Glaser-Eglinton偶联

乙炔铜的氧化自身偶联生成二炔的反应。

最早的反应条件对于生成的乙炔铜中间体必须要进行氧气的氧化处理后才能得到理想产物，现在对于该苛刻的条件又改良得到了很多新的更简单的方法。

特别有名的是用过量的Cu(OAc)2，在吡啶溶剂中进行反应的Eglinton改良法、以及催化量的CuCl-TMEDA并且在氧气环境下进行反应的Hay改良法这两种。

Glaser偶联反应Glaser于1869年首次以苯乙炔为原料，用铜盐（CuCl）作催化剂合成了1，3-二炔，这类反应被称为Glaser偶联反应。此后，该反应经过不断的改进已广泛地应用于化学合成中。Diederich等对Glaser偶联反应及其在天然产物和复杂结构大分子（如大环化合物）等合成中的应用进行了较为详细的综述。

1、铜催化的Glaser偶联反应

1869年Glaser以苯基乙炔为原料，以氨水和乙醇为溶剂，氯化亚铜（CuCl）为催化剂，在空气存在的条件下成功地合成了1，4-二苯基1，3-丁二炔。该反应需要分离中间产物——苯基炔化铜，但由于其结晶性差，难以分离，且在干燥状态下容易爆炸，使得该反应没有得到广泛的应用。此后的研究发现，苯基炔化铜可以原位生成，不经过分离而直接用于空气氧化得到产物。这一发现引起了人们对该反应的浓厚兴趣，开始不断改进反应条件，并促进了该反应的广泛应用。1962年，Hay对该反应进行了重要的改进。他采用CuCl和四甲基乙二胺（TMEDA）作为催化剂，在丙酮或邻二氯苯等溶剂中，成功地用O2氧化端基炔合成了二炔类化合物。此反应又被称为Hay偶联反应，其标准的反应条件是O2/CuCl/TMEDA。它的最大优点是TMEDA等配体的使用可以增强反应活性种的溶解性，从而使得反应能够顺利进行。该反应可在大多数有机溶剂中进行，反应仅需要催化量的CuCl和TMEDA，并且在低温和中性条件下也能完成。

改良后的Glaser偶联反应，可用于（取代）苯基乙炔、烷基乙炔和烷氧基乙炔等各种类型端基炔的偶联，得到线性或环状的共轭二炔类小分子。若在偶联反应中使用含有两个端基乙炔的化合物如1，4-二乙炔苯，则可以得到苯环与1，4-丁二炔单元交替排列在主链上的共轭大分子。这类共轭聚合物具有特殊的光电性质和液晶特性。

Kijima等用烷氧基取代的1，4-二乙炔苯在Hay条件下进行偶联，成功地合成了聚（2，5-二癸烷氧基-1，4-苯基丁二炔）刚性大分子。此类聚合物能发射较强的荧光，具有半导体特性和热致液晶特性。该反应得到的聚合物可溶于三氯甲烷和四氢呋喃，GPC测得的数均分子量（Mn）可达5400（Mw/Mn=2.4），共轭长度约为12。如果苯环上没有烷氧取代基，在同样的反应条件下获得的反应产物在所有溶剂中几乎完全不溶。可见烷氧取代基能增强聚合物的可溶性和可加工性。为了增加聚合物的分子量，同时又改善其溶解性和可加工性，Kijima等还采用2，5-二（十二烷氧基）-1，4-二炔苯与1，3-二炔苯或3-十二烷基-2，5-二炔噻吩在Hay偶联条件下进行共聚，所得到的聚合物分子量有明显增加，Mn最高可达30000左右，同时其溶解性也大大增强。

Ohmura等还报道了电化学条件下的Glaser偶联反应。他们用苯乙炔的衍生物，在CuCl/TMEDA/40℃/Ar条件下，通过电解（高氯酸锂电解液/+1.5V）成功地合成了二苯基丁二炔类化合物。1，4-二炔苯在上述电解条件下则可以得到1，4-二苯基丁二炔的聚合物。

研究结果显示，上述聚合物在I2掺杂后，电导率显著增加，说明电化学方法是合成具有共轭碳碳三键导电高分子的一种新方法。此方法的另一个特点是所得到的聚合物分子量较低（GPC测得的分子量Mn约为1800），可溶性好。

铜（I）盐催化的Glaser偶联反应也可以在离子液体中进行。常规的有机溶剂往往有毒、易挥发、易燃、污染环境。作为绿色溶剂的离子液体则克服了这些缺点。离子液体是常温下呈液态的离子化合物，可以溶解许多有机物和无机物，能循环使用，操作简便。离子液体作为化学反应的介质已引起了广泛关注。Yadav等的实验证明，Glaser偶联反应在Hay条件下可在离子液体[bmim]PF6中顺利进行。该反应产率可达95%，并且底物的官能团并不影响反应。研究结果说明，由于氧气在离子液体中的溶解度较在常规溶剂中大，Glaser偶联反应在离子液体中可以降低反应时间、提高产率、便于分离，同时离子液体可以循环使用4～5次。因此，离子液体是Glaser偶联反应的优良溶剂。

超临界二氧化碳是另一类被广泛使用的绿色溶剂。Glaser偶联反应也可以在超临界二氧化碳中进行。在超临界二氧化碳中，用氯化铜作氧化剂，以醋酸钠代替胺，成功地进行了Glaser偶联反应。研究结果显示，该反应需要足够量的氯化铜，超临界二氧化碳的低粘度有利于反应的进行，醋酸钠可以加快反应速度，而适量的甲醇可以增加氯化铜在超临界二氧化碳中的溶解度从而加速该反应。当R基团为芳基时，产率可高达100%。

偶联反应还可以在近临界水中进行。水资源丰富且无毒无害是最易得的绿色溶剂，但由于大多数有机物在常温下难溶于水且在水中难于反应。近临界水是温度250～300℃，压力每平方米一千磅状态下的水。它可以溶解不同的有机化学品和盐。大量的实验证明近临界水可以作为优良的溶剂参与有机反应。李品华等在近临界水中，用氯化铜作催化剂，在没有有机溶剂和碱存在的条件下，成功地完成了Glaser偶联反应，产率达60%～85%。温度对该反应的进行起着至关重要的作用，在190～230℃内，偶联反应的产率很高。催化剂的有效顺序是氯化铜>硫酸铜>氯化亚铜>醋酸铜>>硫酸锌≈氯化锌。并且只有当n氯化铜∶n炔>0.2：1时，才能得到满意的产率。实验证明:加入碱对反应无影响。该反应的机理还在进一步研究中。

2、钯-铜催化的Glaser偶联反应

用钯来催化的Glaser偶联反应是在30多年前发现的，它有力地推动了金属有机化学的发展。1985年，Rossi等对此反应进行了改进。他们采用Pd（PPh3）4/CuI/Et3N催化体系，以氯代丙酮作氧化剂，在非极性溶剂苯中进行Glaser偶联反应。在此反应条件下，苯基炔偶联的产率可达94%，而脂肪炔的偶联产率却很低。此反应条件用于吡咯单取代乙炔的偶联反应可获得较高产率。随后，Kundu和Liu等对该反应作了进一步的改进。Liu研究组发现，采用PdCl2（PPh3）2/CuI/i-Pr2NH催化体系，用碘作氧化剂可以实现芳基炔和脂肪炔的Glaser偶联。在该条件下，脂肪炔的产率得到大大提高。但碘很容易与端基炔发生副反应，将此反应应用于二炔苯类单体的偶联聚合时，会因此生成化学组成不均匀的低分子量聚合物。Williams等研究发现，苯醌对端基炔惰性，用它作氧化剂可以更有效的实现苯乙炔的Glaser偶联反应。

Williams改用Pd（PPh3）4作催化剂，将上述反应用于烷氧基取代的1，4-二炔苯的偶联聚合，合成了烷氧基取代的聚（对苯二乙炔）共轭聚合物。单体b均聚产物的分子量（Mn）可达14000，但溶解性较差。为了改善聚合产物的溶解性，Williams等用单体a和单体b以不同的摩尔比进行共聚，所得产物的溶解性大大提高。选择适当的摩尔比和适量的苯醌，产物的Mn可高达150000。

3、钴催化的Glaser偶联反应

钴的配位化合物可以催化多种有机反应。最近的研究发现，一氧化碳和钴的配位化合物可以催化端基炔的偶联反应，得到1，3-二炔。乙腈为该反应的最佳溶剂，因为钴的配位化合物能溶于乙腈，使反应产率大大提高。由于一氧化碳能延长催化剂的使用寿命，反应过程中通入一氧化碳可以得到更高的产率。该反应的机理正在进一步的研究当中。1

Glaser反应机理有关Glaser反应机理的研究报道一直较少，Glaser偶联反应的机理也一直没有定论。早期人们以为是一种以自由基为中间体的机理。后来，Bohlmann等提出了以双核炔铜配合物为中间体的机理:端基炔在碱性条件下失去一个质子而形成负离子，二价的铜盐与含氮化合物形成络合物，由于端基炔负离子富电子，可取代络合物中的卤素离子而与铜配位，形成双核的炔铜配合物，此配合物分解即可得到偶联的二炔产物。

此反应机理不能圆满地解释以O2为氧化剂的Glaser偶联反应，因为O2与Cu之间的相互作用没有在这一机理中得到反应，而这一作用对偶联反应的完成却是非常重要的。

最近，Fomine等通过计算，对其机理作了进一步的解释。

一价的铜盐首先与TMEDA形成配位正离子1，1中的铜离子通过空轨道与端基炔形成不稳定的配位正离子2，另一分子的TMEDA夺去1中炔上的一个质子，形成炔铜4。5再与TMEDA+作用获得一个质子形成5。2与5作用，形成不稳定的四元环6，四元环通过重排开环得到两分子的8，两分子的8相结合形成9，最后得到二炔10。该反应机理包括了铜（I）/（III）/（II）的催化循环，关键步骤是O2与两分子的5作用而被活化并形成6。类似于6的Cu（III）络合物可在Glaser偶联反应中被分离出来并进行了结构表征，说明了这一机理的可靠性。该机理活化能适中，反应在室温下即能进行。

钯催化的端基炔的Glaser偶联反应机理近来也已有论述。它是由铜盐与炔先形成炔铜（A），A与钯（II）形成二炔钯（B），B发生还原消除形成二炔和钯（0），钯（0）在氧化剂作用下，又还原为钯（II）的过程。1

展望Glaser偶联反应及其改进后的各类炔烃偶联反应，已广泛地应用于有机和高分子的合成中。由于偶联产物含有两个共轭的碳碳叁键，它可用于共轭聚合物的合成。特别是近年来随着有机高分子光电材料研究的发展，它的这一特性得到了越来越多的重视，并已应用于二炔苯类化合物的偶联聚合中。

如前所述，通过改变反应条件（如电化学条件）和二炔苯类单体的结构（取代基的长度等）或采用多种单体共聚的方法，可以控制所得共轭聚合物的分子量及其溶解性和可加工性。这些共轭聚合物表现了优异的光电性能。根据已有的研究报道，Glaser偶联反应可在离子液体、超临界二氧化碳和水等绿色溶剂中进行。但二炔苯或三炔苯类单体在上述绿色溶剂中的Glaser偶联聚合反应尚未见报道，可以预见，这类聚合反应的会得到具有新结构与组成的聚合产物，并为Glaser偶联反应的应用开辟新的途径。1

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学