תגובות חוצה צימוד Mizoroki-לעזאזל האיצו ידי dichloro {bis [1,1 ', 1'' - tripiperidine (phosphinetriyl)]} פלדיום בתנאי תגובה מתון
Summary
Dichloro {bis [1,1 ', 1'' – tripiperidine (phosphinetriyl)]} פלדיום [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1) הוא אוויר נגיש, זול, וקל זרז לעזאזל יציב, אבל מאוד פעיל עם סובלנות קבוצה פונקציונלית מצוינת שיעילות פועלת בתנאי תגובה מתונים לתת מוצרי הצימוד בתשואות גבוהות מאוד.
Abstract
Dichloro-bis מתחמים (aminophosphine) של פלדיום עם הנוסחה הכללית של [(P {(NC 5 H 10) 3 – n (C 6 H 11) n}) 2 Pd (Cl) 2] (כאשר n = 0-2 ), שייכים למשפחה חדשה של קל ונגיש, זול מאוד, ואוויר יציב, אבל זרזי צימוד צולב CC מאוד פעיל והישים באופן אוניברסלי עם סובלנות קבוצה פונקציונלית מעולה. Dichloro {bis [1,1 ', 1'' – tripiperidine (phosphinetriyl)]} פלדיום [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1), מורכב יציבים לפחות בתוך סדרה זו כלפי פרוטונים; למשל בצורה של מים, מאפשרת היווצרות nanoparticle הקלה ולכן, הוכיחה להיות הזרז לעזאזל הפעיל ביותר בסדרה זו ב 100 מעלות צלזיוס והיא דוגמא נדירה מאוד של מערכת זרז יעילה ותכליתית שיעילות פועלת במסגרת קלה תנאי תגובה. ג המהיר ומלאהשפלה atalyst בתנאי עבודה עד לפוספטים, מלחי piperidinium ומוצרי פירוק אחרים, המכיל פלדיום להבטיח הפרדה קלה של מוצרי צימוד מהזרז וליגנד. הסינתזה הקלילה, זולה ומהירה של 1,1 ', 1 "- tripiperidine (phosphinetriyl) ו1 בהתאמה, את השימוש הפשוט ונוח, כמו גם ביצועים קטליטי שלה מעולים בתגובה לעזאזל ב 100 מעלות צלזיוס לעשות 1 לאחד הזרזים לעזאזל האטרקטיביים והירוקים ביותר.
אנו מספקים כאן את הפרוטוקולים דמיינו ליגנד וסינתזות זרז כמו גם את פרוטוקול התגובה לתגובות לעזאזל שבוצעו בקנה מידת 10 מילימול ב 100 מעלות צלזיוס ולהראות כי זרז זה הוא מתאים לשימוש שלה בסינתזות אורגניות.
Introduction
תגובות-זרז פלדיום CC צימוד צולב, שהוכרו על ידי הפרס של פרס נובל בכימיה בחודש דצמבר 2010, כיום שייכות לכלי הכרחי לסינתזת יעד אוריינטציה של מולקולות אורגניות מורכבות בכל תחומי המחקר והמגזרים תעשייתיים. תגובת Mizoroki-לעזאזל לדוגמא, מאפשרת צימוד של אולפינים עם הלידים aryl בנוכחות בסיס והיא כיום השיטה הפופולרית ביותר להכנת vinylbenzenes (איור 1). התגובה לעזאזל הודגמה למצוא כלי רחב בשניהם, סינתזות כוללת של מוצרים טבעיים באקדמיה ובסינתזה בתרופות ובתעשיית האגרוכימיה 1-10.
איור 1. תגובת צימוד הצולב לעזאזל כלליים בין רומיד aryl וolefin. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
טקסול, מעכב mitotic בשימוש בכימותרפיה לסרטן, סינגולייר, תרופת אסתמה וprosulfuron קוטל העשבים כמו גם Cyclotene, מונומר לרפים אלקטרוניים ביצועים גבוהים הם דוגמאות שיושמו בהצלחה, כולל שלב צימוד צולב לעזאזל-Mizoroki בסינתזות שלהם (איור 2) 11-14.
איור 2. דוגמאות של תרכובות אורגניות רלוונטיות תעשייתי מעורבים תגובת צימוד צולב-זרז פלדיום לעזאזל כצעד מפתח בסינתזה שלהם.ghres.jpg "target =" _blank "> לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
למרות ההתפתחויות האחרונות במידה ניכרת הגדילו את הפעילות של הק זרזי 15-29, פרוטוקול תגובה טיפוסי עם קלישאות aryl כמו מצעים עדיין דורש טמפרטורות גבוהות תגובה (140 מעלות צלזיוס), העמסות זרז בטווח של 1% mol וזמני תגובה של עד ל24 שעות. יתר על כן, תנאי תגובה שונה, כולל טמפרטורת התגובה, העמסות זרז, בסיסים, ממסים ותוספים, למשל במקרים רבים דיווחו, רומזים כי הפרוטוקולים הללו יהיו נדירים למצוא את יישומם בסינתזות אורגניות בשל חוסר הכלליות. יתר על כן, רוב הזרזים לדרוש צעדי תגובה מרובים לסינתזה ומכאן שלהם, הם ונמוכים מניב זמן רב. בנוסף, טכניקות אינרטי-אווירה וחומרי המוצא יקרים של יציבות עניות משמשים לעתים קרובות להכנה שלהם. זה מתייחס לצורך של חדש ומשופר, זול וקל נגיש, שלשולחן וזרזים לעזאזל ישימים ירוקים, אבל תגובתי וכללית עם סובלנות קבוצה פונקציונלית גבוהה, הפועלת ביעילות ובאמינות בבית מתאם זרז נמוך עם פרוטוקולי תגובה ישימים בכלל.
Dichloro-bis מתחמים (aminophosphine) של פלדיום הוכנסו לאחרונה כזרזי צימוד צולב CC נגישים, זולים ואוויר יציב אך פעילים מאוד קלים עם סובלנות קבוצה פונקציונלית מעולה 30-34, מתוכם dichloro {bis [1,1 ', 1' '- Tripiperidine (phosphinetriyl) פלדיום]} [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1) הוכיח להיות זרז לעזאזל יעיל ביותר, אמין, ותכליתי שפועל ביעילות 100 ° C . 35 1 הוכן כמותית בתוך דקות ספורות בלבד על ידי טיפול של מתלי THF של [פ"ד (Cl) 2 (בקלה)] (בקלה = cycloocta-1 ,5-diene) עם 1,1 ', 1'' – (phosphinetriyl tripiperidine) תחת אווירת אוויר ב25 °ג 1,1 ', 1'' – tripiperidine (phosphinetriyl), המערכת ליגנד המתאימה הושגה בשלב אחד על ידי תוספת dropwise של עודף piperidine למקורר פתרונות אתר diethyl של PCL 3. עלויות המצע להכנת 1,1 ', 1'' – tripiperidine (phosphinetriyl) עבור 1 גרם של מבשר פלדיום היא פחות מ 1 € (משוער ממחירי הקטלוג של הספק כימי), ולכן, זולה מאוד.
איור 3. סינתזה של dichloro {bis [1,1 ', 1'' – tripiperidine (phosphinetriyl)]} פלדיום [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1). לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר .
יתר על כן, למרות simple וסינתזה זולה של 1 וביצועים קטליטי שלה מעולים, התוספת של חומצה הידרוכלורית מימית (תנאי עבודה-up), להוביל להידרדרות זרז מהירה ומלאה, בליווי היווצרות פוספונאט, מלח piperidinium, ופירוק המכיל פלדיום מסיס מוצרים, אשר בקלות מופרדות ממוצרי הצימוד. זוהי סוגיה לעתים קרובות התעלמה, אבל חשוב מאוד כדי להיחשב (מנקודות אקולוגיות וכלכליות של השקפה) והוא בעל חשיבות מיוחדת להכנת תרכובות רלוונטיות pharmaceutically.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dichloro {bis [1,1 ', 1'' – tripiperidine (phosphinetriyl)]} פלדיום (1) הוא זרז זול מאוד וקל נגיש, אוויר יציב ופעיל מאוד לעזאזל עם סובלנות קבוצה פונקציונלית מצוינת שיעילות פועלת במסגרת תגובה מתונה תנאים לתת את מוצרי צימוד בצורה נקיה בתשואות גבוהות מאוד. הפעילות מצוינת קטליטי (והתחולה כללית) של 1 נובעת מהמאפיינים הייחודיים של aminophosphines: בעוד בתפזורת סטרית, כמו גם את כוח σ התורם של aminophosphines הוא למעשה זהה בהשוואה למקבילים מבוסס phosphine שלהם, הרמות דומות של פעילות נמצאו לקומפלקסים של [סוג (P {(NC 5 H 10 3) – n (C 6 H 11) n}) 2 Pd (Cl) 2] (כאשר n = 0-3; איור 3) בתגובות צימוד הצולב שבו מנגנונים מולקולריים הם אופרטיביים. מצד השני, יציבאופיו של אג"ח PN בaminophosphines (רגישות כלפי פרוטונים; בצורה של דוגמא מים) מציע את האפשרות לשלוט ביעילות היווצרותם של חלקיקי פלדיום: מספר הולך וגדל של אגרות חוב PN בligands רציפות מקל השפלה מושרה במים שלהם וכתוצאה מכך היווצרות של חלקיקים מהמתחמים, בהתאמה. בהתאם לכך, מאז פלדיום חלקיקים הם הצורה הפעילה catalytically של 1 בתגובה לעזאזל 35, כפי שצוין על ידי קינטיקה בצורת sigmoidal 36, 37 או העיכוב יעיל של קטליזה לאחר תוספת של עודף גדול של כספית מתכתית לתערובות תגובה במתיל aryl, olefin וזרז, למשל 38, כמו גם זיהוי שלהם על ידי ניתוח של תערובות תגובה של תגובות צימוד צולב לעזאזל למופת על ידי מיקרוסקופית אלקטרונים הילוכים (TEM) מצוידים בקרן ה-X נפיצה אנרגיה (edx) analysator 35, החלפה של 1 , 1 ', 1'' – (phosphinetriי.ל.) tripiperidine ידי 1,1 '- dipiperidine (cyclohexylphosphinediyl)), 1 – piperidine (dicyclohexylphosphinyl)) או tricyclohexylphosphine, אשר ברציפות מגדיל את היציבות המורכבת ולכן, מעכב את היווצרות (מושרה במים) של חלקיקים ממנו. כתוצאה מכך, בעוד dichloro-BIS (1 – piperidine (dicyclohexylphosphinyl)) פלדיום, הוא הזרז של בחירה בתגובה לעזאזל שבוצעה ב140 מעלות צלזיוס, הפעילות קטליטית הגבוהה ביותר הושגה עבור dichloro {bis [1,1 ', 1 '' – פלדיום} tripiperidine (phosphinetriyl)] [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1) בשעה 100 ° C, המורכבת היציב לפחות בסדרה זו.
איור 5. ההשפעה של הרכב יגנד של dichloro {bis (aminophosphine)} חברladium עם הנוסחה הכללית של [(P {(NC 5 H 10) 3 – n (C 6 H 11) n}) 2 Pd (Cl) 2] (כאשר n = 0-2) על היציבות המורכבת, ולכן, על הקלות של (מושרה במים) היווצרות nanoparticle ולכן, הביצועים הקטליטית שלהם תחת קל תנאי תגובה בתגובת הצימוד צולב לעזאזל. לחצו כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
למרות הסינתזות שתוארו לעיל, כמו גם פרוטוקולי התגובה לעזאזל הן ישר קדימה, חלק מהליכי פתרון הבעיות הנפוצים הם: (א) לוודא כי ברומיד tetrabutylammonium נרכש זה עתה או שצריך לאחסן (tetrabutylammonium רומיד הוא hygroscopic), (ב) לוודא שממסים יבשים משמשים לסינתזת יגנד כאשר כמויות קטנות של ליגנד הוכנו, (ג) לוודא כי 1 הואאו שהוכנו או מאוחסן תחת אווירת אינרטי טריים, (ד) לוודא כי תמ"א או DMF נרכשים חדש, (ה) לוודא כי הכימיקלים הם או שנרכשו או מאוחסנים כראוי חדשים, (ו) בתנור היבש כל כלי הזכוכית ומגניב תחת ואקום.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
תמיכה כספית על ידי אוניברסיטת ציריך של יישומי למדעים, כמו גם את הקרן השוויצרית הלאומית למדע (SNSF) הוא הודה.
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).
