一种可控氧化的四三苯基膦钯催化剂及其制备方法和用途与流程

本发明属于suzuki偶联反应催化剂
技术领域：
，涉及一种可控氧化的四三苯基膦钯催化剂及其制备方法，该催化剂可用于室温常压下催化suzuki偶联反应。
背景技术：
：suzuki偶联反应是在零价钯配合物的催化下，有机硼化合物与有机卤素化合物进行交叉偶联，从而高效构建碳-碳键的反应。该反应广泛应用于新型药物制备、精密有机合成、化学纤维、液晶分子等有机材料合成领域，一直以来都是有机化学和催化领域的研究热点。尤其是在药物制备领域，suzuki偶联在许多重要临床药物的合成中起着不可或缺的作用，如非甾体抗炎药—联苯乙酸、氟比洛芬，抗肿瘤药—利尼伐尼、多柔比星等。而近些年来，我国药物市场的内需不断扩大，其在品牌、成本和区域等各方面的竞争日益激烈，在此背景下，高效温和的suzuki偶联反应在制药工业中有着极为重要经济价值和广阔的应用前景。钯基催化剂在suzuki偶联反应中起着关键作用，它影响着反应的催化效率和整体的前进方向（即反应的选择性），也是suzuki偶联反应中的核心部分。传统的四三苯基膦钯具有催化活性高（特定条件下）、可适用于含水体系等优点，被广泛地应用于实验室条件下的suzuki偶联反应中。然而，该反应往往需要较为苛刻的反应条件（如回流热：80℃，压强：1mpa，惰性气体保护）才能进行，在实际的生产应用中具有一定的局限性。人们迫切需要一种反应条件温和的钯基催化剂，能够用于室温常压下高效催化suzuki偶联反应。技术实现要素：本发明的目的是提供一种可控氧化的四三苯基膦钯催化剂，实现室温常压下高效催化suzuki偶联反应。发明人通过不断探索发现，通过将四三苯基膦钯催化剂可控氧化，控制四三苯基膦钯催化剂的金属钯中心氧化程度，能够极大改善四三苯基膦钯催化剂的催化性能，得以在室温常压下高效催化suzuki偶联反应。具体技术方案如下。一种可控氧化的四三苯基膦钯催化剂，其特征在于，将四三苯基膦钯催化剂可控氧化，钯的氧化比例为10%~50%。优选地，钯的氧化比例为40%~50%。本发明的另一目的是提供一种可控氧化的四三苯基膦钯催化剂的制备方法，将四三苯基膦钯催化剂在非氧化性气体和氧气的混合气中室温氧化处理，得到可控氧化的四三苯基膦钯催化剂。控制惰性气体和氧气的比例、氧化处理时间，即可控制钯的氧化比例，实现金属pd中心的可控氧化，从而得到一系列氧化程度各异的四三苯基膦钯催化剂。进一步地，非氧化性气体和氧气都为高纯气体。进一步地，非氧化性气体是氩气、氮气中的一种或几种。进一步地，非氧化性气体占混合气体的体积比为0~75%。进一步地，氧化处理时间为5~180min。为了评估这些钯基催化剂的反应活性，发明人选取了对溴甲苯和苯硼酸为模型反应底物，在氩气的保护下进行了室温常压的suzuki偶联反应。实验结果表明，与未处理过的四三苯基膦钯较为迟缓的催化性能相比，可控氧化的四三苯基膦钯体系在室温常压下均呈现出相当优异的催化活性与选择性。为了验证催化的普适性，发明人选择了上述体系中催化性能最优的四三苯基膦钯-25作为催化剂（于氩气:氧气=1:3的实验条件下氧化处理30分钟后可得到），将反应的底物进行了拓展。实验结果表明，针对不同的芳基溴代物和碘代物，可控氧化的四三苯基膦钯催化剂均表现出了较为优异的室温催化活性及较高的选择性。进一步的xps和xafs分析证实了在氧气中预处理得到的四三苯基膦钯中金属态pd0会被部分氧化成pdδ ，而这一潜在的pd氧化结构单元（pdox(pph3)4-x）正是催化性能提升的根本原因。本发明的另一目的是提供可控氧化的四三苯基膦钯催化剂的用途，用于室温常压下高效催化suzuki偶联反应。本发明提供的一种可控氧化的四三苯基膦钯催化剂及其制备方法和用途，通过将四三苯基膦钯催化剂在非氧化性气体和氧气的混合气中室温氧化处理，得到可控氧化的四三苯基膦钯催化剂，可用于常温常压下高效催化suzuki偶联反应。与未处理过的四三苯基膦钯相比，可控氧化的四三苯基膦钯催化剂在室温常压下具有优异的催化活性与选择性，并且具有催化普适性，在suzuki偶联反应
技术领域：
具有广阔的应用前景。附图说明图1为可控氧化的四三苯基膦钯的pd3dxps图。图2为金属钯、未处理过的四三苯基膦钯和可控氧化的四三苯基膦钯的pdk-edgexanes光谱图。具体实施方式以下结合附图对本发明做进一步说明。在室温条件下，将四三苯基膦钯置于非氧化性气体与氧气的混合气中氧化处理一段时间（实验中所使用的氩气和氧气均为高纯度气体，纯度99.999%），通过非氧化性气体和氧气比例、氧化处理时间的调节可以实现金属pd中心的可控氧化，从而得到一系列氧化程度各异的四三苯基膦钯催化剂。实施例1将四三苯基膦钯置于75%氩气 25%氧气的混合气中氧化处理30min，得到可控氧化的四三苯基膦钯。在随后的催化性能评估实验中选用对溴甲苯和苯硼酸为反应底物，对反应的转化率进行评价，其中二甲基甲酰胺（dmf）与水的混合溶液作为溶剂（dmf与h2o的体积比例保持为1:1），碳酸钾作为碱。详细的suzuki偶联反应的操作步骤如下：将0.1mmol的对溴甲苯和0.5mmol的k2co3置于烧杯内，加入5mldmf和5ml去离子水，随后加入2mg可控氧化的四三苯基膦钯催化剂，在室温的条件下搅拌均匀。最后向所得的溶液中加入0.2mmol的苯硼酸，超声5min使之均匀分散后倒入反应瓶内，在高纯氩气的保护下于室温常压的环境中进行催化suzuki偶联反应。作为实验的对照组，只需将可控氧化的四三苯基膦钯替换成未处理过的即可。整个反应过程中需要注意除氧，具体包括以下两点：一方面在反应前需要将反应装置除氧，即充入氩气后抽真空，此操作需反复四次，每次10min以保证氧气的彻底清除；另一方面需要注意溶剂除氧，持续向溶液中通入氩气除氧15min，密封保存。如需使用，实验时用针管吸取所需的剂量即可。根据反应中对溴甲苯的含量变化，产物的转化率可以由气相色谱法测定。实施例2将四三苯基膦钯置于50%氩气 50%氧气的混合气中氧化处理30min，得到可控氧化的四三苯基膦钯。在随后的催化性能评估实验中选用对溴甲苯和苯硼酸为反应底物，对反应的转化率进行评价，其中二甲基甲酰胺（dmf）与水的混合溶液作为溶剂（dmf与h2o的体积比例保持为1:1），碳酸钾作为碱。详细的suzuki偶联反应的操作步骤如下：将0.1mmol的对溴甲苯和0.5mmol的k2co3置于烧杯内，加入5mldmf和5ml去离子水，随后加入2mg可控氧化的四三苯基膦钯催化剂，在室温的条件下搅拌均匀。最后向所得的溶液中加入0.2mmol的苯硼酸，超声5min使之均匀分散后倒入反应瓶内，在高纯氩气的保护下于室温常压的环境中进行催化suzuki偶联反应。作为实验的对照组，只需将可控氧化的四三苯基膦钯替换成未处理过的即可。整个反应过程中需要注意除氧，具体包括以下两点：一方面在反应前需要将反应装置除氧，即充入氩气后抽真空，此操作需反复四次，每次10min以保证氧气的彻底清除；另一方面需要注意溶剂除氧，持续向溶液中通入氩气除氧15min，密封保存。如需使用，实验时用针管吸取所需的剂量即可。根据反应中对溴甲苯的含量变化，产物的转化率可以由气相色谱法测定。实施例3将四三苯基膦钯置于25%氩气 75%氧气的混合气中氧化处理30min，得到可控氧化的四三苯基膦钯。在随后的催化性能评估实验中选用对溴甲苯和苯硼酸为反应底物，对反应的转化率进行评价，其中二甲基甲酰胺（dmf）与水的混合溶液作为溶剂（dmf与h2o的体积比例保持为1:1），碳酸钾作为碱。详细的suzuki偶联反应的操作步骤如下：将0.1mmol的对溴甲苯和0.5mmol的k2co3置于烧杯内，加入5mldmf和5ml去离子水，随后加入2mg可控氧化的四三苯基膦钯催化剂，在室温的条件下搅拌均匀。最后向所得的溶液中加入0.2mmol的苯硼酸，超声5min使之均匀分散后倒入反应瓶内，在高纯氩气的保护下于室温常压的环境中进行催化suzuki偶联反应。作为实验的对照组，只需将可控氧化的四三苯基膦钯替换成未处理过的即可。整个反应过程中需要注意除氧，具体包括以下两点：一方面在反应前需要将反应装置除氧，即充入氩气后抽真空，此操作需反复四次，每次10min以保证氧气的彻底清除；另一方面需要注意溶剂除氧，持续向溶液中通入氩气除氧15min，密封保存。如需使用，实验时用针管吸取所需的剂量即可。根据反应中对溴甲苯的含量变化，产物的转化率可以由气相色谱法测定。室温常压的环境中，suzuki偶联反应的催化性能如表1所示。表1室温常压下四三苯基膦钯体系催化suzuki偶联反应的性能表催化剂10min20min30min60min四三苯基膦钯1.3%4.5.0#.2%实施例133.5R.3r.5