[发明专利]用于交叉偶联反应的钯催化剂的制备和应用

说明书

本发明涉及用钯催化的交叉偶联反应制备取代的芳香族化合物的方法，它使用新的、可计量的钯(II)催化剂，后者像制备它们的方法那样，同样是本发明的题材。

Pd(O)和Pd(II)两类化合物，通常用膦配体使其稳定，被用作芳香族化合物的交叉偶联反应中的催化剂。工业上重要的交叉偶联反应有，例如，羰基化反应、Heck反应、Suzuki偶联和炔烃偶联等。

在文献中描述了这些应用中的各种配体、钯化合物和添加剂，目的在于达到最高可能的产率和反应速率。有关综述已被给出在例如，R.F.Heck所著的“合成中的钯试剂”(“Palladium Reagents inSynthesis”)一书中，Academic Press，London 1985。

在钯催化交叉偶联反应的催化循环中，重要的一步是配体稳定化的Pd(O)物种对卤代芳烃或芳基磺酸盐的氧化加成[参考L.S.Hegedus在“有机金属化合物合成”(“Organometallic Synthesis”)中的论述，该书由M.Schlosser编辑，1994年，Wiley & Sons.Chichester]。

因为Pd(O)物种能直接参与催化循环中而无需事前的反应步骤，它们在实验室规模使用时是有益的。然而，简单的、可从市场买到的Pd(O)化合物诸如Pd(P Ph₃)₄具有这样的缺点，即它们对氧化极为敏感，并且因为它们降低了的货架寿命，特别是作为溶液形式使用时，而很难在工业上使用。还有，这类化合物对热也很敏感，因此相对不活泼的芳香化合物在升高的温度下反应时将导致催化剂迅速失活并沉淀出钯黑(参看Fitton等人.，J.Organomet.Chem.，1971，28，287-291；Dufaud等人.，J.Chem.Soc.，Chem.Commun，1990，426-427页)。

如果用化学上更稳定的Pd(II)化合物诸如Pd(OAc)₂或(PPh₃)₂PdCl₂作为催化剂来代替Pd(O)化合物，则可以先用未限定的步骤，例如与三苯基膦反应，把它转化成Pd(O)物种，然后再像上述那样参与到催化循环中[参看“有机金属化合物化学大全”(“ComprehemsiveOrganometallic Chemistyr”)，第8卷，Pergammon Press，第801、862页]。

现场制备的Pd(O)物种在工业中是一种最普通的方法。然而它的缺点是有催化活性的物种仅仅在一段诱导期之后才出现，从而使反应难于严格受控制。

也已经描述过用卤代芳烃对Pd(O)物种的氧化加成产物作为钯催化的交叉偶联反应的催化剂(参看Heck等人，J.Org.Chem.，1974，39，3327-3331)。这种催化剂在这种情况下是以固体形式加入的。

然而，在工业上这种加入方法的缺点是难于严格计量以及难于使催化剂在反应混合物中达到中间的均匀分布，本领域的技术人员应知道在工业规模上与计量固体相关的困难、尤其是在加压条件下。

在催化活性的钯化合物的溶液或悬浮液没有这些缺点，但它们即使是在室温放置时也趋向于分解并沉淀出钯黑。

因此需要一种容易计量的钯催化剂的溶液或分散液用于交叉偶联反应中，该溶液或分散液可以无需中间析离步骤而被制备。进一步，这种溶液或分散液应是热稳定的并应在没有特别保护措施下是可以稳定储存的，并且也应能直接参与到催化循环中。

我们已经发现一种制造[Pd(Aryl)L₂X]型钯催化剂的可计量溶液或分散液的方法，其中Aryl代表取代或未取代的芳基，L代表膦配体或L₂在一起代表二膦配体，X代表一种阴离子，其特征为-单取代或多取代的氯代芳烃、溴代芳烃或碘代芳烃或芳基磺酸盐，-膦或二膦配体，-  通式为PdY₂或PdY₂L’₂或M₂[PdY₄]₂的钯盐，

其中Y代表单价阴离子或一种酸

或

Y₂在一起代表两价阴离子或一种酸，

L’代表烯、腈或膦，

或

L’₂在一起代表一种二烯、二腈或二膦，

M代表碱金属离子、铵离子、有机铵离子或有机鏻离子，-在一种溶剂存在的条件下彼此反应。