找到suzuki反应缺失的那一环
在钯催化下，有机硼化合物与有机卤素化合物进行偶联反应，这就提供了一类常用和有效的合成碳-碳键 化合物的方法，我们称之为Suzuki 偶联反应，或Suzuki-Miyaura 偶联反应。
Suzuki反应的通式
Suzuki偶联反应的催化循环过程通常认为先是Pd(0)与卤代芳烃发生氧化-加成反应生成Pd(II) 的络合物 1，然后与活化的硼酸发生金属转移反应生成Pd(II)）的络合物 2，最后进行还原-消除而生成产物和Pd(0)。
但是在反应机理研究过程中，但是活化硼酸或者硼酸酯发生金属转移反应 生成Pd(II)）的络合物 2是关键步骤，但是这个过程转换的太快了，到目前为止还没有实际的实验能够支持。
但是，几十年来，化学家们一直在考虑两种途径（下图中的路径A和路径B），它们在引发转化中所起的作用不同。路径A通过带负电荷的芳基三羟基硼酸酯（化合物1）和卤化钯络合物（2）的组合进行，形成一种假设的含有钯氧硼单元（3）的中间体。另外一种路径B认为通过中性芳基硼酸（4）和氢氧化钯络合物（通过氢氧化物置换有机卤化钯）的组合，最终聚合到相同的中间体3，然后在分子内β-芳基消除步骤中将芳基转移到钯上，然后进行还原消除。但是化合物3所代表的中间体的具体的机理是缺失的，一直没有得到很好的数据支持。
但是，伊利诺伊大学的研究人员在《Science》（Pre-transmetalation intermediates in the Suzuki-Miyaura reaction revealed: The missing link. Science, DOI:10.1126/science.aad6981）发表了他们的研究成果--转金属前的反应中间体结构，钯和硼是通过氧原子连接在一起（Pd-O-B）的。
研究人员通过使用低温核磁共振（NMR）光谱技术和动力学方法，对反应中间体的生成、转化进行表征，结果发现（Pd-O-B）这个转换中间体有三种结构，其中一种是三配位的硼酸络合物，另外二种是四配位的硼酸络合物。在转金属步骤中，硼基的芳基转移到配位处于不饱和的钯中心上，但是Pd具有空位是这些Pd-O-B络合物中间体发生转金属的前提。
通过三种研究方法（光谱分析、独立合成和动力学测量）的结合，作者明确地识别和表征了三种具有Pd-O-B键并经历了Suzuki-Miyaura交叉偶联反应的预转化中间体。尽管长期以来人们一直认为这类中间产物参与了转化反应，但作者的研究为它们的参与提供了第一个明确的证据。作者已经证明，含有关键Pd-O-B部分的四配位（18和20）和三配位（11）硼配合物都能够将它们的B-芳基转移到钯上。此外，作者的研究表明，钯原子上需要一个空的配位位点，才能使所有三种含Pd-O-B的物种发生转化反应。我们预计这些结果将作为一个平台，为进一步研究久负盛名的铃木-宫村交叉耦合机理研究提供进一步的帮助。
化学笔记1-Suzuki偶联反应
有机硼化合物与有机卤素化合物在钯催化下，形成新的C-C键。
反应通式
反应机理：
反应机理
机理角色扮演：二组家庭：R2-X（有机卤化合物），R1-B(R)2（有机硼化合物）
感情专家：LnPd（0）（钯催化剂），夫妻搭档：M-OR（碱）
故事发展：话说在一次聚会活动中，两个家庭R2-X与R1-B(R)2首次见面，R2对R1一见钟情，迫于都是有家庭的人，不愿背负出轨和小三的骂名，于是展开了自己的计划。
第一步：雇佣情感专家LnPd（0）拆散自己原有的婚姻，情感专家LnPd（0）找到自己的御用夫妻搭档M-OR，让M发挥魅力成功将X诱骗出轨，R2作为受害者一方与情感专家LnPd（0）、夫妻OR一起等待与R1接触的机会。
第二步：安排夫妻搭档中的OR成功插足R1-B(R)2夫妻间的感情，但R1-B(R)2夫妻间的感情较好，R1一再忍让始终不愿意离去。
第三步：情感专家LnPd（0）带R2出击，趁虚而入，最终R1心灰意冷接受R2组成新家庭R1-R2，情感专家LnPd（0）完美退出，等待下一单生意。
经典案例：
【J.Org.Chem.1994,59,7164-7168】
【Patent; Takeda Chemical Industries, Ltd.; Publ.: US6518257 B1 (2003/02/11)】
【Patent; Augeri, David J.; Publ.: US2002/55631 A1 (2002/05/09)】
【J . Org. Chem. 1988, 53, 2052.】
应用：在整个 suzuki-coupling 反应循环中，Pd(0)与卤代芳烃发生氧化-加成反应生成 Pd(II) 的络合物这一步被认为是起决定作用的步骤。
底物卤代芳烃中离去集团的相对活性有如下特征：I - > Otf - > Br - >> Cl -。 芳基和烯基上若带有集团，则吸电子集团对氧化-加成的促进作用要比给电子集团 强。
在 Pd(II)）的络合物的还原-消除得到偶联产品的步骤中，相对的速率为： aryl–aryl > alkyl–aryl > n-propyl–n-propyl > ethyl–ethyl > methyl–methyl 应用于 suzuki 反应的催化剂最经典的是 Pd(PPh3)4，其它的有 PdCl2、PdCl2(dppf)、 Pd(OAc)2、Pd(PPh3)2Cl2 和 NiCl2(dppf) 等等，它们分别具有一些如后处理容易、空气敏 感度低等的特点，在具体的反应上有成熟的应用。有些反应还需要另外一些高催化活性 的配体的参与，它们具有的共性就是电负性较强和空间位阻大。这是因为电负性较强的 配体是有利于氧化加成反应；空间位阻大的配体有利于还原消除。
Suzuki反应（合成化学领域最重要发现之一）中金属钯的奇妙变化
导读：常规的钯基催化剂在参与Suzuki反应的过程中，Pd离子很大一部分被还原成Pd纳米颗粒，造成催化剂的活性降低。本文将Pd离子固定在球形硫醇化有机硅中构建固体有机金属催化剂。这种新型催化剂可以通过浸出Pd离子并在反应后将其穿梭回去，以此获得的优异的可重复使用性，从而均匀地催化Suzuki反应。
Suzuki-Miyaura交叉偶联反应（Suzuki反应）即在芳基卤化物和芳基硼酸之间形成C-C键，作为在合成化学领域中最重要的发现之一已经被广泛的应用到有机合成领域。 尽管取得了卓越的成就，但均相催化剂的回收和再利用的过程中，不可避免的会造成昂贵的Pd组分的损失。为了克服这些缺点，引入非均相催化剂，结合二者的优势构建的新型催化剂引起了学者们的广泛关注。
近日，新加坡国立大学工程学院曾华淳教授（通讯作者）提出将Pd离子固定在球形硫醇化有机硅中构建固体有机金属催化剂。相关论文以“Minimalization of Metallic Pd Formation in Suzuki Reaction with a Solid-State Organometallic Catalyst”为题于发表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。
论文链接：
http://pubs-acs-org-s.vpn.ysu.edu.cn:8118/doi/10.1021/acsami.0c09739
在这项工作中，研究人员介绍并使用了3-（巯基丙基）-三甲氧基硅烷（MPTMS）衍生的有机硅球（MPOS）作为固定各种贵金属离子，形成固态有机金属催化剂的新载体。固定过程依赖于MPOS的巯基与引入的金属离子之间的硫醇盐键的形成（图1a）。该金属化过程适用于固定不同类型的金属离子。合成了固定有Pd，Pt和Au离子的MPOS催化剂材料。其中，固定有Pd2+离子（MPOS-Pd）的样品可以作为Suzuki反应的预催化剂（浸出的Pd是活性成分，反应通过均相途径进行）。反应后，浸出的Pd离子可被MPOS载体重新捕获，形成最初的金属硫醇盐，从而回收催化剂并再利用。
如图1b所示，当Ar1-X完全氧化（即Ar1-X在偶联反应中被完全消耗掉），溶液中存在的Pd(0)立即被溶解在乙醇溶剂中的氧气再氧化，然后通过MPOS重新捕获并再生为Pd2 +离子，避免了团聚成为较大的Pd纳米颗粒。除了可与均相催化剂媲美的高活性和重复反应的稳定性能外，该催化剂还可以有效地减少反应过程中金属Pd的形成。通过使用XPS技术探测废样品，实验结果证明大多数回收的Pd保持在正2价的状态。重复使用的过程中避免了形成块状Pd纳米颗粒或钯黑，反应后仅发现了少量的亚纳米Pd簇。
图1：a) MPOS-Pd固态有机金属催化剂的合成与结构; b)Suzuki反应机理，其中反应以均相路线进行，浸出的Pd为活性催化剂。反应后，不饱和的Pd0不再聚集成Pd纳米颗粒，而是被重新氧化并穿梭返回以生成初始的硫代有机硅。
该催化剂对于芳基卤化物与有机硼酸之间的偶联反应具有出色的活性，并且可以耐受具有不同官能团的多种底物。催化碘代苯和苯基硼酸之间的偶合反应达到了极高的TOF（7095 h-1）。
表1：MPOS-Pd纳米催化剂催化的Suzuki-Miyaura交叉偶联反应
以碘代苯和苯基硼酸偶合反应为模型反应，在80℃下反应4分钟后，将反应混合物过滤，并使澄清的滤液在相同温度下进一步反应。连续监测碘苯的转化率发现滤液与未过滤样品相比转化率几乎相同。在没有固体MPOS-Pd的情况下，反应30分钟后，反应仍完全完成。证明Pd离子释放到本体溶液中，在本体溶液中进行完整的Suzuki反应循环后被MPOS载体捕获。这与其他具有MPTMS嫁接的二氧化硅载体的固定Pd催化剂区分开，在这些催化剂中Pd离子的释放和Suzuki反应均发生在多孔通道内，从而形成了高Pd浓度的局部环境，从而导致了Pd纳米颗粒的形成。
图2：a) MPOS-Pd催化剂的Suzuki反应; b) 使用固定有MPTMS接枝介孔二氧化硅的Pd进行的Suzuki反应。
总的来说，这项研究利用硫醇盐的形成过程成功地将贵金属离子固定在MPOS球载体上合成了固体有机金属催化剂。这种MPOS-Pd催化剂能够将Pd离子释放到本体溶液中参与反应，之后在溶剂氧气存在的条件下将Pd再氧化为Pd2+后再次捕获，在保证催化活性的前提下极大的提升了催化剂的循环稳定性，为合成金属负载型催化剂提供了一种新的思路。（文：Sean）
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