氯乙烷 60 37 24、30~31），使反应简化、操作容易。这可能是由
18 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 二氯甲烷 60 27 于该反应过程中有需要氧气部分参与的反应过程
19 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 四氢呋喃 60 56 （比如水合醋酸铜氧化剂的再生过程） [24] ，也有氧
20 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 二甲基亚砜 60 27 气氛围下不利的反应过程（比如三苯基膦配体的氧
21 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 甲苯 30 38 化变质过程） [25] 。
22 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 甲苯 40 43 2.2 底物普适性研究
23 AgSbF 6 甲苯 50 46
在上述确定的最优反应条件下（表 1，序号 24），
PdCl 2(PPh 3) 2
24 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 甲苯 70 78 对底物普适性进行了考察，结果见表 2 和表 3。表 2
25 AgSbF 6 甲苯 80 73
所示的是苯亚磺酸钠（Ⅰa）与多样化丙烯酸酯的脱
PdCl 2(PPh 3) 2
26 AgSbF 6 甲苯 90 67
硫 Heck 偶联反应情况。丙烯酸正丁酯（Ⅱa）、丙烯
PdCl 2(PPh 3) 2
27 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 甲苯 100 61
酸甲酯（Ⅱb）、丙烯酸乙酯（Ⅱc）和丙烯酸叔丁酯
28 PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 甲苯 110 56
（Ⅱd）与苯亚磺酸钠的脱硫 Heck 偶联反应获得的
29 ② PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 甲苯 70 17
肉桂酸酯类化合物Ⅲa~Ⅲd 的收率为 75%~85%（序
30 ③ PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 甲苯 70 70
号 1~4），其中不稳定的叔丁氧基在反应过程中没有
31 ④ PdCl 2(PPh 3) 2 AgSbF 6 甲苯 70 65
出现降解现象。丙烯酸苯酯（Ⅱe）和丙烯酸环己酯
注：① — 反应条件为空 气氛围，Ⅰ a(0.2 mmol) 、Ⅱ a （Ⅱf）与苯亚磺酸钠的脱硫 Heck 偶联反应产物的
(0.4 mmol) 、催化剂（ 0.01 mmol ）、银盐（ 0.02 mmol ）、 收率分别为 72%和 86%（序号 5~6）。丙烯酸-2-苯氧
Cu(OAc) 2•H 2O(0.1 mmol) 、甲 苯， 12 h ；② — 无氧 化剂
Cu(OAc) 2•H 2O；③—氮气氛围下；④—氧气氛围下。 基乙基酯（Ⅱg）和丙烯酸苄基酯（Ⅱh）也是合适