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当今世界，有机化学工作贯穿于各类科学研究当中，从微观角度来看，有机化学反应的本质就是C-C键和C-X（X=N,O,Cl）键的形成过程，因而C-C和C-杂原子偶联成键的反应是许多有机合成反应中的基础，这也是有机化学及其相关学科的研究重点。在这类研究当中，金属催化的C-C和C-杂原子偶联成键反应更是重中之重。
C-H键在化合物中有着极其普遍的存在，不仅仅在于其作为构建有机分子的重要骨架，而且有机化合物本身的结构转化，归根结底也要回归到C-H键的官能团化。正是因其存在的普遍性和反应的重要性，基于C-H键活化的C-C和C-杂原子偶联反应便成为学者们竞相探索的焦点。同时，C-H键作为构成碳氢化合物最基本的化学键之一，其活化在化学研究以及化学工业中也有着举足轻重的意义：
（一）较高的原子经济性。通过C-H活化进行的反应具有较高的原子经济性因为形成新的化学键只需失去一个H原子，原子的利用率非常高；
（二）丰富的反应灵活性。通过C-H活化既可以形成新的C-C键，能达到增长碳链、构建复杂碳架的目的；同时，也可以形成碳-杂原子键(C-X)，引入新的官能团，能够满足多种合成需要；
（三）可观的经济收益性。若能通过C-H活化将廉价易得的石油、天然气等中含有的简单烃类物质直接转化为更有价值的醇、醛、酮、酸等工业原料，这项技术必将取代很多现有的生产工艺，无异于开辟了一条新的化学工业道路。
尽管如此，直到现在也没有一种方法能够在温和的条件下高效、高选择性地活化C-H键，因此，C-H键的活化仍然是有机化学家们面临的最大难题之一。故而，探索C-H键活化对于有机化学及其相关学科乃至社会生产都具有重大意义。
一般来说，C-C(C-Ccoupling)键的形成要求两个底物中至少一个要带有活性的官能团，这就要求对非活性的反应底物进行预先的官能团化。但是，这些在有些反应中预先引入的官能团在反应完成后还需脱掉，这不仅使合成工作繁杂啰嗦，而且随着反应步骤的增多产物的损失也会变得相当可观，如此一来，合成工作会变得相当麻烦。最近几十年来，将过渡金属作为催化剂参与反应成为一个非常便捷的途径，金属催化的偶联反应是通过有机卤代物或者类似物与相关底物反应实现的。
一般来讲，经典的C-C键和C-杂原子键偶联反应有Heck反应、Kudama交叉偶联反应、Stille偶联反应、Negishi交叉偶联反应、Suzuki-Miyaura偶联反应、Hiyama交叉偶联反应、TsujiTrost反应、Buchwald-Hartwig氨基化反应、Ullmann反应等。而其中Kudama交叉偶联反应和Stille、Hiyama、Negishi及Suzuki等人名反应一样，都属于同一类反应由Pd催化的有机卤代物或有机三氟磺酸酯抑或其他亲电物和有机金属试剂之间的交叉偶联反应。这些反应都需经过一定步骤的催化循环，因此操作复杂且收率也不是很高。不难看出，传统的经典偶联成键都需要有机卤代物或者其类似物的参与，通常试剂价格昂贵，成本较高，步骤较多操作复杂，不仅原子利用率不高，而且有机卤代物会导致大气和水体污染、臭氧层空洞等环境破坏，这与当前国际上倡导的绿色化学以及中共十八大报告中提及的生态文明建设不能很好地适应。
迄今为止，能实现偶联成键的手段大致有三种：
（一）偶联两组分的基团必须都是活化基团这是经典偶联反应使用的手段；
（二）偶联反应的两组分之一能够摆脱活化基团的约束基于此类理念的研究也非常多，并已取得了丰厚的成果；
（三）两组分都不需要活化基团，直接在体系中对各组分的C-H键活化而得到产物这是最理想的手段，反应步骤缩短，原子利用率提高，不依靠有机卤代物从而减少环境污染。
本文以第三种反应设计理念为指导，力求以最高的原子经济性、最大的环境友好性实现C-C键和C-杂原子键之间的偶联。
根据所连接碳原子杂化程度的不同，C-H键可以分为sp3、sp2以及sp三种，在此基础上参照化合物的具体结构之后，C-H键的活化也可以大致分成三种类型：
（一）链（环）状饱和C-H键（sp3）。饱和C-H键中原子均处于电子饱和状态，十分稳定，用通常的实验方法很难使其进行有选择的活化；
（二）链状不饱和烃C-H键（sp2和sp）。不饱和的烯烃或炔烃中由于含有碳碳双键，C-H键键能较低，很容易进行反应，因此对这类键的活化已经有相当长的研究历史；
（三）环状不饱和烃C-H键（sp2和sp）。芳香化合物是自然界中数目庞大的一类有机物，既有高度不饱和的碳架结构，又有因共轭效应而造就的化学性质相对稳定的芳香环，这就使得芳香环上的C-H键表现出不同于前面两者的反应活性，近年来也逐渐受到关注。
但是，在采取最理想的方案进行研究的同时，一些问题也随之而来：
（一）C-H键要达到活化状态，首先需要使C-H键断裂。C-H键键能很高，室温下甲烷中C-H键的键能为440kJ/mol，C-H键的平均键能为413kJ/mol，均远高于有机物中其它化学键的键能(C-C键平均键能347kJ/mol，C-O键354kJ/mol)。因此，当外加能量足以使其它化学键断裂时，C-H键通常还是毫发无损的；此外，即使C-H键被活化了，也很有可能产物比原反应物还要活泼。
（二）碳原子和氢原子的电负性相近，使碳-氢键呈现相对稳定而且极性很小的基本结构特征。在没有其它官能团活化的情况下，碳-氢键很难在温和条件下发生化学转化，所以这就是C-H键反应活性很低的根本原因。
（三）对于具有潜手性结构分子的不同碳-氢键的转化，还存在活化后形成的化合物具有其特殊立体选择性的问题。
纵观近年来有关C-H键活化的报道，利用过渡金属催化的方法无疑是一种主流方案，这种方案成功解决了反应活性低和底物选择性差以及转换率不佳等诸多技术难题。过渡金属元素是元素周期表中占有最大比例的一类,d轨道的引入能够使过渡金属具有良好的配位能力以及反应活性,这便造成了这类试剂具有优异的活化C-H键的能力,进而能够实现种类繁多的C-C键及C-杂原子键形成反应。
在过渡金属催化的直接芳基化反应中,Pd、Rh、Ru等过渡金属化合物是现阶段应用最多、效果最好的催化剂,此外由于其活性较高、用量较少（甚至可以只需0.1mol%）,故而具有很好的科研以及工业前景。
本论文拟选择2-取代噻唑-4-甲酸衍生物为底物，研究其在不同的Pd(II)催化剂、金属/非金属氧化剂和溶剂体系中，与不同的芳基化合物（如苯、简单取代苯等）经C-H活化而实现的偶联反应，筛选出理想的反应体系（中性、不添加任何配体或添加剂），从而找到一种能够高效地实现以噻唑底物的芳基化反应的反应条件，并在此基础上探索与该底物相类似的一系列衍生物的应用条件。除此之外，还将对此类反应的初步机理以及简单运用作初步探索。
资料编号：[389294]
当今世界，有机化学工作贯穿于各类科学研究当中，从微观角度来看，有机化学反应的本质就是C-C键和C-X（X=N,O,Cl）键的形成过程，因而C-C和C-杂原子偶联成键的反应是许多有机合成反应中的基础，这也是有机化学及其相关学科的研究重点。在这类研究当中，金属催化的C-C和C-杂原子偶联成键反应更是重中之重。
C-H键在化合物中有着极其普遍的存在，不仅仅在于其作为构建有机分子的重要骨架，而且有机化合物本身的结构转化，归根结底也要回归到C-H键的官能团化。正是因其存在的普遍性和反应的重要性，基于C-H键活化的C-C和C-杂原子偶联反应便成为学者们竞相探索的焦点。同时，C-H键作为构成碳氢化合物最基本的化学键之一，其活化在化学研究以及化学工业中也有着举足轻重的意义：
（一）较高的原子经济性。通过C-H活化进行的反应具有较高的原子经济性因为形成新的化学键只需失去一个H原子，原子的利用率非常高；
（二）丰富的反应灵活性。通过C-H活化既可以形成新的C-C键，能达到增长碳链、构建复杂碳架的目的；同时，也可以形成碳-杂原子键(C-X)，引入新的官能团，能够满足多种合成需要；
（三）可观的经济收益性。若能通过C-H活化将廉价易得的石油、天然气等中含有的简单烃类物质直接转化为更有价值的醇、醛、酮、酸等工业原料，这项技术必将取代很多现有的生产工艺，无异于开辟了一条新的化学工业道路。
尽管如此，直到现在也没有一种方法能够在温和的条件下高效、高选择性地活化C-H键，因此，C-H键的活化仍然是有机化学家们面临的最大难题之一。故而，探索C-H键活化对于有机化学及其相关学科乃至社会生产都具有重大意义。
