這是一篇關于自偶聯(lián)的文章，分離表征了一些重要的中間體，非常值得一看,如果你打開了，希望可以看完，一定會對此反應有新的認識，尤其是里面一些實驗證據(jù)。
交叉偶聯(lián)可以通過Pd催化的suzuki反應合成，而對稱的聯(lián)苯可以通過兩分子親電試劑在還原劑存在下進行還原偶聯(lián)，或者通過兩分子親核試劑在氧化劑存在下進行氧化偶聯(lián)得到。
自偶聯(lián)產(chǎn)物經(jīng)常在suzuki偶聯(lián)里面被發(fā)現(xiàn)，有部分文獻也把自偶聯(lián)作為主要產(chǎn)物來研究，首先是1996年的Moreno-Ma?as小組的研究。另外該氧化偶聯(lián)也可以被氧化劑（Cu(NO3)2）加速, 2003年Yoshida小組報道了硼酸酯的自偶聯(lián)，但是關于自偶聯(lián)的機理仍然研究的比較少。之前Moreno-Ma?as推測苯硼酸對Pd進行氧化加成，但是作者對于此實驗的嘗試，在沒有氧氣存在下經(jīng)常失敗，而該反應可以在（η2-O2）PdL2(L = PPh3) 催化下進行（該催化劑通過Pd0L4與氧氣反應合成）。Sheldonand Kochi預測了Ar2PdL2可以來源于兩分子苯硼酸的對(HO)Pd（OOH）L2(通過（η2-O2）PdL2和水反應生成)的兩次轉金屬生成。相反的，Yoshida小組預測了ArB(OR)2對（η2-O2）Pd（dppp）的轉金屬生成ArPd-[OOB(OR)2](dppp)中間體，緊接著另一份子的ArB(OR)2轉金屬生成Ar2Pd（dppp）,再還原消除得到產(chǎn)物。在這篇文獻，作者對機理進行了驗證，分離和表征了一些關鍵中間體，提供了一些有力的證據(jù)。
首先是關于有效催化劑的推測。已知Pd(PPh3)4可以和氧氣生成（η2-O2）Pd（PPh3）2(4), 其中經(jīng)過Pd（PPh3）2中間態(tài)。該催化劑可以被分離出來，是一種穩(wěn)定的綠色化合物。緊接著考察此催化劑對于自偶聯(lián)反應的催化效果，使用20%催化劑，分別拿到59%（2a）和40%（2b）收率，同時伴隨著一些苯酚的生成。由于1c在CHCl3中溶解度很差，沒有產(chǎn)物生成，但是換成DMF以后就可以進行。由此可見，（η2-O2）Pd（PPh3）2是該反應的有效催化劑。
重復之前的Pd(PPh3)4和苯硼酸的反應，發(fā)現(xiàn)在氮氣保護下，沒有任何產(chǎn)物生成。當通入氧氣以后，1H-NMR出現(xiàn)了新的峰，在5.9-6.6之間，不是硼酸，聯(lián)苯或者酚的峰。表征為芳基Pd物種，與報道的trans-ArPdX(PPh3)2 (X I, Br, Cl)相似。
于是調(diào)研（η2-O2）Pd（PPh3）2 (4)催化的反應，發(fā)現(xiàn)與前面描述相同的峰出現(xiàn)了。化合物4的P峰（3.2 ppm in CDCl3, 33.4 in DMF）也消失了，出現(xiàn)了一個新的單峰，該化合物表征為trans-PhPd(OH)(PPh3)2 (5b),通過1H, 31P NMR，ESI MS與報道過的進行比對驗證。5b之前有Grushin 和Alper報道可以通過trans-[PhPd(μ-OH)(PPh3)]2和10eq PPh3 (Scheme 7)合成，也可以通過trans-PhPdI(PPh3)2和n-Bu4NOH合成。
當加入0.5eq的硼酸到化合物4的氯仿溶液中，通過P譜對反應進行監(jiān)測，出現(xiàn)了兩個等大小的雙重峰，說明有新的化合物6生成。
1H-NMR顯示，在這個時候，沒有化合物5，聯(lián)苯，酚生成。有新的化合物6生成。當加入過量的硼酸以后，此新峰消失了，出現(xiàn)了化合物5的峰，化合物6可能是生成5的一個中間體。當苯硼酸當量不足的時候，可以觀察到6的峰，如果要轉化成5，那么需要過量的苯硼酸。
6的結構通過動力學數(shù)據(jù)以及DFT計算進行確定。
動力學數(shù)據(jù)通過電化學方式進行研究，研究表明該反應對于化合物4是一級關系，對于苯硼酸是二級關系（+2）
生成6和7的過程中都是用到了苯硼酸?；衔?通過A或者B兩種路徑，轉化為trans-5， 其中的水可能是來源于boroxine的生成（從苯硼酸合成）。在苯硼酸轉金屬之前，化合物4必須先被另一份子的苯硼酸活化。在過量苯硼酸存在的條件下，6的生成很快，并且處于平衡，繼而轉化成cis-7.
最后是對于第二分子苯硼酸轉金屬的研究。在生成trans-5b以后，繼續(xù)加入1.5eq的4-CN苯硼酸，核磁進行監(jiān)測。確實驗證了之前Aliprantis 和Canary報道的通過ESI MS監(jiān)測到的ArPdAr’(PPh3)2.
當使用1a或者1b的時候，并沒有生成8ba或者8ab，因為中間體很快就還原消除，拿到聯(lián)苯，所以并不能積聚此中間體。氰基取代以后，還原消除的速度變慢了。
由于轉金屬和還原消除可能是連續(xù)進行，所以速率和機理細節(jié)沒有辦法研究。根據(jù)之前Miyaura的模型，預測如下：
經(jīng)過這幾個中間體的表征，最終提出機理如下:
零價Pd(0)先被氧化成化合物4， 4被一份子苯硼酸活化生成6，進而另一份子苯硼酸實現(xiàn)轉金屬生活曾cis-7，在水的作用下，生成化合物5，trans-5才是活性成分，緊接著另一份子苯硼酸轉金屬，得到中間體8，進而還原消除拿到產(chǎn)物聯(lián)苯，并且零價Pd再生。
最后轉金屬這一步，在高濃度的苯硼酸條件下，可能5的異構速率相對轉金屬速率，要慢的多，可能只有cis-5這種異構體存在?；蛟S，也有可能更快的路徑，直接從cis-7直接轉換成中間體8.
在研究的過程當中，發(fā)現(xiàn)了關于苯酚的一些細節(jié)
1：苯酚伴隨聯(lián)苯生成
2：苯酚不是從化合物6生成
3：苯酚不是從化合物5生成
4：往苯硼酸里面通入氧氣三天，都沒有苯酚生成。
之前研究表明苯酚可以通過過氧化氫和苯硼酸反應生成。當往苯硼酸里面加入H2O2的時候，確實有苯酚生成。這表明在Pd催化自偶聯(lián)的過程中，有H2O2生成。H2O2可能是通過HOOB(OH)2的水解生成的。
思考與學習
1：學習了機理，通過了解其中的幾個中間體，明確了氧氣的作用是生成了活性催化劑4
2：當量的控制對于機理研究有很好的作用，文中硼酸當量的控制加入，明白了各個環(huán)節(jié)中苯硼酸的作用。
3：機理的研究，可以結合各種檢測手段，H,P譜或者MS，越多的手段，有可能可以提供更多的數(shù)據(jù)和線索。
4.苯酚的生成時通過苯硼酸被H2O2氧化
原始文獻：JACS, 2006, 128, 6829
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