Dichloro {bis [1,1 ', 1'' – (phosphinetriyl) tripiperidine]} palladium [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1) est un air accessible, pas cher et facile catalyseur de Heck stable, mais hautement actif avec une excellente tolérance de groupe fonctionnel qui fonctionne efficacement dans des conditions douces de réaction pour donner les produits de couplage avec des rendements très élevés.
Dichloro-bis (aminophosphine) des complexes de palladium de formule générale de [({P (NC 5 H 10) 3 – n (C 6 H 11), n}) 2 Pd (Cl) 2] (où n = 0-2 ), appartiennent à une nouvelle famille de facile d'accès, pas cher, et l'air stable, mais CC très actif et universellement applicable catalyseurs de couplage croisé avec une excellente tolérance de groupe fonctionnel. Dichloro {bis [1,1 ', 1'' – (phosphinetriyl) tripiperidine]} palladium [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1), le complexe moins stable à l'intérieur de cette série vers protons, par exemple sous la forme d'eau, permet une formation de nanoparticules allégé et donc, s'est avéré être un catalyseur de Heck le plus actif au sein de cette série à 100 ° C et est un exemple très rare d'un système catalyseur efficace et polyvalent qui fonctionne de manière efficace sous une légère des conditions de réaction. Rapide et complète cla dégradation des atalyst dans des conditions de traitement conclusif dans les phosphonates, les sels de pipéridinium, et d'autres produits de décomposition contenant du palladium assurer une séparation facile des produits de couplage de catalyseur et de ligands. La synthèse facile, pas cher et rapide de 1,1 ', 1 "- (phosphinetriyl) tripiperidine et 1 respectivement, l'utilisation simple et pratique ainsi que son excellente performance catalytique dans la réaction de Heck à 100 ° C font 1 à l'un des catalyseurs de Heck les plus attrayants et les plus écologiques disponibles.
Nous fournissons ici les protocoles visualisées pour le ligand et des synthèses de catalyseur ainsi que le protocole de réaction pour des réactions de Heck réalisée à l'échelle de 10 mmoles à 100 ° C et montrent que ce catalyseur est approprié pour son utilisation dans des synthèses organiques.
Réactions de couplage croisé catalysé au palladium CC, qui ont été reconnues par l'attribution du prix Nobel de chimie en Décembre 2010, appartiennent aujourd'hui à un outil indispensable pour la synthèse de molécules organiques complexes dans tous les domaines de recherche et des secteurs industriels axée sur la cible. La réaction de Mizoroki-Heck, par exemple, permet le couplage d'oléfines avec des halogénures d'aryle en présence d'une base et est actuellement la méthode la plus populaire pour la préparation des vinylbenzènes (figure 1). La réaction de Heck a été démontré à trouver une utilité à la fois large, synthèses totales de produits naturels dans les milieux universitaires et de synthèse dans l'industrie agrochimique 1-10 et pharmaceutiques.
Figure 1. Heck générale réaction de couplage croisé entre un bromure d'aryle et d'une oléfine. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Taxol, un inhibiteur mitotique utilisé dans la chimiothérapie du cancer, Singulair, un médicament contre l'asthme et le prosulfuron herbicide ainsi que Cyclotene, un monomère de résines électroniques de haute performance sont des exemples qui ont été préparés avec succès, y compris une étape de couplage croisé Heck-Mizoroki dans leurs synthèses (Figure 2) de 11 à 14.
Figure 2. Des exemples de composés organiques pertinents pour l'industrie impliquant une réaction de Heck de couplage croisé catalysé au palladium comme étape clé dans leur synthèse.ghres.jpg "target =" _blank "> Cliquez ici pour agrandir l'image.
Bien que des développements récents ont considérablement augmenté l'activité de Heck catalyseurs 15 à 29, un protocole typique de réaction avec des bromures d'aryle en tant que substrats nécessite encore des températures de réaction élevées (140 ° C), les charges de catalyseur dans l'intervalle de 1% en moles et des temps de réaction allant jusqu'à à 24 h. En outre, les conditions de réaction modifiés, y compris la température de réaction, les charges de catalyseur, des bases, des solvants, et des additifs, par exemple, sont souvent rapportées, ce qui implique que ces protocoles trouveront leur application rarement dans les synthèses organiques en raison du manque de généralité. En outre, la plupart des catalyseurs nécessitent de multiples étapes de réaction pour la synthèse et, par conséquent, prennent beaucoup de temps et à faible rendement. En outre, les techniques à atmosphère inerte et matières premières coûteuses de mauvaise stabilité sont souvent utilisés pour leur préparation. Il s'agit de la nécessité d'une nouvelle et améliorée, pas cher et facilement accessible, stable et verts mais réactifs et catalyseurs générales de Heck applicables avec une tolérance de groupe fonctionnel de haut qui fonctionne de manière efficace et fiable à des charges faibles de catalyseur avec les protocoles généraux de réaction applicables.
Dichloro-bis (aminophosphine) complexes de palladium ont été récemment introduits comme simples accessibles, bon marché et de l'air stable mais très actifs catalyseurs CC couplage croisé avec un excellent groupe de tolérance fonctionnelle 30-34, dont dichloro {bis [1,1 ', 1' »- (phosphinetriyl) tripiperidine]} palladium [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1) s'est avéré être un catalyseur de Heck est performant, fiable et polyvalent qui fonctionne de manière efficace à 100 ° C 35. 1 a été quantitativement préparé en seulement quelques minutes par traitement de suspensions THF de [Pd (Cl) 2 (COD)] (morue = cycloocta-1 ,5-diène) avec le 1,1 ', 1'' – (phosphinetriyl ) tripiperidine sous atmosphère d'air à 25 °C. 1,1 ', 1'' – (phosphinetriyl) tripiperidine, le système de ligand respectif a été réalisé en une seule étape par l'addition goutte à goutte d'un excès de pipéridine à refroidir les solutions d'éther de diéthyle de PCl 3. Les coûts de substrat pour la préparation de 1,1 ', 1'' – (phosphinetriyl) tripiperidine pour 1 g de précurseur de palladium est inférieur à 1 € (estimés à partir des prix de catalogue d'un fournisseur de produits chimiques) et, par conséquent, pas cher.
Figure 3. Synthèse de dichloro {bis [1,1 ', 1'' – (phosphinetriyl) tripiperidine]} palladium [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1). Cliquez ici pour agrandir l'image .
En outre, malgré le simple et la synthèse pas cher de 1 et de son excellente performance catalytique, l'addition d'acide chlorhydrique aqueux (conditions de traitement conclusif), conduit à une dégradation rapide du catalyseur et complet, accompagné par la formation d'un phosphonate, un sel de pipéridinium, et insoluble décomposition contenant du palladium produits, qui sont facilement séparés des produits de couplage. C'est une question souvent ignorée, mais très important à prendre en considération (à partir de points écologiques et économiques de vue) et revêt une importance particulière pour la préparation de composés pertinents en pharmacie.
Dichloro {bis [1,1 ', 1'' – (phosphinetriyl) tripiperidine]} palladium (1) est un catalyseur de Heck très pas cher et facilement accessible air stable et très actif avec une excellente tolérance de groupe fonctionnel qui fonctionne efficacement sous légère réaction conditions pour donner les produits de couplage proprement avec des rendements très élevés. L'excellente activité catalytique (et de l'applicabilité générale) de 1 est en raison des propriétés uniques des aminophosphines: tandis que l'encombrement stérique, ainsi que la force σ donneur d'aminophosphines est essentiellement le même, par rapport à leurs analogues à base de phosphine, des niveaux comparables d' activité n'a été trouvée pour les complexes de Type [(P {(NC 5 H 10) 3 – n (C 6 H 11), n}) 2 Pd (Cl) 2] (où n = 0-3; Figure 3) dans des réactions de couplage croisé, où des mécanismes moléculaires sont opérationnels. D'autre part, la labilecaractère d'obligations PN dans aminophosphines (sensibilité à protons, soit sous forme d'eau par exemple) offre la possibilité de contrôler efficacement la formation de nanoparticules de palladium: l'augmentation du nombre de liaisons PN dans les ligands facilite successivement leur dégradation due à l'eau et par conséquent la formation de nanoparticules à partir des complexes respectifs. En conséquence, étant donné que des nanoparticules de palladium sont la forme catalytiquement active de 1 dans la réaction de Heck 35, comme indiqué par la cinétique sigmoïde en forme de 36, 37 ou l'inhibition efficace de la catalyse, après addition d'un large excès de mercure métallique à des mélanges de réaction de bromure aryle, oléfine et du catalyseur, par exemple 38, ainsi que leur détection par l'analyse des mélanges réactionnels de Heck exemple de réactions de couplage croisé par une microscopie électronique à transmission (TEM) équipé d'un rayon X de dispersion d'énergie (EDX) analysator 35, la substitution d'une , 1 ', 1'' – (phosphinetriyle) tripiperidine par le 1,1 '- (cyclohexylphosphinediyl) dipipéridine), 1 – (dicyclohexylphosphinyl) pipéridine) ou la tricyclohexylphosphine, ce qui augmente successivement la stabilité du complexe et, par conséquent, retarde la formation (due à l'eau) de nanoparticules de celles-ci. En conséquence, tandis que le dichloro-bis (1 – (dicyclohexylphosphinyl) pipéridine) palladium, est le catalyseur de choix dans la réaction de Heck effectué à 140 ° C, l'activité catalytique la plus élevée a été obtenue pour dichloro {bis [1,1 ', 1 '' – (phosphinetriyl) tripiperidine]} palladium [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1) à 100 ° C, le complexe moins stable à l'intérieur de cette série.
Figure 5. L'effet de la composition du ligand de dichloro {bis (aminophosphine)} copainladium avec la formule générale [({P (NC 5 H 10) 3 – n (C 6 H 11), n}) 2 Pd (Cl) 2] (où n = 0-2) sur la stabilité du complexe et, par conséquent, sur la facilité d'(due à l'eau) la formation des nanoparticules et par conséquent, leur rendement catalytique sous légère conditions de réaction dans la réaction de Heck couplage croisé. Cliquez ici pour agrandir l'image.
Même si les synthèses décrites ci-dessus ainsi que les protocoles de réaction de Heck sont simples, certaines des procédures de dépannage courantes sont: (a) s'assurer que le bromure de tétrabutylammonium est nouvellement acheté ou bien stocké (bromure de tétrabutylammonium est hygroscopique), (b) assurez-vous que les solvants secs sont utilisés pour la synthèse de ligand lorsque de petites quantités de ligand ont été préparés, (c) faire en sorte que 1 estsoit fraîchement préparé ou entreposé dans une atmosphère inerte, (d) veiller à ce que le NMP ou DMF sont nouvellement acheté, (e) de s'assurer que les produits chimiques sont soit nouvellement achetés ou stockés correctement, (f) séchage au four toute la verrerie et frais sous vide.
The authors have nothing to disclose.
Le soutien financier de l'Université de Zurich de sciences appliquées ainsi que le Fonds national suisse (FNS) est reconnu.
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% |