基于芳基腙-噻唑啉结构的Pd–CNN钳形配合物，用于羰基化Suzuki偶联反应；其中铁五羰基化合物作为可持续的CO替代物

《Journal of Organometallic Chemistry》：Arylhydrazone–thiazolyne derived Pd–CNN pincer complexes for carbonylative Suzuki coupling, via iron pentacarbonyl as a sustainable CO surrogate

新型非对称Pd-CNN夹心配合物通过C-H键活化合成，并利用Fe(CO)?作为安全CO替代源，在卡宾化Suzuki偶联中表现出高效催化性能，产率达生物活性产物如抗癌剂的合成，密度泛函理论计算证实反应能垒低且路径合理。

　　本研究主要聚焦于一种新型非对称钯-氰氮氮（Pd-CNN）钳形配合物的高效合成与表征，并探索其在羰基化Suzuki偶联反应中的催化性能。这些配合物通过在芳基腙-硫醚配体上进行C–H键活化的方式构建，具有良好的稳定性和反应性。其应用在于作为高效的催化前体，用于合成对称和非对称的联芳基酮类化合物，包括一种抗肿瘤药物。研究中采用Fe(CO)?作为替代性的一氧化碳（CO）来源，不仅提升了反应的安全性，还优化了催化效率，为有机合成提供了一种更可持续的方法。

钳形配合物是一类特殊的有机钯化合物，其结构特征在于钯金属中心被三个配体所包围，形成类似于“钳”的结构。这类配合物因其独特的稳定性和反应性，在有机合成中被广泛应用于碳-碳键的形成反应。在钳形配合物中，Pd(II)金属中心通常被一个阴离子碳原子和两个中性配体所包围，这使得其在催化反应中展现出良好的性能。其中，CNN型钳形配合物因其在碳-碳偶联反应中的重要性而受到更多关注。通过调整配体的结构，如环的大小、配体的刚性以及供体原子的类型，可以进一步优化这些配合物的催化活性。

在本研究中，我们采用了一种非对称的NNC三齿配体，结合了腙功能团和噻唑啉基团，构建了新的Pd-CNN钳形配合物。这类配体的设计使得配合物在常温条件下表现出更高的稳定性，同时保留了其在催化反应中的高效性。通过红外辐射（IR）作为活化手段，成功合成了配体L1-L3和对应的钳形钯配合物1a–c，并通过柱层析和薄层色谱（TLC）等方法对产物进行了纯化和表征。研究还发现，水的存在并不会显著影响这些配合物的稳定性，这对于其在实际反应条件下的应用具有重要意义。

Suzuki偶联反应是一种经典的碳-碳偶联方法，广泛应用于有机合成中，用于构建芳基-芳基键。然而，传统的Suzuki偶联反应通常需要使用一氧化碳气体作为羰基化试剂，这不仅带来了安全风险，还可能对环境造成影响。此外，一些金属羰基前体需要在高温或长时间反应条件下才能发挥作用，这在一定程度上限制了其应用的可行性。为了克服这些挑战，研究者们一直在探索更安全、更高效的CO替代来源。Fe(CO)?作为一种常用的金属羰基化合物，因其成本低、毒性小以及能够在温和条件下释放CO而受到关注。

本研究采用Fe(CO)?作为CO的替代来源，用于催化Suzuki偶联反应。实验结果显示，在优化的反应条件下，多种芳基和杂芳基卤化物能够顺利偶联，生成联芳基酮类化合物。这一过程不仅避免了使用有毒的一氧化碳气体，还减少了对高纯度反应条件的依赖，提高了反应的安全性和可操作性。此外，Fe(CO)?的使用还降低了金属残留对钯催化剂的毒害作用，从而提高了反应的效率和产物的产率。

为了进一步理解这些新型钳形配合物在Suzuki偶联反应中的作用机制，研究团队还进行了计算模拟，采用密度泛函理论（DFT）对催化循环的能级分布进行了分析。计算结果表明，催化过程中关键步骤的能垒较低，整体的反应能级分布有利于反应的进行，这与实验中观察到的高效催化性能相吻合。此外，对两种可能的反应路径进行了评估，发现初始的CO配位在决定催化循环的优选路径中起着至关重要的作用，这种配位不仅影响了反应的热力学可行性，还对反应的动动力学特性产生了积极影响。

本研究的成果表明，非对称Pd-CNN钳形配合物在使用Fe(CO)?作为CO替代源的情况下，能够高效地催化Suzuki偶联反应，从而为有机合成提供了一种更安全、更环保的替代方法。这种催化体系不仅降低了反应过程中的安全隐患，还提高了反应的可控性和产率，为合成复杂有机分子提供了新的思路。此外，Fe(CO)?的使用也减少了对昂贵或有毒试剂的依赖，使得反应条件更加友好，符合现代绿色化学的发展趋势。

从实际应用的角度来看，联芳基酮类化合物在药物化学、天然产物合成以及防晒剂等领域的应用十分广泛。因此，开发一种高效、安全的催化体系对于这些化合物的合成具有重要的意义。本研究中合成的非对称Pd-CNN钳形配合物在Suzuki偶联反应中表现出良好的催化活性，能够有效促进反应的进行，并生成高纯度的产物。这种催化体系的成功应用，不仅为相关反应的工业化提供了可能，还为后续研究提供了新的方向。

此外，研究团队在实验过程中还对反应条件进行了系统优化，以确保反应的高效性和可重复性。通过调整反应温度、时间、催化剂用量以及溶剂种类等因素，最终获得了较高的产率和良好的反应选择性。这些优化结果表明，该催化体系在实际应用中具有较高的可行性，能够适应多种反应条件，适用于不同类型的底物。

研究中还对Fe(CO)?作为CO替代源的优势进行了深入探讨。与传统的CO气体相比，Fe(CO)?不仅具有更好的安全性和操作性，还能在较低的温度下释放CO，避免了高温条件对反应体系的不利影响。同时，Fe(CO)?的使用降低了对高纯度CO气体的依赖，使得反应更加经济高效。这种替代方法的引入，为Suzuki偶联反应的进一步发展提供了新的可能性。

在催化性能方面，研究团队发现，非对称Pd-CNN钳形配合物在Fe(CO)?作为CO来源的情况下，能够有效促进反应的进行，并在较短的时间内获得较高的产率。这表明，这些配合物在催化反应中表现出良好的活性，能够满足实际合成的需求。此外，通过计算模拟，研究团队还揭示了催化循环中的关键步骤及其能量变化，为理解反应机制提供了重要的理论支持。

综上所述，本研究通过合成和表征新型非对称Pd-CNN钳形配合物，探索了其在使用Fe(CO)?作为CO替代源的Suzuki偶联反应中的应用。研究结果表明，这些配合物在催化性能上具有显著优势，能够高效、安全地促进反应的进行，并生成高纯度的联芳基酮类化合物。同时，Fe(CO)?的使用为反应提供了更环保、更经济的替代方案，为有机合成领域的发展带来了新的机遇。未来的研究可以进一步探索这些配合物在不同反应条件下的表现，以及其在其他类型偶联反应中的应用潜力。