有機金屬化學中的有機銅化合物,是指含有碳與銅鍵結的化學鍵的有机物。
有機銅化學是一門描述有機銅化合物相關的物理特性、合成以及反應的學科。 在有機化學中它們通常為反應物。
歷史簡介
在1859年由Rudolf Christian Böttger合成出第一個有機銅化合物,是有爆炸性的乙炔銅 Cu2C2 (Cu-C≡C-Cu),藉由將乙炔氣體過入氯化亞銅溶液中得之。
:C2H2 + 2 CuCl → Cu2C2 + 2 HCl
1936年Henry Gilman製備甲基銅。1941年時,Kharash發現在有銅(I)的反應下,格氏試劑(Grignard reagents)與環己烯酮會產生1,4-加成反應,而不是1,2-加成反應。
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在1972年由Lappert測定了第一個晶體結構為CuCH2SiMe3。因為三甲基矽基團提供空間保障,使得這種化合物相對較穩定。它是個四聚體,形成一個八圓環且具有交替的Cu-C鍵。除了這四個銅原子由三中心兩電子鍵做為基礎,形成平面的Cu4環。Cu-Cu鍵長相比為256pm,在銅金屬為242pm。在五氟苯酚銅中形成
的五圓環銅,類似於(2,4,6 - 三甲基苯基)金,而且五氟苯酚銅為四聚體。用一氧化碳銅會形成非典型金屬羰基。
三價銅離子的中間產物
有機金屬反應有許多涉及到銅,其反應機制利用三價銅離子的中間產物。例如,在還原消去過程中,Cu(III)被環原成Cu(I)。然而Cu(III)化合物在一般化學中很罕見,所以直到現在有機銅(III)的種類也很難以捉摸。2007年,在Cu(III)參與下進行的吉爾曼試劑到烯酮的共軛加成反應,得到了Cu(III)第一個光譜證據。
在一個快速注射的核磁共振實驗,溫度為-100°C時,吉爾曼試劑Me2CuLi(由碘化鋰進行穩定)被引入到環己烯酮
(1)來進行銅的檢測 - 烯烴金屬複合物 (alkene pi complex ) 。
(2)在後續實驗中,添加三甲基氰矽烷(trimethylsilyl cyanide)會形成Cu(III)產物。
(3)在該溫度下無限期穩定的,還有將溫度提高至-80°C會有共軛加成出產物。
(4)根據在矽片實驗所述[9],三價銅離子的中間產物擁有正方形平面的分子幾何形狀,可跟氰基基團產生順式(cis orientation),相對於環己烯基次甲基和反平行的次甲基質子。其他配體用來進行這項研究測試室溫下穩定的Cu(III)化合物,比用氰基基團還要多。
根據在矽片實驗伴隨 > >醛>甲苯磺酸鹽〜環氧化物>碘化物>溴化物>氯化物>酮>酯>腈>>烯烴
偶聯反應
氧化偶聯是銅乙炔化在Glaser偶聯共軛炔烴(在cyclooctadecanonaene的合成為例),或在卡斯特羅 - 斯蒂芬斯(Castro-Stephens Coupling)耦合芳基鹵化物的偶聯。
還原偶聯為芳基鹵化物的銅金屬的化學計量當量,發生在Ullmann反應的偶聯反應。在現今的交叉偶聯反應稱為脫羧偶聯,銅(Ⅰ)催化量的一個例子置換羧基形成arylcopper(ARCU)中間體。同時,將鈀催化劑的芳基溴化物轉化成的有機鈀中間體(Ar'PdBr),並在金屬轉移的聯芳基選自ArPdAr'形成
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氧化還原中性偶聯是末端炔烴與鹵素-炔烴與銅(I)鹽中的Cadiot-Chodkiewicz偶聯。兩種有機銅化合物的熱偶聯也是可能的。
共軛加成反應
烯酮的共軛加成已經完成有機銅鋰。請注意,如果有使用格氏試劑(如RMgBr)時,與烯酮反應會繼續進行,而不是通過1,2 - 加成。 酸鹽向烯酮的1,4 - 加成機制透過親核性加成在Cu(I)的β-碳的烯烴形成Cu(III)的中間體,隨後通過還原消除的Cu(I)。在原始報告中描述該反應中,甲基溴化鎂與異佛爾酮的反應與不添加1莫耳百分比的銅(I)氯化物。(見圖)
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炔烴的加成反應
炔烴的加成反應是有機銅試劑(R-Cu)與乙炔或末端炔烴的親核共軛加成,形成alkenylcopper化合物(RC≡C-Cu)。這是炔烴的加成反應的一個特例,也被稱為諾曼特反應。
參見
參考文獻
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