應(yīng)用Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)學(xué)習(xí)Hammett方程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

程景，楊雪蘋，金劍，任鵬,2,＊

1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新實(shí)踐教育中心，廣東 深圳 518055

2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(深圳)理學(xué)院，廣東 深圳 518055

有機(jī)化學(xué)是一門重視實(shí)驗(yàn)的學(xué)科，學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是建設(shè)一流大學(xué)和一流學(xué)科的重要使命。為了加強(qiáng)對(duì)學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，我們結(jié)合自身的科研工作和有機(jī)化學(xué)學(xué)科發(fā)展的動(dòng)向，設(shè)計(jì)選取Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)(以下簡(jiǎn)稱Suzuki偶聯(lián)反應(yīng))為實(shí)例，通過(guò)探究不同取代基底物對(duì)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)速率的影響，來(lái)進(jìn)一步解釋Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理。常見的Suzuki偶聯(lián)是指烴基硼酸與鹵代物或類鹵代物在鈀催化下形成碳-碳鍵的偶聯(lián)反應(yīng)；反應(yīng)通常需要堿參與，類鹵代物常見的為磺酸酯、三氟甲基磺酸酯等。Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)因其廣泛的底物耐受性、良好的立體和區(qū)域選擇性，有機(jī)硼酸試劑低毒且穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于制藥、催化、高分子和先進(jìn)材料制備等領(lǐng)域。該類型反應(yīng)由Suzuki教授首先發(fā)現(xiàn)，為此他與Richard F. Heck教授和Ei-ichi Negishi教授分享了2010年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)[1-3]。Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)通常分為三個(gè)階段：氧化加成、轉(zhuǎn)金屬化和還原消除，在這三個(gè)基元反應(yīng)中，氧化加成在不少偶聯(lián)反應(yīng)中是決速步驟[4]，所以不少的研究集中在配體的開發(fā)。2008年，張玉紅課題組利用硅膠開發(fā)了一種在水介質(zhì)中雜環(huán)鹵代物的Suzuki-Miyaura反應(yīng)，該反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高且無(wú)需膦配體[5]；2009年，李金恒課題組建立了在PdCl2/TBAF反應(yīng)體系中，多種芳基鹵化物與芳基硼酸進(jìn)行Suzuki-Miyaura反應(yīng)，該反應(yīng)中催化劑可以多次回收和重復(fù)使用，且無(wú)需溶劑和配體[6]；2018年，李新民課題組研究了用無(wú)配體鈀催化的氟芳基磺酸鹽和各種芳基硼化合物的Suzuki-Miyaura反應(yīng)制備聯(lián)芳基化合物的方法[7]。但Suzuki偶聯(lián)基元反應(yīng)中轉(zhuǎn)金屬化過(guò)程研究得較少，因?yàn)樗诓簧倥悸?lián)反應(yīng)中不參與決速步驟，但參與的具體過(guò)程人們還在不斷探索。本文通過(guò)比較Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中底物烴基硼酸和鹵代物上的不同取代基對(duì)反應(yīng)初速率的影響，進(jìn)一步得出Hammett方程的關(guān)系曲線圖，探索了Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中轉(zhuǎn)金屬化過(guò)程對(duì)偶聯(lián)反應(yīng)的影響。

有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性能的關(guān)系是有機(jī)化學(xué)研究的主要課題之一，Hammett方程(式1)是表示分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)活性之間的定量關(guān)系式之一。在芳香族化合物，特別是苯類化合物的反應(yīng)中，若不含取代基的反應(yīng)物的反應(yīng)速率常數(shù)為k0，當(dāng)引入取代基后，其反應(yīng)速率常數(shù)為kx，則kx與k0之間有如下關(guān)系：

式1中，σ是取代基常數(shù)，代表取代基的電子效應(yīng)(包括誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)和場(chǎng)效應(yīng))，它只與取代基的性質(zhì)及其在苯環(huán)上的位置(如鄰位、間位、對(duì)位)有關(guān)，σ為負(fù)值代表取代基的電子效應(yīng)是給電子的，σ為正值時(shí)，則代表取代基的電子效應(yīng)是吸電子的；ρ是反應(yīng)常數(shù)，取決于反應(yīng)的性質(zhì)和條件。因取代基的標(biāo)準(zhǔn)σ值可通過(guò)查表獲得，故通過(guò)Hammett方程就可以測(cè)出各種反應(yīng)的ρ值。反應(yīng)常數(shù)ρ值是表征反應(yīng)對(duì)取代基極性效應(yīng)敏感度的一種量度，ρ值隨反應(yīng)類型而變，與取代基的性質(zhì)無(wú)關(guān)；正的ρ值反映出吸電子取代基使反應(yīng)速率加快，而給電子取代基使反應(yīng)速率減慢。

國(guó)內(nèi)外高校逐漸將Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)引入到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，而傳統(tǒng)的Hammett方程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多采用水解反應(yīng)來(lái)測(cè)定反應(yīng)的ρ值[8-10]，但是將金屬有機(jī)反應(yīng)與Hammett方程結(jié)合起來(lái)還未引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本文探索了一種有效應(yīng)用Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)學(xué)習(xí)Hammett方程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

實(shí)驗(yàn)方案以對(duì)溴甲苯(及對(duì)位取代溴苯)與苯硼酸(及對(duì)位取代苯硼酸)為底物，四乙基氫氧化銨(25%水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，簡(jiǎn)寫為TEAH)充當(dāng)堿，四氫呋喃(簡(jiǎn)寫為THF)為溶劑，在四(三苯基膦)鈀(Pd(PPh3)4)催化下進(jìn)行Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)(圖1)[11]。為了避免空氣中的氧氣對(duì)該反應(yīng)的影響，該反應(yīng)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。通過(guò)探討溴苯和苯硼酸上不同取代基對(duì)反應(yīng)速率的影響，得出Hammett方程的關(guān)系曲線圖，進(jìn)一步解釋Suzuki偶聯(lián)的反應(yīng)機(jī)理。

圖1 四(三苯基膦)鈀催化的以對(duì)位取代溴苯與對(duì)位取代苯硼酸為底物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

(1) 學(xué)習(xí)并進(jìn)一步理解Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理與應(yīng)用；

(2) 學(xué)習(xí)并掌握無(wú)水無(wú)氧操作技術(shù)，掌握氣相色譜的操作方法與譜圖解讀；

(3) 學(xué)習(xí)并掌握有機(jī)化學(xué)中Hammett方程的含義和應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)原理

2.1 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)

Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)作為構(gòu)建碳-碳鍵的最有效的手段之一，在藥物合成、精細(xì)化學(xué)品和材料制備中得到了普遍應(yīng)用[12]。Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理通常首先是零價(jià)鈀Pd(0)配合物A與有機(jī)鹵代物或類鹵代物發(fā)生氧化加成生成Pd(II)絡(luò)合物B，當(dāng)芳環(huán)Ar1上缺電子時(shí)，會(huì)降低Ar1―X鍵的解離能，有利于氧化加成的進(jìn)行；隨后Pd(II)絡(luò)合物B中的陰離子X-會(huì)與堿中的陰離子發(fā)生離子交換，生成中間體C；在堿的作用下，中間體C與有機(jī)硼試劑中的碳硼鍵進(jìn)行轉(zhuǎn)金屬反應(yīng)，將硼試劑上的基團(tuán)轉(zhuǎn)移到金屬鈀上，當(dāng)芳環(huán)Ar2上電子富集時(shí)，有利于轉(zhuǎn)金屬化的進(jìn)行；最后通過(guò)還原消除的方式形成新的碳-碳鍵，在這個(gè)過(guò)程中，兩芳環(huán)上電子效應(yīng)不同有利于還原消除的進(jìn)行，獲得的Pd(0)配合物A可繼續(xù)啟動(dòng)下一次循環(huán)。反應(yīng)依次經(jīng)歷氧化加成、離子交換、轉(zhuǎn)金屬化、還原消除四個(gè)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)碳-碳單鍵的構(gòu)建[13](圖2)。

圖2 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)原理圖

2.2 Hammett方程

Hammett方程是表示分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)活性之間的定量關(guān)系式之一，1937年由Hammett首先提出，該方程在有機(jī)結(jié)構(gòu)理論中占有很重要的地位。Hammett在考察了苯甲酸和一系列對(duì)位取代苯甲酸的解離常數(shù)和這些羧酸的酯的水解常數(shù)后，發(fā)現(xiàn)這類反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為可以用一個(gè)一般的關(guān)系式相關(guān)聯(lián)，即Hammett方程(式1)，規(guī)定氫的σ為0.00，苯甲酸和取代苯甲酸的水溶液在25 °C下電離反應(yīng)的ρ值為1，由Hammett方程可知，只要測(cè)定苯甲酸和取代苯甲酸在25 °C水溶液的電離常數(shù)就能得到某種程度的σ值，有了各種取代基的標(biāo)準(zhǔn)σ值后(取代基的標(biāo)準(zhǔn)σ值可以通過(guò)查表獲得)，通過(guò)Hammett方程就可以測(cè)出各種反應(yīng)的ρ值。ρ值是表征反應(yīng)對(duì)取代基極性效應(yīng)敏感度的一種量度，ρ值隨反應(yīng)類型而變，與取代基X的性質(zhì)無(wú)關(guān)；正的ρ值反映出吸電子取代基使反應(yīng)速率加快，而給電子取代基使反應(yīng)速率減慢。反之，負(fù)的ρ值反映出吸電子取代基使反應(yīng)速率減慢，給電子取代基使反應(yīng)速率加快[14]。

對(duì)于研究圖2所示的反應(yīng)機(jī)理，測(cè)定出帶有不同取代基的芳香族反應(yīng)物參與的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)，通過(guò)Hammett方程計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)常數(shù)ρ值，來(lái)研究取代基對(duì)該反應(yīng)的影響具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定帶有不同取代基的反應(yīng)物參與的Suzuki偶聯(lián)的反應(yīng)速率常數(shù)，得到該反應(yīng)的反應(yīng)常數(shù)ρ值，研究取代基對(duì)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)速率的影響及探究Suzuki偶聯(lián)的反應(yīng)機(jī)理。

2.3 氣相色譜法計(jì)算產(chǎn)率

本實(shí)驗(yàn)待測(cè)產(chǎn)物和反應(yīng)物均可以從色譜柱HP-5中流出，性質(zhì)結(jié)構(gòu)類似，且在該反應(yīng)條件下Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物雜質(zhì)較少，因此本實(shí)驗(yàn)采用面積歸一法進(jìn)行定量分析[15]。根據(jù)不同對(duì)位取代基聯(lián)苯產(chǎn)物峰面積與反應(yīng)物對(duì)位取代溴苯峰面積的比值來(lái)計(jì)算該反應(yīng)的產(chǎn)率，從而計(jì)算該反應(yīng)初速率。

式2中，Ai為不同對(duì)位取代基聯(lián)苯產(chǎn)物峰面積，cm2；∑Ai為產(chǎn)物和反應(yīng)物的峰面積之和。

3 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

儀器：分析天平，移液槍，加熱磁力攪拌器，加熱套，離心管，進(jìn)樣瓶，氣相色譜儀(Agilent7890B，美國(guó)安捷倫)。

試劑：四乙基氫氧化銨，四(三苯基膦)鈀(Pd(PPh3)4)，苯硼酸，對(duì)硝基苯硼酸，4-甲氧基苯硼酸，對(duì)溴甲苯，1-溴-4-氟苯，4-溴苯甲醚，1-溴4-硝基苯，4-溴苯硼酸，4-氟苯硼酸，4-三氟甲基苯硼酸，4-甲基苯硼酸，4-乙基苯硼酸，四氫呋喃(THF)，二氯甲烷，MgSO4，以上試劑(分析純)均采購(gòu)于安徽澤升科技有限公司。

4 實(shí)驗(yàn)步驟

(1) 該反應(yīng)要求在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。往反應(yīng)瓶中先加入反應(yīng)物和催化劑，之后加入四氫呋喃，加熱至60 °C (磁力攪拌器轉(zhuǎn)速設(shè)置800 r·min-1)，最后加入四乙基氫氧化銨啟動(dòng)反應(yīng)，按照表1的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行。同時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)，分別在2、5、8、10、20、30、60、360 min取樣(取樣量100 μL)監(jiān)測(cè)反應(yīng)。

表1 實(shí)驗(yàn)方案

(2) 完成取樣后，從手套箱中拿出裝有反應(yīng)液的離心管，進(jìn)行氣相色譜分析的預(yù)處理。往裝有反應(yīng)液的離心管中加入20 μL飽和氯化銨溶液淬滅反應(yīng)，再加入1 mL二氯甲烷振搖萃取，靜置1 min后加入少量MgSO4干燥，上清液過(guò)濾后注入GC進(jìn)樣小瓶中，進(jìn)樣小瓶做好標(biāo)記。

(3) GC檢測(cè)分析及數(shù)據(jù)處理：進(jìn)樣分析條件：Agilent7890B，色譜柱為HP-5 (30 m × 320 μm × 25 μm)，進(jìn)樣量1 μL，進(jìn)樣口溫度設(shè)置為250 °C，隔墊吹掃3 mL·min-1；柱流量1 mL·min-1，F(xiàn)ID檢測(cè)器300 °C；柱箱升溫程序：初始溫度75 °C，升溫速率20 °C·min-1，升溫至250 °C保持1 min。數(shù)據(jù)處理：根據(jù)式2來(lái)計(jì)算產(chǎn)物濃度，因測(cè)定產(chǎn)率低于20%時(shí)，反應(yīng)速率數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。為此我們選取2 min、5 min、8 min時(shí)的產(chǎn)率數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算反應(yīng)速率常數(shù)(三個(gè)時(shí)刻的速率常數(shù)結(jié)果的平均值)，根據(jù)我們之前的研究結(jié)果表明該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)為二級(jí)，而二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)計(jì)算公式[15]如下：

式3中，k為t1時(shí)刻該反應(yīng)的速率常數(shù)，其中cA,0為反應(yīng)物A的初始濃度，cB,0為反應(yīng)物B的初始濃度，x1為t1時(shí)刻已參與反應(yīng)A的濃度，為化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

5.1 底物具不同取代基的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的反應(yīng)監(jiān)測(cè)圖

由圖3們可以分析得到：溴苯上的取代基對(duì)該反應(yīng)速率影響不大而苯硼酸上的取代基對(duì)反應(yīng)速率有影響。進(jìn)一步分析圖3的數(shù)據(jù)表明苯硼酸上的吸電子取代基如硝基、三氟甲基、溴原子、氟原子等使反應(yīng)速率減慢，而給電子取代基如甲氧基、甲基、乙基等使反應(yīng)速率加快，說(shuō)明在Suzuki偶聯(lián)過(guò)程中苯硼酸參與的轉(zhuǎn)金屬化過(guò)程對(duì)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)影響較大。

圖3 反應(yīng)1-11監(jiān)測(cè)圖

5.2 底物具不同取代基的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的速率常數(shù)和Hammett方程的繪制

在有機(jī)金屬催化領(lǐng)域Hammett方程被廣泛應(yīng)用于探究反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和性能之間的定量關(guān)系，也是優(yōu)化反應(yīng)體系和研究反應(yīng)機(jī)理的重要方法。由前文分析可知苯硼酸上的取代基對(duì)反應(yīng)速率的影響具有一定的規(guī)律，以反應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算反應(yīng)1和反應(yīng)5-11的反應(yīng)速率常數(shù)，最終結(jié)果見表2。

表2 反應(yīng)1和反應(yīng)5-11的反應(yīng)速率常數(shù)

我們將反應(yīng)1的速率常數(shù)設(shè)為k0，反應(yīng)5-11的速率常數(shù)設(shè)為kx，σ值可以通過(guò)查表獲得，根據(jù)Hammett方程lgkx= lgk0+ρσ計(jì)算最終得到反應(yīng)常數(shù)ρ值為-1.01，具體的Hammett方程如圖4所示。負(fù)的ρ值反映出吸電子取代基使反應(yīng)速率減慢，而給電子取代基使反應(yīng)速率加快；但是苯硼酸上氟原子取代并沒有明顯使反應(yīng)速度減慢，這是由于氟原子處于對(duì)位時(shí)與苯環(huán)共軛給電子會(huì)抵消氟原子的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)[16]。該實(shí)驗(yàn)表明在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中轉(zhuǎn)金屬化過(guò)程中的四配位硼酸鹽中間體存在正電荷中心，因此給電子基在這個(gè)過(guò)程中能夠讓四價(jià)硼酸鹽中間體更穩(wěn)定，同時(shí)使得硼原子的親核性增加，有利于芳基的離去，加速了轉(zhuǎn)金屬化的過(guò)程[4]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與圖2中關(guān)于轉(zhuǎn)金屬化過(guò)程的描述是一致的。

圖4 Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的Hammett方程圖

6 實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織運(yùn)行建議

本實(shí)驗(yàn)中的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)涉及配位化學(xué)和催化化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，這些基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)理解該反應(yīng)的機(jī)理十分必要，本實(shí)驗(yàn)可以作為化學(xué)、材料、環(huán)境等專業(yè)高年級(jí)本科生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和研究生的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要包括文獻(xiàn)調(diào)研、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論及分析、課后思考及拓展等5個(gè)環(huán)節(jié)[17]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示。

圖5 實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程圖

(1) 文獻(xiàn)調(diào)研和預(yù)習(xí)要求。

實(shí)驗(yàn)前教師以“Hammett方程在探究有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性能的關(guān)系的應(yīng)用和Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)研究進(jìn)展”為主題布置文獻(xiàn)調(diào)研任務(wù)，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，學(xué)生需要了解Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)機(jī)理及當(dāng)前研究進(jìn)展，以及Hammett方程在探究有機(jī)化合物反應(yīng)構(gòu)效關(guān)系上的應(yīng)用，并以此完成一篇2000字左右的文獻(xiàn)綜述，同時(shí)學(xué)生還需要提前了解氣相色譜儀的工作原理及譜圖解析的內(nèi)容。

(2) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

通過(guò)前期的文獻(xiàn)調(diào)研可知，Hammett方程在探究芳香族化合物的分子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)效能關(guān)系上應(yīng)用廣泛，而suzuki偶聯(lián)反應(yīng)是構(gòu)建芳基碳-碳單鍵偶聯(lián)的重要手段。為了探究不同取代基底物對(duì)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)速率的影響，學(xué)生結(jié)合所學(xué)的理論知識(shí)及文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行初步的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，最后再與教師討論確定最終實(shí)驗(yàn)方案。選擇一系列對(duì)位具有不同取代基的溴苯和苯硼酸作為底物研究，同時(shí)將班級(jí)學(xué)生分為4組，每組選擇不同底物分子的suzuki偶聯(lián)反應(yīng)為研究對(duì)象。

(3) 實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案。

學(xué)生根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案分組實(shí)施，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括啟動(dòng)具有不同取代基底物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)(2學(xué)時(shí))、反應(yīng)監(jiān)測(cè)取樣(1學(xué)時(shí))、GC樣品前處理(1學(xué)時(shí))、GC圖譜分析(1學(xué)時(shí))和數(shù)據(jù)處理圖表繪制(1學(xué)時(shí))等內(nèi)容，共安排6學(xué)時(shí)。因本實(shí)驗(yàn)會(huì)使用到氣相色譜儀等大型儀器，受設(shè)備數(shù)量的限制也為了保證良好的教學(xué)效果，本實(shí)驗(yàn)最大選課人數(shù)為16人，4人一組。同一組學(xué)生可以再分為2個(gè)小組進(jìn)行重現(xiàn)性的比較，各大組之間比較不同取代基底物對(duì)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)速率的影響。實(shí)驗(yàn)的成功與否可以根據(jù)氣相色譜圖確定，反應(yīng)速率的快慢情況可以初步根據(jù)氣相產(chǎn)率進(jìn)行比較得出。

(4) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析。

實(shí)驗(yàn)完成后，各組學(xué)生對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理總結(jié)，通過(guò)組內(nèi)和組間比較，匯總實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出反應(yīng)監(jiān)測(cè)圖，計(jì)算反應(yīng)常數(shù)ρ值，并繪制Hammett方程完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。最后教師根據(jù)各組情況進(jìn)行總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)Suzuki偶聯(lián)的反應(yīng)機(jī)理做進(jìn)一步解釋。

(5) 課后思考及拓展。

作為實(shí)驗(yàn)后的思考與拓展：可以讓學(xué)生分析是否可以應(yīng)用Hammett方程對(duì)其他的偶聯(lián)反應(yīng)(Kumada偶聯(lián)、Negishi偶聯(lián)反應(yīng)等)進(jìn)行有機(jī)化合物反應(yīng)構(gòu)效關(guān)系的探討，讓學(xué)生課后從理論上分析可行性，針對(duì)學(xué)有余力的同學(xué)可以增加氣質(zhì)聯(lián)用分析，對(duì)反應(yīng)液和產(chǎn)物做進(jìn)一步的鑒定分析，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的科研探索精神。

7 結(jié)語(yǔ)

在有機(jī)金屬催化領(lǐng)域，Hammett方程被廣泛應(yīng)用于探究反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和性能之間的定量關(guān)系，也是優(yōu)化反應(yīng)體系和研究反應(yīng)機(jī)理的重要方法。本實(shí)驗(yàn)以Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)為研究對(duì)象，探究了不同取代基底物對(duì)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)速率的影響，進(jìn)一步得出Hammett方程的關(guān)系曲線圖。學(xué)生通過(guò)該綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)能夠熟練掌握無(wú)水無(wú)氧操作以及氣相色譜儀等大型儀器的操作技能和測(cè)試解析手段，掌握應(yīng)用Hammett方程研究有機(jī)化合物反應(yīng)構(gòu)效關(guān)系的方法和思路，激發(fā)學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)的科研興趣，從文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)開展、數(shù)據(jù)分析、報(bào)告撰寫的全過(guò)程中得到基礎(chǔ)的科研訓(xùn)練，提升學(xué)生綜合素質(zhì)。