概要
脫羧偶聯反應是指利用金屬催化劑實現羧酸類化合物脫羧并在原來的羧酸位點生成新的碳-碳鍵的化學反應。廣義上來說，也可以將金屬催化羧酸脫羧并生成碳雜原子化學鍵（碳-氧，碳-硫，碳-氮鍵等）的反應歸類為脫羧偶聯反應。[1, 2, 3] 傳統有機化學中的脫羧反應主要利用了氧化羧酸生成自由基的過程。芳基和烯基（Csp2-COOH） 羧酸的脫羧偶聯反應主要利用金屬催化實現氧化還原中性條件下的脫羧，并且生成金屬有機中間體，從而實現與親電試劑或者在氧化性條件下與親核試劑的偶聯成鍵。雖然一些活化的烷基羧酸可以在金屬催化劑催化下通過生成金屬有機中間體的歷程進行非自由基脫羧偶聯。但是，針對金屬催化劑催化烷基羧酸（Csp3-COOH）的脫羧困難問題，一些烷基羧酸的脫羧偶聯反應仍然需要通過自由基反應機理進行。值得指出的是，最近，MacMillan等人成功將光氧化還原催化劑與鎳催化劑結合，通過結合光催化與金屬有機催化的混合手段，實現了氨基酸和非活化烷基羧酸的脫羧偶聯。[4]
基本文獻
Shang R, Liu, L. Science China-Chemistry, 2011, 11, 54: 1670–1687 DOI: 10.1007/s11426-011-4381-0
Nilsson M. Acta Chem Scand, 1966, 20: 423–426. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.20-0423
Rodríguez N, Goossen L. Chem Soc Rev, 2011, 40:5030–5048. DOI: 10.1039/C1CS15093F
反應機理
根據具體的羧酸底物以及偶聯試劑，脫羧偶聯反應的機理存在一定程度上的差異，主要的幾種機理包括了雙金屬催化脫羧偶聯體系，單金屬催化的脫羧偶聯體系，以及復合催化體系（光催化接力金屬催化）等。
雙金屬催化體系
單金屬催化體系
反應實例
銅鈀雙金屬催化的脫羧偶聯[5]
銀鈀催化的脫羧偶聯[6]
鈀催化的脫羧偶聯[7]
銅催化的脫羧偶聯[8]
實驗步驟
以反應實例三為例。將羧酸鹽、鈀催化劑和配體置于Schlenk反應管中，將反應混合物抽真空并充入氬氣（反復三次）。將溴苯和氮甲基吡咯烷酮溶劑通過注射器加入反應管中。將反應管與充滿氬氣的真空線相接，并至于150攝氏度的油浴中加熱。反應結束后，加入水淬滅反應，并用乙酸乙酯萃取，將萃取液減壓蒸發除去溶劑，通過柱層析分離得到產物。
實驗技巧
注意羧酸鹽可能會吸潮，使用干燥后的羧酸鹽有時候會有助于反應的進行。
一些情況下羧酸鹽在反應體系中并不溶解，需要均勻的攪拌使得反應能夠充分的進行。
參考文獻
[5] (a) Zuo, Z.; Ahneman, D.; Chu, L.; Terrett, J.; Doyle, A. G.; MacMillan, D. W. C. Science. 2014, 345, 437. DOI:10.1126/science.1255525 (b)Goossen, L. J.; Deng, G.; Levy, L. M. Science. 2006, 313, 662. DOI:10.1126/science.1128684
[6] Myers, A. G.; Tanaka, D.; Mannion, M. R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11250. DOI:10.1021/ja027523m
[7] Shang, R.; Fu, Y.; Li, J.-B.; Zhang, S.-L.; Guo, Q.-X.; Liu, L.; J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5738. DOI: 10.1021/ja900984x
[8] Shang, R.; Fu, Y.; Wang, Y.; Xu, Q.; Yu, H.-Z.; Liu, L. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 9350. DOI:10.1002/anie.200904916
