Mizoroki-هيك ردود الفعل عبر اقتران يحفزه ديكلورو {مكرر [1،1 '،'' 1 - (phosphinetriyl) tripiperidine]} البلاديوم تحت ظروف التفاعل معتدل
Summary
ثنائي كلورو {مكرر [1،1 '،'' 1 – (phosphinetriyl) tripiperidine]} البلاديوم [(P (NC 5 H 10) 3) 2 المشتريات (الكلور) 2] (1) هو وسيلة سهلة للوصول، ورخيصة، والهواء مستقرة، ولكن نشطة للغاية حافزا هيك مع ممتازة التسامح المجموعة الوظيفية التي تعمل بكفاءة في ظل ظروف رد فعل معتدل لإعطاء المنتجات اقتران في عوائد عالية جدا.
Abstract
ثنائي كلورو مكرر (aminophosphine) مجمعات من البلاديوم مع الصيغة العامة من [(P {(NC 5 H 10) 3 – ن (C 6 H 11) ن}) 2 المشتريات (الكلور) 2] (حيث n = 0-2 )، تنتمي إلى عائلة جديدة من السهل الوصول إليها، ورخيصة جدا، والجو مستقر، ولكن CC نشطة للغاية وقابلة للتطبيق عالميا المحفزات عبر اقتران مع ممتازة التسامح مجموعة وظيفية. ثنائي كلورو {مكرر [1،1 '،'' 1 – (phosphinetriyl) tripiperidine]} البلاديوم [(P (NC 5 H 10) 3) 2 المشتريات (الكلور) 2] (1)، وأقل تعقيدا مستقرة ضمن هذه السلسلة نحو البروتونات، على سبيل المثال في شكل الماء، ويسمح للتكوين جسيمات متناهية الصغر خفت، وبالتالي، ثبت أن العامل المحفز هيك الأكثر نشاطا ضمن هذه السلسلة في 100 درجة مئوية، وهو مثال نادر للغاية وجود نظام فعال ومحفز تنوعا التي تعمل بكفاءة تحت خفيفة ظروف التفاعل. ج السريع والكاملتدهور atalyst في ظل ظروف عمل تصل إلى فوسفونات، وأملاح piperidinium وغيرها، ومنتجات التحلل التي تحتوي على البلاديوم أؤكد على فصل السهل من المنتجات اقتران من حافز وبروابط. توليف السهل، ورخيصة، وسريعة من 1،1 '، 1 "- (phosphinetriyl) tripiperidine و 1 على التوالي، واستخدام بسيطة ومريحة فضلا عن أدائها الممتاز الحفاز في رد فعل هيك عند 100 درجة مئوية جعل 1 إلى واحدة من المحفزات الأكثر جاذبية وخضرة هيك المتاحة.
نحن نقدم هنا البروتوكولات تصور ليجند والتوليفات حافزا وكذلك بروتوكول رد فعل لردود الفعل هيك أجريت في 10 مقياس ملمول في 100 درجة مئوية، وتبين أن هذا حافزا مناسبة للاستخدام في التوليفات العضوية.
Introduction
CC-اقتران عبر التفاعلات المحفزة البلاديوم، والتي تم الاعتراف بها منح جائزة نوبل في الكيمياء في ديسمبر 2010، تنتمي في الوقت الحاضر إلى أداة لا غنى عنها لتجميع الهدف المنحى من الجزيئات العضوية المعقدة في جميع المجالات البحثية والقطاعات الصناعية. رد فعل Mizoroki-هيك على سبيل المثال، يسمح للاقتران الأوليفينات مع هاليدات أريل في وجود قاعدة والوقت الحاضر هو الأسلوب الأكثر شعبية لإعداد vinylbenzenes (الشكل 1). وقد تجلى رد فعل هيك للعثور على الأداة واسعة في كل من، مجموع التوليفات المنتجات الطبيعية في الأوساط الأكاديمية والتوليف في صناعة الكيماويات الزراعية 1-10 الأدوية و.
الشكل 1. هيك العامة رد فعل عبر اقتران بين بروميد أريل وأولفين. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.
التاكسول، مثبط الإنقسامية المستخدمة في العلاج الكيميائي للسرطان، السينجولير، وهو دواء الربو وprosulfuron مبيدات الأعشاب وكذلك Cyclotene، مونومر عالية الأداء راتنجات الالكترونية هي الأمثلة التي تم إعدادها بنجاح بما في ذلك الخطوة عبر اقتران هيك-Mizoroki في التوليفات الخاصة (الشكل 2) 11-14.
الشكل 2. أمثلة من المركبات العضوية ذات الصلة صناعيا تنطوي على هيك عبر اقتران رد فعل المحفزة البلاديوم كخطوة رئيسية في التوليف الخاصة بهم.ghres.jpg "الهدف =" _blank "> اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.
على الرغم من التطورات الأخيرة قد زادت بشكل كبير من نشاط المواد الحفازة هيك 15-29، بروتوكول رد فعل نموذجي مع البروم أريل بمثابة ركائز لا يزال يتطلب درجات حرارة عالية التفاعل (140 درجة مئوية)، شحنات حافزا في حدود 1٪ مول وأوقات رد الفعل تصل إلى 24 ساعة. علاوة على ذلك، غالبا ما يتم الإبلاغ عن ظروف التفاعل تعديل، بما في ذلك درجة حرارة التفاعل، شحنات محفز، وقواعد، والمذيبات، والمواد المضافة، على سبيل المثال، مما يعني أن هذه البروتوكولات ونادرا ما تجد تطبيقها في التوليفات العضوية بسبب عدم وجود العموميات. وعلاوة على ذلك، فإن معظم المواد الحفازة تتطلب خطوات التفاعل متعددة لتخليق وبالتالي، هي وانخفاض الغلة تستغرق وقتا طويلا. بالإضافة إلى ذلك، غالبا ما تستخدم تقنيات خاملة والغلاف الجوي والمواد الأولية مكلفة الاستقرار الفقراء لإعدادها. وهذا يشير إلى ضرورة الجديدة والمحسنة، ورخيصة وسهلة الوصول إليها، قطاولة والأخضر لكن رد الفعل، والمحفزات هيك العامة المطبقة مع ارتفاع التسامح المجموعة الوظيفية التي تعمل بكفاءة وبشكل موثوق في شحنات حافزا منخفضة مع البروتوكولات المعمول رد الفعل العام.
أدخلت مؤخرا ثنائي كلورو مكرر (aminophosphine) مجمعات من البلاديوم سهلة الوصول إليها، ورخيصة ومستقرة الهواء ولكن نشطة للغاية محفزات CC عبر اقتران مع مجموعة وظيفية ممتازة التسامح 30-34، منها ثنائي كلورو {مكرر [1،1 '، 1' '- (phosphinetriyl) tripiperidine]} البلاديوم [(P (NC 5 H 10) 3) 2 المشتريات (الكلور) 2] (1) ثبت أن كفاءة عالية وموثوق بها، وتنوعا حافزا هيك تعمل بكفاءة عند 100 ° C 35 تم إعداد 1 كميا ضمن بضع دقائق فقط عن طريق العلاج من الايقاف THF من [المشتريات (الكلور) 2 (القد)] (القد = cycloocta-1 ،5-ديين) مع 1،1 '،'' 1 – (phosphinetriyl ) tripiperidine تحت جو الهواء عند 25 درجةC. 1،1 '،'' 1 – (phosphinetriyl) tripiperidine، وقد تحقق النظام يجند منها في خطوة واحدة عن طريق إضافة قطرة قطرة من وجود فائض من تأكسد لتبريد حلول ايثر من PCL 3. تكاليف الركيزة لإعداد 1،1 '،'' 1 – (phosphinetriyl) tripiperidine عن 1 غرام من البلاديوم السلائف هو أقل من 1 € (المقدرة من أسعار كتالوج المورد الكيميائية)، وبالتالي، ورخيصة جدا.
الرقم 3. تخليق ثنائي كلورو {مكرر [1،1 '،'' 1 – (phosphinetriyl) tripiperidine]} البلاديوم [(P (NC 5 H 10) 3) 2 المشتريات (الكلور) 2 [(1). اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .
وعلاوة على ذلك، على الرغم من الاشتراكيةmple والتوليف الرخيصة من 1 وأداء الحفاز ممتازة، إضافة حمض الهيدروكلوريك المائي (ظروف العمل متابعة)، يؤدي إلى تدهور حافزا السريع والكامل، يرافقه تشكيل فسفونات والملح piperidinium، وغير قابلة للذوبان والتحلل التي تحتوي على البلاديوم المنتجات، التي يتم فصلها بسهولة من المنتجات اقتران. هذه مسألة غالبا ما يتم تجاهلها، ولكن مهم جدا أن ينظر (من نقطة بيئية واقتصادية وجهة نظر) وهناك أهمية خاصة لإعداد صيدلي المركبات ذات الصلة.
Protocol
Representative Results
Discussion
ثنائي كلورو {مكرر [1،1 '،'' 1 – (phosphinetriyl) tripiperidine]} البلاديوم (1) هو الوصول إليها، والهواء مستقرة ونشطة للغاية حافزا هيك رخيصة جدا وسهلة مع ممتازة التسامح المجموعة الوظيفية التي تعمل بكفاءة في ظل رد فعل معتدل الظروف لإعطاء المنتجات اقتران نظيفة في عوائد عالية جدا. هو نشاط ممتازة الحفاز (وانطباق العام) من 1 نظرا لخصائص فريدة من aminophosphines: في حين أن الجزء الأكبر الفراغية فضلا عن قوة σ الجهات المانحة من aminophosphines هي في جوهرها نفس بالمقارنة مع نظائرها المستندة إلى الفوسفين، ومستويات مماثلة من تم العثور على النشاط للمجمعات من نوع [(P {(NC 5 H 10) 3 – ن (C 6 H 11) ن}) 2 المشتريات (الكلور) 2] (حيث n = 0-3؛ الشكل 3) في التفاعلات عبر اقتران حيث الآليات الجزيئية هي المنطوق. من ناحية أخرى، فإن عطوبطبيعة السندات PN في aminophosphines (حساسية تجاه البروتونات؛ في شكل الماء على سبيل المثال) توفر إمكانية السيطرة على نحو فعال في تشكيل النانوية البلاديوم: أعداد متزايدة من السندات PN في بروابط تباعا يخفف التدهور الناجم عن المياه وبالتالي تشكيل النانوية من المجمعات منها. وفقا لذلك، منذ النانوية البلاديوم هي الشكل النشط حفاز من 1 في رد فعل هيك 35، كما يتبين من حركية السيني على شكل 36، 37 أو تثبيط كفاءة الحفز بعد إضافة فائض كبير من الزئبق المعدني لمخاليط رد فعل من بروميد أريل، أولفين ومحفز، على سبيل المثال 38، وكذلك الكشف عن طريق تحليل مخاليط رد فعل هيك المثالية ردود الفعل عبر اقتران عن طريق المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) مجهزة التشتت الطاقة الأشعة السينية (EDX) analysator 35، إحلال 1 ، 1 '،'' 1 – (phosphinetriيل) tripiperidine من قبل 1،1 '- (cyclohexylphosphinediyl) dipiperidine)، 1 – (dicyclohexylphosphinyl) تأكسد) أو tricyclohexylphosphine، مما يزيد تباعا استقرار معقدة، وبالتالي، يؤخر (التي يسببها الماء) تشكيل النانوية منها. ونتيجة لذلك، في حين ثنائي كلورو مكرر (1 – (dicyclohexylphosphinyl) تأكسد) البلاديوم، هو الحافز الاختيار في رد فعل هيك أجريت في 140 ° C، تم الحصول على أعلى نشاط الحفاز لثنائي كلورو {مكرر [1،1 '، 1 '' – (phosphinetriyl) tripiperidine]} البلاديوم [(P (NC 5 H 10) 3) 2 المشتريات (الكلور) 2] (1) عند 100 درجة مئوية، وأقل تعقيدا مستقرة ضمن هذه السلسلة.
الرقم 5. تأثير تكوين يجند من ثنائي كلورو {مكررا (aminophosphine)} بالladium مع الصيغة العامة من [(P {(NC 5 H 10) 3 – ن (C 6 H 11) ن}) 2 المشتريات (الكلور) 2] (حيث n = 0-2) على استقرار معقدة، وبالتالي، على سهولة (التي يسببها الماء) تشكيل جسيمات متناهية الصغر، وبالتالي، أداء الحفاز في إطار خفيف ظروف التفاعل في هيك رد فعل عبر اقتران. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.
على الرغم من أن التوليفات وصفها أعلاه، وكذلك البروتوكولات رد فعل هيك هي على التوالي إلى الأمام، بعض الإجراءات المشتركة المشاكل هي: (أ) التأكد من أن بروميد tetrabutylammonium يتم شراؤها حديثا أو تخزينها بشكل صحيح (tetrabutylammonium بروميد هو استرطابي)، (ب) تأكد من أن يتم استخدام المذيبات الجافة لتخليق يجند عندما تم إعداد كميات صغيرة من يجند، (ج) تأكد من أن 1 هوإما طازجة أو تخزينها تحت جو خامل، (د) التأكد من أن NMP أو DMF يتم شراؤها حديثا، (ه) التأكد من أن المواد الكيميائية إما المشتراة حديثا أو تخزينها بشكل صحيح، (و) فرن جافة وباردة كل الأواني الزجاجية تحت فراغ.
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ومن المسلم به الدعم المالي من جامعة زيورخ للعلوم التطبيقية وكذلك مؤسسة العلوم الوطنية السويسرية (SNSF).
Materials
| Phosphorous trichloride | Sigma-Aldrich | 157791 | ReagentPlus, 99% |
| Piperidine | Sigma-Aldrich | 104094 | ReagentPlus, 99% |
| Dichloro(1,5-cyclooctadiene)palladium(II) | Sigma-Aldrich | 275891 | 99% |
| Styrene | Sigma-Aldrich | S4972 | ReagentPlus, contains 4-tert-butylcatechol as stabilizer, ≥99% |
| 1-Bromo-4-phenoxybenzene | Sigma-Aldrich | B65209 | 99% |
| Tetrabutylammonium bromide | Acros Organics | 185680025 | 99+% |
| Potassium carbonate | Sigma-Aldrich | 347825 | Reagent grade, ≥98%, powder, -325 mesh |
| Silica gel | Merck | 107734 | Silica gel 60 (0.063-0.2mm), for column chromatoraphy |
| Diethyl ether | Sigma-Aldrich | 673811 | Anhydrous, ACS reagent, ≥99.0%, contains BHT as inhibitor |
| Tetrahydrofuran (THF) | Sigma-Aldrich | 186562 | anhydrous, contains 250 ppm BHT as inhibitor, ≥99.9% |
| Pentane | Sigma-Aldrich | 158941 | reagent grade, 98% |
| N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) | Sigma-Aldrich | M79603 | ReagentPlus, 99% |
References
- Heck, R. F., Katritzky, A. R., Meth-Cohn, O., Rees, C. W. . Palladium Reagents in Organic Syntheses. Volume 2. , (1985).
- Heck, R. F., Trost, B. M., Fleming, I. Chapter 4.3, Vinyl Substitution with Organopalladium Intermediates. Comprehensive Organic Synthesis. 4, 833 (1991).
- Malleron, J. -. L., Fiaud, J. -. C., Legros, J. -. Y. . Handbook of Palladium-Catalysed Organic Reactions. , (1997).
- Reetz, M. T., Davies, S. G., Murahashi, S. I. . Transition Metal Catalysed Reactions. , (1999).
- Link, J. T., Overman, L. E., Diederich, F., Stang, P. J. Chapter 6. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. , (1998).
- Bräse, S., de Meijere, A., Diederich, F., Stang, P. J. Chapter 3.6. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions. , (1998).
- Nicolaou, K. C., Sorensen, E. J. Chapter 31. Classics in Total Synthesis. , (1996).
- de Vries, R. A., Vosejpka, P. C., Ash, M. L., Herkes, F. E., Dekker, M. Chapter 37. Catalysis of Organic Reactions. , (1998).
- Tietze, L. F., Kettschau, G., Heuschert, U., Nordmann, G. Highly Efficient Synthesis of Linear Pyrrole Oligomers by Twofold Heck Reactions. Chem. Eur. J. 7, 368-373 (2001).
- Brase, S., Negishi, E., et al. Chapters IV.1, IV2.1, IV.2.2, and IV.2.3. Handbook of Organopalladium Chemistry for Organic Synthesis. , 1123-1315 (2002).
- Danishefsky, S. J., et al. Total Synthesis of Baccatin III and Taxol. J. Am. Chem. Soc. 118, 2843-2859 (1996).
- Higgs, G. . Chem Ind. 827, (1997).
- Baumeister, P., Blaser, H. U., Baiker, A., Prins, R., et al. . Heterogeneous catalysis and fine chemicals. , (1997).
- Schrock, A. K. Polyorganosiloxane-bridged bisbenzocyclobutene monomers. US patent. , (1989).
- Amatore, C., Carre, E., Jutand, A. Evidence for the Ligation of Palladium(0) Complexes by Acetate Ions: Consequences on the Mechanism of Their Oxidative Addition with Phenyl Iodide and PhPd(OAc)(PPh3)2 as Intermediate in the Heck Reaction. Organometallics. 14, 5605-5614 (1995).
- Fauvarque, J. F., Pflüger, F., Troupel, M. Kinetics of oxidative addition of zerovalent palladium to aromatic iodides. J. Organomet. Chem. 208, 419-427 (1981).
- de Vries, G. J. A unifying mechanism for all high-temperature Heck reactions. The role of palladium colloids and anionic species. Dalton Trans. , 421-429 (2006).
- Ohff, M., Ohff, A., van der Boom, A. M. E., Milstein, D. Highly Active Pd(II) PCP-Type Catalysts for the Heck Reaction. J. Am. Chem. Soc. 119, 11687-11688 (1997).
- Morales-Morales, D., Redon, R., Yung, C., Jensen, C. M. High yield olefination of a wide scope of aryl chlorides catalyzed by the phosphinito palladium PCP pincer complex: PdCl{C6H3(OPPri2)2-2,6}]. . Chem. Commun. , 1619-1620 (2000).
- Peris, E., Loch, J. A., Mata, J., Crabtree, R. H. A Pd complex of a tridentate pincer CNC bis-carbene ligand as a robust homogenous Heck catalyst. Chem. Commun. , 201-202 (2001).
- Herrmann, W. A., Böhm, V. P. W., Gstöttmayr, C. W. K., Grosche, M., Reisinger, C. -. P., Weskamp, T. Synthesis, structure and catalytic application of palladium(II) complexes bearing N-heterocyclic carbenes and phosphines. J. Organomet. Chem. , 617-628 (2001).
- Benito-Garagorri, D., Bocokic, V., Mereiter, K., Kirchner, K. A Modular Approach to Achiral and Chiral Nickel(II), Palladium(II), and Platinum(II) PCP Pincer Complexes Based on Diaminobenzenes. Organometallics. 25, 3817-3823 (2006).
- Miyazaki, F., Yamaguchi, K., Shibasaki, M. The synthesis of a new palladacycle catalyst. Development of a high performance catalyst for Heck reactions. Tetrahedron Lett. 40, 7379-7383 (1999).
- Eberhard, M. R. Insights into the Heck Reaction with PCP Pincer Palladium(II) Complexes. Org. Lett. , 2125-2128 (2004).
- Bolliger, J. L., Blacque, O., Frech, C. M. Short, facile, and high-yielding synthesis of extremely efficient pincer-type Suzuki catalysts bearing aminophosphine substituents. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 6514-6517 (2007).
- Bolliger, J. L., Frech, C. M. Rationally designed pincer-type Heck catalysts bearing aminophosphine substituents: PdIV intermediates and palladium nanoparticles. Chem. Eur. J. 14, 7969-7977 (2008).
- . For a computational study about the thermal accessibility of PdII/PdIV cycles in the Heck reaction, catalyzed by pincer-type catalysts, see Blacque, O., Frech, C. M. Pincer-type Heck Catalysts and Mechanisms Based on PdIV Intermediates – A Computational Study. Chem. Eur. J. 16, 1521-1531 (2010).
- Vicente, J., Arcas, A., Julia-Hernandez, F., Bautista, D. For the synthesis and separation of the first pincer-type PdIV complex, see. Chem. Commun. 46, 7253-7255 (2010).
- Bolliger, J. L., Frech, C. M. Dichloro-Bis(aminophosphine) Complexes of Palladium – Highly Convenient, Reliable and Extremely Active Suzuki Catalysts with outstanding functional group tolerance. Chem. Eur. J. 16, 4075-4081 (2010).
- Bolliger, J. L., Frech, C. M. Dichloro{bis[1-(dicyclohexylphosphanyl)piperidine]}palladium – A Highly Effective and Extremely Versatile Palladium-based Negishi Catalyst, that Efficiently and Reliably Operates at Low Catalyst Loadings. Chem. Eur. J. 16, 11072-11081 (2010).
- Gerber, R., Oberholzer, M., Frech, C. M. Cyanation of aryl bromides with K4[Fe(CN)6] catalyzed by dichloro{bis[1-(dicyclohexyl-phosphanyl)-piperidine]}palladium – a molecular source of nanoparticles. Reactions involved in catalyst deactivation processes. Chem. Eur. J. 18, 2978-2986 (2012).
- Bolliger, J. L., Oberholzer, M., Frech, C. M. Access to 2-aminopyridines – compounds of great biological and chemical significance. Adv. Synth. Catal. 353, 945-954 (2011).
- Oberholzer, M., Gerber, R., Frech, C. M. Mizoroki-Heck reactions catalyzed by dichloro{bis[1-(dicyclohexylphosphanyl)piperidine]}palladium. Palladium nanoparticle formation promoted by (water induced) ligand degradation. Adv. Synth. Catal. 354, 627-641 (2012).
- Oberholzer, M., Frech, C. M. Mizoroki-Heck Reactions Catalyzed by Palladium Dichloro-bis(aminophosphine) Complexes Under Mild Reaction Conditions. The Importance of Ligand Composition on the Catalytic Activity. Green Chem. 15, 1678-1686 (2013).
- Watzky, M. A., Finke, R. G. Transition Metal Nanocluster Formation Kinetic and Mechanistic Studies. A New Mechanism When Hydrogen Is the Reductant: Slow, Continuous Nucleation and Fast Autocatalytic Surface Growth. J. Am. Chem. Soc. 119, 10382-10400 (1997).
- Widegren, J. A., Bennett, M. A., Finke, R. G. Is It Homogeneous or Heterogeneous Catalysis? Identification of Bulk Ruthenium Metal as the True Catalyst in Benzene Hydrogenations Starting with the Monometallic Precursor, Ru(II)(η6-C6Me6)(OAc)2, Plus Kinetic Characterization of the Heterogeneous Nucleation, Then Autocatalytic Surface-Growth Mechanism of Metal Film Formation. 125, 10301-10310 (2003).
- Widegren, J. A., Finke, R. G. A review of the problem of distinguishing true homogeneous catalysis from soluble or other metal-particle heterogeneous catalysis under reducing conditions. J. Mol. Catal. A. 198, 317-341 (2003).
