Pd(0)hay Pd(II)
+ KI + HOAc
1.5.1.1. Giai đoạn hoạt hóa xúc tác (preactivation)
Pd(0) đóng vai trị là xúc tác hoạt động nhưng khơng bền. Do đó, thường sử dụng Pd ở dạng muối Pd(II) như Pd(OAc)2, PdCl2 hoặc phức Pd với các ligand như PdCl2(PPh3)2. Pd có trạng thái oxi hóa thồng thường là 0, 2, 4, ở trạng thái Pd2+ dễ bị khử về trạng thái Pd(0):
Pd2+ + 2e Pd(0).
Các tác nhân khử Pd(II) về Pd(0) là các hợp chất giàu điện tử như phosphine, base, olefine ...[41]
1.5.1.3.
Là giai đoạn ghép tác chất aryl halide vào Pd(0)L2 chuyển từ phức 1 nhân 2 phối tử thành 1 nhân 4 phối tử. Ngồi ra, cịn xảy ra sự oxi hóa từ Pd(0) thành Pd(IV) sau khi đã xảy ra phản ứng giữa Pd(0)L2 và RX (X có thể là I, Br, Cl):
Pd(0)L2 + RX—► R-Pd(II)L2X
Do tốc độ bẻ gãy liên kết của C-X là nhanh nên tốc độ phản ứng phụ thuộc vào khả năng oxi hóa của các nhóm X đến Pd. Nhóm X càng có nhiều orbitan trống, càng dễ nhận electron. Do vậy, khả năng phản ứng sẽ theo thứ tự -N=NX » -I »-OTf » -Br » - Cl. [41]
1.5.1.4. Giai đoạn chuyển vị (migratory insertion)
Phản ứng của hợp chất sau giai đoạn cộng hợp oxy hóa với olefine địi hỏi Pd phải tách khỏi liên kết chặt chẽ của ligand để hình thành liên két với alkene bằng con đường
trung tính (neutral pathway) và con đường cation (cationic pathway):
L X
Ar
L
Sự hình thành hợp chất trung gian RPdX và RPd+ tưcmg tác với olehne
Trong phản ứng với oleíine giàu điện tử, hợp chất trung gian aryl-Pd cả trung hòa và cation đều tấn công vào liên kết đôi sao cho Pd sẽ kết hợp với nguyên tử có mật độ electron cao hơn. Nhóm R của phức R-PdXL2 sẽ gắn vào olehne ở vị trí hydro p. Một sản phẩm hay gặp trong quá trình này là germinal được hình thành khi nhóm R này gắn ở vị trí hydro a. Đây được xem như giai đoạn quyết định đến độ chọn lọc của phản ứng Heck, ảnh hưởng trực tiếp đến giai đoạn tách loại P-hydro. Sự tạo thành phức trung gian trong giai đoạn này dẫn đến sự hình thành sản phẩm cis, trans và làm thay đổi tỉ lệ trans : cis của phản ứng. [42]
1.5.1.5. Giai đoạn tách khử (reductive elimitation)
Hiệu ứng khơng gian có ảnh hưởng quyết định đến loại sản phẩm và sản phẩm trans ln là sản phẩm chính. Sự ưu tiên hình thành sản phẩm được giải thích là do
khi các nhóm R và R’ ở xa nhau nên đẩy nhau ít nhất và ở trạng thái đó nó sẽ có năng lượng thấp nhất nên cấu hình trans là cấu hình bền nhất. Điều này phù họp với các kết quả thực nghiệm thu được. Kết luận được đưa ra là sản phẩm trans có độ bền cao nhất. Trước khi đến giai đoạn tách loại H-PdL2, nhóm H ở vị trí p quay sao cho cùng vị trí syn với PdL2X, lúc đó R, R’ nằm ở hai vị trí khác phía với nhau với mức năng lượng thấp nhất (giai đoạn intemal rotation):
Sau đó H-PdL2X sẽ tách ra để tạo thành sản phẩm trans R-CH=CH-R’. Quá trình được tiếp diễn bởi sự tham gia của các base hữu cơ như (Et)3N, (But)3N,.. hoặc vô cơ như
Na2C03, K2C03, .. .Các base này trung hòa acid HX được tạo ra và đưa xúc tác về trạng thái ban đầu PdL2 hồn thành một chu hình phản ứng kín gọi là chu trình Heck [42]:
H-PdL2X -------------- Pd(°)L2 +HX
1.5.2. ứng dụng của phản ứng Heck
Phản ứng Heck là phương pháp phổ biến trong việc tổng hợp các stilbene được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất các loại hóa chất cơ bản, dược phẩm, polymer, vật liệu cao phân tử, tinh thể lỏng,...
R
+ H-PdL2X R'
OBz
Phản ứng Heck là một trong những công đoạn để tạo những loại dược phẩm có tính năng đề kháng, kéo dài tuổi thọ và ngăn ngừa các bệnh nguy hiểm mà đòi hỏi quá trình tổng họp phức tạp. Tổng họp Rosavin từ những hợp chất arylboron có nhóm thế và allyl 2,3,4,6- tetra-O-acetyl-P-D-glucopyranoside: tăng sức đề kháng, kéo dài tuổi thọ