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  过渡金属作为催化剂在有机反应中扮演着至关重要的角色,近年来,过渡金属催化的碳-碳、碳-氮、碳-硫键的活化与构建一直是研究热点^[1]. 钯催化的Suzuki偶联反应是构建碳-碳键最实用的方法之一^[2],己被广泛应用于医药、天然产物以及先进功能材料等精细化学品的合成^[3]. 2010年,Suzuki与Heck、Negishi共同分享了诺贝尔化学奖,以表彰他们在钯催化交叉偶联反应领域的卓越贡献^[4]. 芳基硼酸因具有毒性低、反应耐受性高等特点一直是Suzuki反应中最常用的亲核试剂,但是该类试剂仍存在以下不足: 常包含其自身二聚或三聚的酸酐,给原料的纯化带来困难^[5]; 易发生自偶联及脱硼质子化副反应,增加了芳基硼酸的投料量及目标产品的分离难度^[6]; 一些2-位取代的杂芳环硼酸(如2-吡啶硼酸)不稳定,限制了Suzuki反应在构建复杂分子中的应用^[7]. 基于上述原因,化学工作者开始寻找可以替代芳基硼酸用于Suzuki反应的新型有机硼试剂.

  近年来,有机三氟硼酸钾参与的有机合成反应受到越来越多的关注. 相对于芳基硼酸,有机三氟硼酸钾具有以下优点: (1)易于制备,纯化简单; (2)稳定性好,易于存放; (3)不易发生脱硼及自偶联反应; (4)可以承受多种常规有机反应条件^[8]. Genêt课题组在有机三氟硼酸钾参与的有机合成反应领域开展了系统性的研究工作,包括钯催化有机三氟硼酸钾的Suzuki反应^[9],并撰写多篇综述性文章^[10]. 随后,Molander课题组在有机三氟硼酸钾的简便制备^[11]、官能团化^[12]、碳-碳键的构建等^[13]方向做了大量研究工作,将有机三氟硼酸钾的研究与应用推向了一个新的高度. 迄今,芳基三氟硼酸钾参与的Suzuki反应大多需要加入膦配体以促进反应的进行,且需使用传统的有机溶剂作为反应介质. 2002年,Molander课题组^[14]首次报道了钯催化无配体的芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应,但是需在毒性较大的甲醇中回流反应,且需加入3 equiv.的碱才能确保反应顺利进行. 2014年,Liu等报道了以水/聚乙二醇^[15]或水/离子液体^[16]为反应介质的无配体反应体系,可有效催化溴代芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应. 最近,我们课题组^[17]报道了室温条件下,醋酸钯催化溴代芳烃与芳基三氟硼酸钾的水相Suzuki反应,并得到较好反应收率,但是对于卤代杂环芳烃参与的偶联反应收率较低. 本文发展了以醋酸钯为催化剂,乙醇水溶液为溶剂,仅使用1 equiv.的碳酸钾作为碱,在80 ℃及空气氛围中,可高效催化卤代芳烃及卤代杂环芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应,周转频率(TOF)值最高达4656 h^-1. 此外,该体系还可用于制备具有重要应用价值的三苯胺类衍生物.

  1   结果与讨论

  为了得到最佳反应条件,以4-溴硝基苯与苯基三氟硼酸钾的Suzuki反应为模板反应进行条件优化,考察溶剂、碱、钯源等对Suzuki反应的影响规律. 溶剂对Suzuki反应的影响结果见表 1. 当以0.5 mol%醋酸钯为催化剂,使用无水乙醇作为溶剂,80 ℃反应10 min得到55%的产品收率(表 1,Entry 1). 当使用乙醇与水的混合溶剂时,反应活性明显增加(表 1,Entries 2～4). 乙醇和水的体积比例为1:1的时,催化体系活性最高,反应10 min即可得到96%的收率(表 1,Entry 3). 当使用纯水作为溶剂时,相同时间内只能得到34%的收率(表 1,Entry 5). 对水溶其他溶剂的考察发现,使用甲醇、甲醇水溶液、异丙醇水溶液、1,4-二氧六环水溶液时,反应都能顺利进行(表 1,Entries 6～8). 由于4-溴硝基苯为脂溶性,而苯基三氟硼酸钾及碳酸钾水溶性好,因此使用混合溶剂可能有利于反应底物的溶解,从而促进反应的进行. 从溶剂的环境友好考虑,选择乙醇水溶液为反应介质进行后续研究.

  表 1  溶剂对Suzuki反应的影响^a Table 1.  Effect of solvent on the Suzuki reaction

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  Entry	Solvent	Yieldb/%
  1	EtOH	55
  2	EtOH/H2O (V:V=3:1)	94
  3	EtOH/H2O (V:V=1:1)	96
  4	EtOH/H2O (V:V=1:3)	57
  5	H2O	34
  6	MeOH	87
  7	MeOH/H2O (V:V=1:1)	85
  8	i-PrOH/H2O (V:V=1:1)	94
  9	1,4-Dioxane/H2O (V:V=1:1)	86
  10	DMF/H2O (V:V=1:1)	52
  aReaction conditions: 4-bromonitrobenzene (0.5 mmol),potassium phenyltrifluoroborate (0.6 mmol),K2CO3 (1.0 mmol),Pd(OAc)2 (0.5 mol%),solvent (4 mL),80 ℃,in air,10 min. b GC yield using naphthalene as internal standard.

  表 1  溶剂对Suzuki反应的影响^a
  Table 1.  Effect of solvent on the Suzuki reaction

  在模板反应中,以0.5 mol%醋酸钯为催化剂,乙醇水溶液为溶剂,考察碱对Suzuki反应的影响,实验结果见表 2. 不加入碱,反应2 h可得40%的收率(表 2,Entry 1). 当使用0.5 equiv.的碳酸钾为碱时,反应10 min得到54%的收率(表 2,Entry 2),当延长反应时间至2 h,得到94%的收率(表 2,Entry 3). 结果表明,在该体系中加入少量的碱即可定量完成反应. 增加碳酸钾的量至1 equiv.,反应10 min也可得到95%的收率(表 2,Entry 4). 继续增加碳酸钾的量至2 equiv.,反应所需时间及收率没有变化(表 2,Entry 5). 其他无机碱中,碳酸钠效果较好,反应10 min可得93%的收率(表 2,Entry 6). 使用有机碱三乙胺,反应10 min也可得91%的收率(表 2,Entry 10). 从反应速率考虑,选择1 equiv.的碳酸钾作为碱进行下面的研究.

  表 2  碱对Suzuki反应的影响^a Table 2.  Effect of base on the Suzuki reaction

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  Entry	Base (equiv.)	Yieldb/%
  1	K2CO3 (—)	40c
  2	K2CO3 (0.5)	54
  3	K2CO3 (0.5)	95c
  4	K2CO3 (1)	95
  5	K2CO3 (2)	96
  6	Na2CO3 (2)	93
  7	Cs2CO3 (2)	76
  8	NaOH (2)	80
  9	K4PO3•3H2O (2)	80
  10	Et3N (2)	91
  11	Cy2NH (2)	79
  a Reaction conditions: 4-bromonitrobenzene (0.5 mmol),potassium phenyltrifluoroborate (0.6 mmol),Pd(OAc)2 (0.5 mol%),EtOH/H2O (2 mL/2 mL),80 ℃,10 min. b GC yield using naphthalene as internal standard.c 2 h.

  表 2  碱对Suzuki反应的影响^a
  Table 2.  Effect of base on the Suzuki reaction

  在模板反应中,以乙醇水溶液为溶剂,1 equiv.的碳酸钾为碱,考察钯源对反应的影响,结果见表 3. 以Pd(OAc)₂、PdCl₂、Pd₂(dba)₃、PdCl₂(CH₃CN)₂为催化剂,反应活性都较好(表 3,Entries 1～4),其中以Pd(OAc)₂为催化剂,相同时间内收率最高(表 3,Entry 1). 即使降低Pd(OAc)₂量至0.25 mol%,反应10 min也可得95%的收率(表 3,Entry 6). Pd(OAc)₂量为0.1 mol%时,10 min仅得到65%的收率(表 3,Entry 7),延长反应时间至40 min可得81%的收率(表 3,Entry 8). 综合考虑,选择0.25 mol% Pd(OAc)₂作为钯源进行后续研究.

  表 3  钯源对Suzuki反应的影响^a Table 3.  Effect of palladium source on the Suzuki reaction

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  Entry	Catalyst (mol%)	Yieldb/%
  1	Pd(OAc)2 (0.5)	96
  2	PdCl2 (0.5)	94
  3	Pd2(dba)3 (0.5)	92
  4	PdCl2(CH3CN)2 (0.5)	87
  5	Pd(PPh3)Cl2 (0.5)	46
  6	Pd(OAc)2 (0.25)	95
  7	Pd(OAc)2 (0.1)	65
  8	Pd(OAc)2 (0.1)	81c
  a Reaction conditions: 4-bromonitrobenzene (0.5 mmol),potassium phenyltrifluoroborate (0.6 mmol),K2CO3 (0.5 mmol),EtOH/H2O (2 mL/2 mL),80 ℃,in air,10 min. b GC yield using naphthalene as internal standard. c 40 min.

  表 3  钯源对Suzuki反应的影响^a
  Table 3.  Effect of palladium source on the Suzuki reaction

  在最优反应条件下,即0.25 mol% Pd(OAc)₂,1 equiv. K₂CO₃,EtOH/H₂O为反应介质,80 ℃及空气氛围,考察不同底物在该体系中的反应效果,结果列于表 4. 首先考察取代基电子效应对溴代芳烃反应活性的影响,结果表明无论含吸电子基还是供电子基的溴代芳烃均可与苯基三氟硼酸钾顺利反应(表 4,Entries 1～6). 其中4-溴苯腈与苯基三氟硼酸钾反应5 min即可得到97%的收率,TOF值高达4656 h^-1(表 4,Entry 1). 含有位阻的溴代芳烃也可在较短反应时间内获得高收率(表 4,Entries 7和8). 取代基的电子效应对芳基三氟硼酸钾反应活性的影响结果表明,对位或邻位含有供电子基的芳基三氟硼酸钾活性较高,可顺利与溴代芳烃反应(表 4,Entries 10～17),即使位阻较大的2-溴甲苯与2-甲基苯基三氟硼酸钾反应20 min也可得95%的收率(表 4,Entry 15). 而含有吸电子基的4-氰基苯基三氟硼酸钾反应活性稍低,与4-溴苯甲醚反应60 min收率为85%(表 4,Entry 19). 4-氯硝基苯与苯基三氟硼酸钾反应120 min得到62%的收率(表 4,Entry 20). 以上结果表明,该体系中取代基电子效应及位阻效应对于溴代芳烃反应活性的影响较小,而含有给电子基的芳基三氟硼酸钾的反应活性高于含有吸电子的芳基三氟硼酸钾.

  表 4  卤代芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应^a Table 4.  Suzuki reaction of aryl halides with potassium aryltrifluoroborates

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  表 4  卤代芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应^a
  Table 4.  Suzuki reaction of aryl halides with potassium aryltrifluoroborates

  为进一步考察该体系的底物普适性,本文对溴代杂环芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应进行了考察,结果见表 5. 2-溴吡啶、2-甲氧基-5-溴吡啶、5-溴嘧啶、2-溴喹啉均可与苯基三氟硼酸钾顺利反应(表 5,Entries 1～4),其中2-甲氧基-5-溴吡啶与苯基三氟硼酸钾反应0.5 h可得95%的收率(表 5,Entry 2). 2-溴噻吩及3-溴噻吩与苯基三氟硼酸钾反应速率较慢,但反应12 h后也可得到较好的收率(表 5,Entries 5,6). 取代基电子效应对芳基三氟硼酸反应活性的影响表明,含有给电子基和吸电子基的芳基三氟硼酸钾都可与多种N-杂环芳烃顺利进行偶联反应,得到较好的收率(表 5,Entries 7～13). 带有位阻的2-甲基苯基三氟硼酸钾与2-甲氧基-5-溴吡啶反应1 h也可得到93%的收率(表 5,Entry 14). 值得注意的是,2-噻吩基三氟硼酸钾在该体系中活性较好,与5-溴嘧啶反应可达90%的收率(表 5,Entry 15),其与2-氯吡嗪反应也可得到92%的收率(表 5,Entry 16). 但是4-吡啶基三氟硼酸钾在该体系中活性较差,与活性较高的5-溴嘧啶反应12 h亦无产品生成(表 5,Entry 17).

  表 5  卤代杂环芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应^a Table 5.  Suzuki reaction of heteroaryl halides with potassium aryltrifluoroborates

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  表 5  卤代杂环芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应^a
  Table 5.  Suzuki reaction of heteroaryl halides with potassium aryltrifluoroborates

  三苯胺是一个具有螺旋桨式非平面空间构型的化合物,其特殊的空间结构和氮原子的强给电子能力,使含有三苯胺基团的分子的聚集程度被大大减弱,且易氧化成阳离子自由基,表现出较高的空穴迁移率和优良的传输性能,使其具有独特的光电性能和生物活性^[18]. 因此,三苯胺及其衍生物在功能材料和药物合成领域都有着重要的应用. 本文在最优条件下,进一步考察反应体系用于合成三苯胺衍生物的适用性. 从表 6结果可见,溴代芳烃与4-二苯氨基苯基三氟硼酸钾反应速率快,收率高. 无论是含有吸电子基还是供电子基的溴代芳烃都能顺利反应,并得到很好的产品收率(表 6,Entries 1～7). 其中4-溴苯腈与4-二苯氨基苯基三氟硼酸钾反应10 min即可得到95%的分离收率(表 6,Entry 1). 带有位阻的溴代芳烃的反应活性也很高,例如,2-溴苯腈与4-二苯氨基苯基三氟硼酸钾反应10 min可得96%的收率(表 6,Entry 8). 溴代杂环芳烃的偶联反应需要较长的反应时间,如2-溴-5-甲氧基吡啶或5-溴嘧啶分别与4-二苯氨基苯基三氟硼酸钾反应120 min可得90%以上的收率(表 6,Entries 11,12). 2-溴吡啶与2-溴-5-氟吡啶的活性稍低(表 6,Entries 9,10). 2-溴噻吩和3-溴噻吩分别与4-二苯氨基苯基三氟硼酸钾反应6 h得到71%和60%的收率(表 6,Entries 13,14).

  表 6  溴代芳烃或N-杂环溴代芳烃与4-二苯氨基苯基三氟硼酸钾的Suzuki反应^a Table 6.  Suzuki reaction of aryl or heteroaryl bromides with potassium 4-(diphenylamino)phenyltrifluoroborate

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  表 6  溴代芳烃或N-杂环溴代芳烃与4-二苯氨基苯基三氟硼酸钾的Suzuki反应^a
  Table 6.  Suzuki reaction of aryl or heteroaryl bromides with potassium 4-(diphenylamino)phenyltrifluoroborate

  为了探明反应体系的催化活性物种,以0.25 mol% Pd(OAc)₂为催化剂,1 equiv.碳酸钾为碱,乙醇水溶液为反应介质,将4-溴苯甲醚与苯基三氟硼酸钾的反应溶液进行透射电镜(TEM)分析. 结果如图 1所示,反应进行5 min后,观察到反应溶液中有纳米钯粒子生成. 为了验证纳米钯是否在反应中起到实际催化作用,作者进行了汞中毒实验研究. 4-溴苯甲醚与苯基三氟硼酸钾反应10 min,得到57%的收率. 然后迅速向体系加入500倍(摩尔数,相对于钯量)的汞,80 ℃继续反应50 min,总共反应1 h. 反应结束后,得到目标产物收率为59%. 此实验证明,汞的加入使Suzuki反应停止. 这是由于汞与纳米钯发生络合,使催化剂中毒,不能进一步催化反应. 因此可以推断该体系中实际催化Suzuki反应的活性物种为原位生成的纳米钯粒子.

  图 1  原位生成的纳米钯粒子 Figure 1.  In situ-generated palladium nanoparticles

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  2   结论

  发展了一个无配体钯催化芳基三氟硼酸钾的水相Suzuki反应体系. 在最优条件下,该体系可高效催化溴代芳烃或杂环溴代芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应,且可用于高效合成具有重要应用价值的三苯胺类衍生物,具有操作简便、反应高效的优点. 通过TEM研究及汞中毒实验证明该体系中的催化活性物种是原位生成的纳米钯粒子.

  3   实验部分

  3.1   仪器与试剂

  核磁谱图由Bruker ADVANCEⅡ 400型核磁共振仪测定,TMS为内标,CDCl₃为溶剂; 气相收率由安捷伦GC-7890A型气相色谱测定,该色谱配有非极性毛细管柱,氢离子火焰检测器,仪器设置为进样口温度260 ℃,检测器温度280 ℃,柱温箱采用程序升温方法,起始温度50 ℃,以20 ℃/min升温至160 ℃,再以30 ℃/min升温到260 ℃,保持2 min. 纳米粒子通过Tecnai G220 S-TWIN型透射电镜测定. 卤代芳烃及芳基硼酸购自Alfa Aesar公司,芳基三氟硼酸钾按照文献方法制备^[19]; 其他试剂均为国产分析纯试剂,未经进一步处理,直接使用; 柱层析硅胶(试剂级,200～300目)购自青岛海洋化工有限公司,直接使用.

  3.2   联芳环化合物的合成

  空气中,依次将卤代芳烃或卤代杂环芳烃(0.5 mmol)、芳基三氟硼酸钾(0.6 mmol)、碳酸钾(0.5 mmol)及醋酸钯(0.00125 mmol)加入到10 mL圆底烧瓶,再加入2 mL无水乙醇和2 mL去离子水. 在80 ℃下,磁力搅拌进行反应,利用薄层色谱跟踪反应. 待反应结束后,加入5 mL饱和食盐水终止反应,然后用乙酸乙酯(10 mL×3)萃取反应产物,合并有机相,减压浓缩有机溶剂得到的粗产品经柱层析获得目标产物[洗脱剂为石油醚与乙酸乙酯]. 气相收率使用内标法测定.

  4-氰基联苯^[20]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.70 (q,J=8.3 Hz,4H),7.59 (d,J=7.2 Hz,2H),7.48 (t,J=7.3 Hz,2H),7.42 (t,J=7.2 Hz,1H).

  4-硝基联苯^[20]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.30 (d,J=8.8 Hz,2H),7.74 (d,J=8.9 Hz,2H),7.63 (d,J=7.0 Hz,2H),7.47 (dd,J=14.8,7.3 Hz,3H).

  4-甲酰基联苯^[20]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 10.04 (s,1H),7.94 (d,J=6.8 Hz,2H),7.75 (d,J=8.4 Hz,2H),7.63 (d,J=7.2 Hz,2H),7.49 (t,J=7.4 Hz,2H),7.41 (t,J=7.4 Hz,1H).

  4-氨基联苯^[20]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.53 (d,J=7.1 Hz,2H),7.45～7.34(m,4H),7.27 (d,J=7.3 Hz,1H),6.75 (d,J=8.6 Hz,2H),3.71 (s,2H).

  4-甲氧基联苯^[20]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.54 (t,J=8.0 Hz,4H),7.42 (t,J=7.6 Hz,2H),7.31 (d,J=7.2 Hz,1H),6.98 (d,J=8.8 Hz,2H),3.86 (s,3H).

  4-羟基联苯^[20]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.54 (d,J=7.9 Hz,2H),7.47 (d,J=8.3 Hz,2H),7.41 (t,J=7.5 Hz,2H),7.29 (t,J=7.3 Hz,1H),6.91 (d,J=8.3 Hz,2H),4.73 (s,1H).

  2-氰基联苯^[20]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.75 (d,J=7.8 Hz,1H),7.63 (t,J=7.7 Hz,1H),7.55 (d,J=6.7 Hz,2H),7.53～7.47 (m,3H),7.47～7.39 (m,2H).

  2-甲氧基联苯^[20]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.53 (d,J=7.0 Hz,2H),7.40 (t,J=7.5 Hz,2H),7.32 (dd,J=15.7,1.5 Hz,3H),7.03 (t,J=7.5 Hz,1H),7.00～6.95 (m,1H),3.80 (s,1H).

  4-氰基-4'-甲氧基联苯^[17]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃)δ: 7.68 (q,J=8.5 Hz,1H),7.49 (d,J=8.1 Hz,1H),7.28 (d,J=8.0 Hz,1H),2.41 (s,1H).

  4,4'-二甲氧基联苯^[17]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.47 (dd,J=9.2,2.4 Hz,4H),6.96 (t,J=5.8 Hz,4H),3.84 (s,6H).

  4-氰基-4'-甲基联苯^[17]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.68 (q,J=8.5 Hz,4H),7.49 (d,J=8.1 Hz,2H),7.27 (d,2H),2.41 (s,3H).

  2-甲氧基-4'-甲基联苯^[17]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.51 (d,J=8.7 Hz,2H),7.45 (d,J=8.0 Hz,2H),7.23 (d,J=8.0 Hz,2H),6.97 (d,J=8.6 Hz,2H),3.85 (s,3H),2.38 (s,3H).

  2-氰基-2'-甲基联苯^[21]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.71 (dd,J=7.8,1.0 Hz,1H),7.59 (td,J=7.7,1.3 Hz,1H),7.41 (td,J=7.7,1.2 Hz,1H),7.36～7.22 (m,4H),7.18 (d,J=7.3 Hz,1H),2.18 (s,3H).

  2,2'-二甲基联苯^[22]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.49～7.17 (m,6H),7.10 (d,J=6.9 Hz,2H),2.05 (s,6H).

  2,4'-二甲氧基联苯^[22]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.47 (d,J=8.6 Hz,2H),7.28 (dd,J=14.6,8.0 Hz,2H),7.13～6.84 (m,4H),3.83 (d,J=13.0 Hz,6H).

  4-氰基-4'-硝基联苯^[23]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.39～8.29 (m,2H),7.88～7.64 (m,6H).

  2-苯基吡啶^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.68 (d,J=4.8 Hz,1H),7.90 (d,J=8.0 Hz,2H),7.74～7.69 (m,2H),7.29 (d,J=8.0 Hz,2H),7.21～7.19 (m,1H),2.41 (s,3H).

  2-甲氧基-5-苯基吡啶^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.39 (s,1H),7.78 (d,J=8.4 Hz,1H),7.53～7.51 (m,2H),7.43 (t,J=7.6 Hz,2H),7.34 (t,J=7.2 Hz,1H),6.81 (d,J=8.4 Hz,1H),3.98 (s,3H).

  5-苯基嘧啶^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 9.17 (s,1H),8.92 (s,2H),7.60～7.58 (m,2H),7.55～7.51 (m,2H),7.49～7.45 (m,1H).

  2-苯基喹啉^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.23 (d,J=8.4 Hz,1H),8.19～8.16 (m,3H),7.88 (d,J=8.4 Hz,1H),7.83 (d,J=8.0 Hz,1H),7.73 (t,J=7.2 Hz,1H),7.53 (t,J=7.6 Hz,3H),7.47 (t,J=7.2 Hz,1H).

  2-苯基噻吩^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.62～7.58 (m,2H),7.36 (t,J=8.0 Hz,2H),7.31～7.225 (m,3H),7.08～7.05 (m,1H).

  3-苯基噻吩^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.60 (d,J=8.0 Hz,2H),7.45～7.44 (m,1H),7.42～7.34 (m,3H),7.31～7.27 (m,1H).

  2-(4-苯甲基)吡啶^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.68 (d,J=4.8 Hz,1H),7.90 (d,J=8.0 Hz,2H),7.74～7.69 (m,2H),7.29 (d,J=8.0 Hz,2H),7.21～7.19 (m,1H),2.41 (s,3H).

  2-甲氧基-5-(4-苯甲基)吡啶^[24] : ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.37 (d,J=2.4 Hz,1H),7.74 (dd,J=8.4,2.4 Hz),7.39 (d,J=7.2 Hz,2H),7.22 (d,J=8.0 Hz,2H),6.78 (d,J=8.4,1H),3.96 (s,3H),2.37 (s,3H).

  5-(4-苯甲基)嘧啶^[24] : ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 9.18 (s,1H),8.94 (s,2H),7.49 (d,J=8.0 Hz,2H),7.29 (d,J=8 Hz,2H),2.43 (s,3H).

  2-(4-苯甲基)喹啉^[24] : ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.16 (dd,J=8.4 Hz,J=7.2 Hz,2H),8.07 (d,J=8.0 Hz,1H),7.86 (d,J=8.0 Hz,1H),7.81 (d,J=8.4 Hz,1H),7.72～7.69 (m,1H),7.53～7.49 (m,1H),7.33 (d,J=8.4 Hz,1H),2.43 (s,3H).

  2-甲氧基-5-(4-氟苯基)吡啶^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.34 (d,J=2.4 Hz,1H),7.74 (dd,J=8.4,2.4 Hz),7.49～7.45 (m,2H),7.16～7.11 (m,2H),6.81 (d,J=8.4,1H),3.98 (s,3H).

  5-(4-氟苯)苯基嘧啶^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 9.21 (s,1H),8.92 (s,2H),7.58～7.55 (m,2H),7.24 (t,J=8.8 Hz,2H).

  2-(4-氟苯基)喹啉^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.22 (d,J=8.4 Hz,1H),8.19～8.14 (m,3H),7.85～7.82 (m,2H),7.75～7.71 (m,1H),7.55～7.51 (m,1H),7.23～7.19 (m,2H).

  2-甲氧基-5-(2-甲苯基)吡啶^[24]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.13 (d,J=2.8 Hz,1H),7.54 (dd,J=8.8,2.4 Hz,1H),7.28～7.18 (m,4H),6.80 (d,J=8.0,1H),3.98 (s,3H),2.27 (s,3H).

  5-(2-噻吩基)嘧啶^[22]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃)δ: 9.13 (s,1H),8.96 (s,2H),7.44 (dd,J=12.7,3.7 Hz,2H),7.18 (d,J=3.7 Hz,1H).

  2-(2-噻吩基)吡嗪^[22]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.93 (d,J=1.5 Hz,1H),8.57 (dd,J=2.4,1.6 Hz,1H),8.44 (d,J=2.5 Hz,1H),8.00 (dd,J=3.0,1.2 Hz,1H),7.70 (dd,J=5.1,1.2 Hz,1H),7.46 (dd,J=5.1,3.0 Hz,1H).

  4-氰基-4'-(二苯氨基)联苯^[25]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.70～7.64 (m,4H),7.47 (d,J=8.8 Hz,2H),7.29 (t,J=8.0 Hz,4H),7.15～7.12 (m,6H),7.07 (t,J=7.2 Hz,2H).

  4-硝基-4'-(二苯氨基)联苯^[25]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.28～8.25 (m,2H),7.71～7.69 (m,2H),7.51～7.49 (m,2H),7.32～7.28 (m,4H),7.16～7.14 (m,6H),7.08 (t,J=7.2 Hz,2H).

  4-甲酰基-4'-(二苯氨基)联苯^[25]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 10.01 (s,1H),7.93 (d,J=8.4 Hz,2H),7.73 (d,J=8.4 Hz,2H),7.52 (d,J=8.4 Hz,2H),7.28 (t,J=8.0 Hz,4H),7.15 (d,J=7.8 Hz,6H),7.07 (t,J=7.2 Hz,2H).

  4-甲氧基-4'-(二苯氨基)联苯^[25]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.51 (d,J=8.8 Hz,2H),7.44 (d,J=8.4 Hz,2H),7.26 (t,J=8.0 Hz,4H),7.13 (d,J=7.6 Hz,6H),7.02 (t,J=7.2 Hz,2H,),6.97 (d,J=8.4 Hz,2H),3.85 (s,3H).

  4-羟基-4'-(二苯氨基)联苯^[25]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.6～7.40 (m,4H),7.27～7.23 (m,4H),7.13～7.10 (m,6H),7.01 (t,J=7.2 Hz,2H),6.89～6.87 (m,2H),4.86 (s,1H).

  4-乙酰基-4'-(二苯氨基)联苯^[25]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.0 (d,J=8.4 Hz,2H),7.66 (d,J=8.4 Hz,2H),7.52 (d,J=8.4 Hz,2H),7.28 (dd,J=13.4,5.8 Hz,4H),7.15 (d,J=7.2 Hz,6H),7.06 (t,J=7.2 Hz,2H),2.63 (s,3H).

  4,4'-二(二苯氨基)联苯^[25]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ:7.43 (s,4H),7.27～7.24 (m,10H),7.13 (d,J=5.6 Hz,10H),7.01 (s,4H).

  2-氰基-4'-(二苯氨基)联苯^[25]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.74～7.71 (m,1H),7.61～7.57 (m,1H),7.50 (d,J=8.0 Hz,1H),7.43～7.41 (m,2H),7.39～7.35 (m,1H),7.30～7.26 (m,4H),7.16～7.12 (m,6H),7.06 (t,J=7.2 Hz,2H).

  N,N-二苯基-4-(2-吡啶基)苯胺^[26]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.65 (d,J=4.8 Hz,1H),7.87 (d,J=8.8 Hz,2H),7.72～7.66 (m,2H),7.29～7.25 (m,4H),7.19～7.13 (m,7H),7.05 (t,J=7.2 Hz,2H).

  N,N-二苯基-4-(5-氟2-吡啶基)苯胺^[26]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.50 (d,J=2.8 Hz,1H),7.81 (d,J=8.8 Hz,2H),7.67～7.64 (m,1H),7.46～7.41 (m,1H),7.28 (d,J=8.3 Hz,4H),7.15～7.12 (m,6H),7.05 (t,J=7.2 Hz,2H).

  N,N-二苯基-4-(5-甲氧基-2-吡啶基)苯胺^[26]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 8.35 (d,J=4.4 Hz,1H),7.81～7.79 (m,2H),7.60 (d,J=8.0 Hz,1H),7.28～7.23 (m,5H),7.14～7.11 (m,6H),7.05～7.01 (m,2H),3.89 (s,3H).

  N,N-二苯基-4-(5-嘧啶基)苯胺^[26]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 9.15 (s,1H),8.92 (s,2H),7.44 (d,J=8.8 Hz,2H),7.30 (t,J=8.0 Hz,4H),7.16 (t,J=8.8 Hz,6H),7.09 (t,J=7.2 Hz,2H).

  N,N-二苯基-4-(2-噻吩基)苯胺^[26]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.48～7.46 (m,2H),7.28～7.21 (m,6H),7.12 (d,J=7.6 Hz,4H),7.08～7.01 (m,5H).

  N,N-二苯基-4-(3-噻吩基)苯胺^[26]: ¹H NMR (400 MHz,CDCl₃) δ: 7.47 (d,J=8.4 Hz,2H),7.37～7.35 (m,3H),7.28 (d,J=8.3 Hz,4H),7.10 (t,J=8.0 Hz,6H),7.02 (t,J=7.2 Hz,2H).

  辅助材料(Supporting Information) 联芳环化合物的¹H NMR谱图. 这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载

• 1. [1]

     Weires, N. A.; Baker, E. L.; Garg, N. K. Nat. Chem. 2016, 8, 75. (b) Wang, D.; Zhao, K.; Xu, C.; Miao, H.; Ding, Y. ACS Catal. 2014, 4, 3910. (c) Iwai, T.; Konishi, S.; Miyazaki, T.; Kawamorita, S.; Yokokawa, N.; Ohmiya, H.; Sawamura, M. Acc. Chem. Res. 2015, 5, 7254. (d) Wang, D. W.; Yu, X. L.; Ge, B. Y.; Miao, H. Y.; Ding, Y. Q. Chin. J. Org. Chem. 2015, 35, 676 (in Chinese). (王大伟, 余晓丽, 葛冰洋, 苗红艳, 丁玉强, 有机化学, 2015, 35, 676.)

  2. [2]

     Miyaura, N.; Suzuki, A. Chem. Rev. 1995, 95, 2457. (b) Suzuki, A. J. Organomet. Chem. 1999, 576, 147.

  3. [3]

     Maluenda, I.; Navarro, O. Molecules 2015, 20, 7528. (b) Kotha, S.; Lahiri, K.; Kashinath, D. Tetrahedron 2002, 58, 9633.

  4. [4]

     Johansson Seechurn, C. C. C.; Kitching, M. O.; Colacot, T. J.; Snieckus, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5062. (b) Wu, X.-F.; Anbarasan, P.; Neumann, H.; Beller, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9047. doi: 10.1002/anie.201107017

  5. [5]

     Hall, D. G., Boronic Acids: Preparation and Applications in Organic Synthesis, Medicine and Materials, John Wiley & Sons, 2012, Vol. 2. doi: 10.1039/C3CS60197H

  6. [6]

     Lennox, A. J.; Lloyd-Jones, G. C. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 412. doi: 10.1021/ja901416p

  7. [7]

     Knapp, D. M.; Gillis, E. P.; Burke, M. D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6961.

  8. [8]

     Tang, N. N.; Liu, L. F. Chin. J. Appl. Chem. 2015, 32, 10 (in Chinese). (汤娜娜, 刘雷芳, 应用化学, 2015, 32, 10.)

  9. [9]

     Darses, S.; Genêt, J.-P.; Brayer, J.-L.; Demoute, J.-P. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 4393.

  10. [10]

      Darses, S.; Michaud, G.; Genêt, J.-P. Eur. J. Org. Chem. 1999, 1875. (b) Darses, S.; Genêt, J.-P. Eur. J. Org. Chem. 2003, 4313. (c) Darses, S.; Genêt, J.-P. Chem. Rev. 2008, 108, 288.

  11. [11]

      Molander, G. A.; Cavalcanti, L. N.; García-García, C. J. Org. Chem. 2013, 78, 6427. (b) Presset, M.; Fleury-Brégeot, N.; Oehlrich, D.; Rombouts, F.; Molander, G. A. J. Org. Chem. 2013, 78, 4615. (c) Molander, G. A.; Trice, S. L.; Dreher, S. D. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17701. doi: 10.1021/jo401104y

  12. [12]

      Molander, G. A.; Raushel, J.; Ellis, N. M. J. Org. Chem. 2010, 75, 4304. (b) Presset, M.; Oehlrich, D.; Rombouts, F.; Molander, G. A. J. Org. Chem. 2013, 78, 12837. (c) Argintaru, O. A.; Ryu, D.; Aron, I.; Molander, G. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 125, 13901. (d) Molander, G. A.; Cavalcanti, L. N. J. Org. Chem. 2011, 76, 7195. (e) Molander, G. A.; Cavalcanti, L. N. J. Org. Chem. 2011, 76, 623. doi: 10.1021/jo1004058

  13. [13]

      Molander, G. A.; Ribagorda, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11148. (b) Molander, G. A.; Dehmel, F. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10313. (c) Molander, G. A. J. Org. Chem. 2015, 80, 7837. (d) Colombel, V.; Rombouts, F.; Oehlrich, D.; Molander, G. A. J. Org. Chem. 2012, 77, 2966. (e) Molander, G. A.; Ellis, N. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 275. (f) Molander, G. A.; Canturk, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 9240. doi: 10.1021/ja0351140

  14. [14]

      Molander, G. A.; Biolatto, B. Org. Lett. 2002, 4, 1867. (b) Molander, G. A.; Biolatto, B. J. Org. Chem. 2003, 68, 4302.

  15. [15]

      Liu, L.; Dong, Y.; Tang, N. Green Chem. 2014, 16, 2185.

  16. [16]

      Liu, L.; Dong, Y.; Pang, B.; Ma, J. J. Org. Chem. 2014, 79, 7193. doi: 10.1021/jo500840s

  17. [17]

      Liu, C.; Li, X.; Gao, Z.; Wang, X.; Jin, Z. Tetrahedron 2015, 71, 3954.

  18. [18]

      Walzer, K.; Maennig, B.; Pfeiffer, M.; Leo, K. Chem. Rev. 2007, 107, 1233. (b) Shirota, Y.; Kageyama, H. Chem. Rev. 2007, 107, 953.

  19. [19]

      Vedejs, E.; Chapman, R.; Fields, S.; Lin, S.; Schrimpf, M. J. Org. Chem. 1995, 60, 3020. doi: 10.1021/jo00115a016

  20. [20]

      Liu, C.; Zhang, Y.; Liu, N.; Qiu, J. Green Chem. 2012, 14, 2999.

  21. [21]

      Chen, Y.; Peng, H.; Pi, Y.-X.; Meng, T.; Lian, Z.-Y.; Yan, M.-Q.; Liu, Y.; Liu, S.-H.; Yu, G.-A. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 3236.

  22. [22]

      Liu, C.; Li, X.; Wang, X.; Jin, Z. Catal. Commun. 2015, 69, 81.

  23. [23]

      Standaert, R. F.; Park, S. B. J. Org. Chem. 2006, 71, 7952. doi: 10.1021/jo060763q

  24. [24]

      Rao, X.; Liu, C.; Xing, Y.; Fu, Y.; Qiu, J.; Jin, Z. Asian J. Org. Chem. 2013, 2, 514.

  25. [25]

      Liu, C.; Ni, Q.; Qiu, J. Eur. J. Org. Chem. 2011, 3009.

  26. [26]

      Liu, C.; Rao, X.; Song, X.; Qiu, J.; Jin, Z. RSC Adv. 2013, 3, 526.

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  图 1  原位生成的纳米钯粒子

  Figure 1  In situ-generated palladium nanoparticles

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  表 1  溶剂对Suzuki反应的影响^a

  Table 1.  Effect of solvent on the Suzuki reaction

  Entry	Solvent	Yieldb/%
  1	EtOH	55
  2	EtOH/H2O (V:V=3:1)	94
  3	EtOH/H2O (V:V=1:1)	96
  4	EtOH/H2O (V:V=1:3)	57
  5	H2O	34
  6	MeOH	87
  7	MeOH/H2O (V:V=1:1)	85
  8	i-PrOH/H2O (V:V=1:1)	94
  9	1,4-Dioxane/H2O (V:V=1:1)	86
  10	DMF/H2O (V:V=1:1)	52
  aReaction conditions: 4-bromonitrobenzene (0.5 mmol),potassium phenyltrifluoroborate (0.6 mmol),K2CO3 (1.0 mmol),Pd(OAc)2 (0.5 mol%),solvent (4 mL),80 ℃,in air,10 min. b GC yield using naphthalene as internal standard.

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  表 2  碱对Suzuki反应的影响^a

  Table 2.  Effect of base on the Suzuki reaction

  Entry	Base (equiv.)	Yieldb/%
  1	K2CO3 (—)	40c
  2	K2CO3 (0.5)	54
  3	K2CO3 (0.5)	95c
  4	K2CO3 (1)	95
  5	K2CO3 (2)	96
  6	Na2CO3 (2)	93
  7	Cs2CO3 (2)	76
  8	NaOH (2)	80
  9	K4PO3•3H2O (2)	80
  10	Et3N (2)	91
  11	Cy2NH (2)	79
  a Reaction conditions: 4-bromonitrobenzene (0.5 mmol),potassium phenyltrifluoroborate (0.6 mmol),Pd(OAc)2 (0.5 mol%),EtOH/H2O (2 mL/2 mL),80 ℃,10 min. b GC yield using naphthalene as internal standard.c 2 h.

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  表 3  钯源对Suzuki反应的影响^a

  Table 3.  Effect of palladium source on the Suzuki reaction

  Entry	Catalyst (mol%)	Yieldb/%
  1	Pd(OAc)2 (0.5)	96
  2	PdCl2 (0.5)	94
  3	Pd2(dba)3 (0.5)	92
  4	PdCl2(CH3CN)2 (0.5)	87
  5	Pd(PPh3)Cl2 (0.5)	46
  6	Pd(OAc)2 (0.25)	95
  7	Pd(OAc)2 (0.1)	65
  8	Pd(OAc)2 (0.1)	81c
  a Reaction conditions: 4-bromonitrobenzene (0.5 mmol),potassium phenyltrifluoroborate (0.6 mmol),K2CO3 (0.5 mmol),EtOH/H2O (2 mL/2 mL),80 ℃,in air,10 min. b GC yield using naphthalene as internal standard. c 40 min.

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  表 4  卤代芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应^a

  Table 4.  Suzuki reaction of aryl halides with potassium aryltrifluoroborates

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  表 5  卤代杂环芳烃与芳基三氟硼酸钾的Suzuki反应^a

  Table 5.  Suzuki reaction of heteroaryl halides with potassium aryltrifluoroborates

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  表 6  溴代芳烃或N-杂环溴代芳烃与4-二苯氨基苯基三氟硼酸钾的Suzuki反应^a

  Table 6.  Suzuki reaction of aryl or heteroaryl bromides with potassium 4-(diphenylamino)phenyltrifluoroborate

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