Palladio<em> N</em> Complessi di Carbene eterocicliche: Sintesi dei sali di benzimidazolium e attività catalitica in reazioni di formazione di legame di carbonio-carbonio
Summary
Sono stati presentati protocolli dettagliati e generalizzati per la sintesi e la successiva depurazione di quattro complessi di palladio N- heterocyclic carbene da sali benzimidazolium. I complessi sono stati testati per l'attività catalitica nell'arilazione e nelle reazioni di Suzuki-Miyaura. Per ogni reazione studiata, almeno uno dei quattro complessi catalizzò con successo la reazione.
Abstract
Sono stati presentati protocolli dettagliati e generalizzati per la sintesi e la successiva depurazione di quattro complessi di palladio N- heterocyclic carbene da sali benzimidazolium. Sono inoltre presentati protocolli dettagliati e generalizzati per verificare l'attività catalitica di tali complessi nell'arilazione e nelle reazioni di accoppiamento con Suzuki-Miyaura. I risultati rappresentativi sono mostrati per l'attività catalitica dei quattro complessi nell'arilazione e nelle reazioni di tipo Suzuki-Miyaura. Per ciascuna delle reazioni indagate, almeno uno dei quattro complessi catalizzò con successo la reazione, qualificandoli come promettenti candidati per la catalisi di molte reazioni di carbonio-legame di carbonio. I protocolli presentati sono abbastanza generali da adattarsi per la sintesi, la purificazione e l'attività catalitica dei nuovi complessi di palladio N- heterococlico di carene.
Introduction
I carbenes N -heterociclici (NHCs) hanno attirato molta attenzione, in particolare per la loro capacità di catalizzare diverse reazioni importanti come la metatesi, la creazione di furano, la polimerizzazione, l'idrosililazione, l'idrogenazione, l'aratura, il giunto a croce Suzuki-Miyaura e l'accoppiamento a croce Mizoroki-Heck 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 . I NHCs possono essere accoppiati con metalli; Tali complessi di metallo-NHC sono stati ampiamente utilizzati nelle reazioni catalitiche in fase di transizione come legami ausiliari e organocatalizzatori 12 , 13 , 14 , </Sup> 15 , 16 . Generalmente, sono straordinariamente stabili contro l'aria, l'umidità e il calore come conseguenza delle energie di dissociazione elevate delle legame di coordinamento del metallo-carbonio 17 .
Qui, i protocolli per la sintesi precedentemente mostrato e purificazione di quattro sali (composti benzimidazolio 1 – 4) e loro complessi di palladio NHC (composti 5 – 8, rispettivamente) sono dettagliate 18. I sali ei complessi sono stati precedentemente caratterizzati utilizzando varie tecniche 18 . Poiché si utilizzano composti analoghi per la catalisi dell'arilazione e delle reazioni di accoppiamento Suzuki-Miyaura 9 , 10 , 11 , i protocolli per la prova dell'attività catalitica dei complessi in arilazione e nelle reazioni Suzuki-Miyaura sono unLso dettagliata. Importante, i protocolli per la sintesi, la purificazione e la prova dell'attività catalitica dei complessi sono presentati abbastanza generali per consentire un facile adattamento ai nuovi complessi NHC di palladio.
Protocol
Representative Results
Discussion
I protocolli per la sintesi e la purificazione di quattro sali di benzimidazolium e successivamente i loro complessi NHC di palladio sono stati deliberatamente presentati nei minimi particolari per aiutare i giovani scienziati o quelli nuovi a dominare il campo. Con questo stesso obiettivo, sono stati presentati nei dettagli i protocolli per la prova dell'attività catalitica dei quattro complessi nell'arilazione e nelle reazioni Suzuki-Miyaura. Inoltre, abbiamo cercato di presentare i protocolli in forma più g…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Riconosciamo il sostegno finanziario della Facoltà di Farmacia (Università di Sydney), di Erciyes University Research Fund e di TUBITAK (1059B141400496). Ringraziamo Tim Harland (The University of Sydney) per la modifica del video.
Materials
| 1-chloro-4-nitrobenzene | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| 2,5-dimethoxyphenylboronic acid | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| 2-n-butylfuran | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| 2-n-butylthiophene | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| 3-chloropyridine | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| 4-bromoacetophenone | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| 4-bromoanisole | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| 4-chlorotoluene | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| 4-methoxy-1-chlorobenzene | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| 4-tert-butylphenylboronic acid | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| Benzimidazole | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Bromobenzene | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Celite | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Dichloromethane | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Diethyl ether | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| Ethyl acetate | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| Ethyl alcohol | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Hexane | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Magnesium sulfate | Scharlau (Barcelona, Spain) | ||
| N,N-dimethylacetamide | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| N,N-dimethylformamide | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Palladium chloride | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Phenylboronic acid | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) | ||
| Potassium acetate | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Potassium carbonate | Scharlau (Barcelona, Spain) | ||
| Potassium hydroxide | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Silica gel | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Sodium tert-butoxide | Merck (Darmstadt, Germany) | ||
| Thianaphthene-2-boronic acid | Sigma-Aldrich (Interlab A.S., USA) |
Referencias
- Akkoc, S., Gok, Y. Synthesis and characterization of 1-phenyl-3-alkylbenzimidazol-2-ylidene salts and their catalytic activities in the Heck and Suzuki cross-coupling reactions. J. Coord. Chem. 66 (8), 1396-1404 (2013).
- Aktas, A., Akkoc, S., Gok, Y. Palladium catalyzed Mizoroki-Heck and Suzuki-Miyaura reactions using naphthalenomethyl-substituted imidazolidin-2-ylidene ligands in aqueous media. J. Coord. Chem. 66 (16), 2901-2909 (2013).
- Cetinkaya, B., Alici, B., Ozdemir, I., Bruneau, C., Dixneuf, P. H. 2-imidazoline and 1,4,5,6-tetrahydropyrimidine-ruthenium(II) complexes and catalytic synthesis of furan. J. Organomet. Chem. 575 (2), 187-192 (1999).
- Chouthaiwale, P. V., Rawat, V., Sudalai, A. Pd-catalyzed selective hydrosilylation of aryl ketones and aldehydes. Tetrahedron Lett. 53 (2), 148-150 (2012).
- Herrmann, W. A. N-heterocyclic carbenes: A new concept in organometallic catalysis. Angew. Chem. Int. Ed. 41 (8), 1290-1309 (2002).
- Jensen, T. R., Schaller, C. P., Hillmyer, M. A., Tolman, W. B. Zinc N-heterocyclic carbene complexes and their polymerization of D,L-lactide. J. Organomet. Chem. 690 (24-25), 5881-5891 (2005).
- Lai, Y. B., Lee, C. S., Lin, W. J., Naziruddin, A. R., Hwang, W. S. Bis-chelate N-heterocyclic tetracarbene Ru(II) complexes: Synthesis, structure, and catalytic activity toward transfer hydrogenation of ketones. Polyhedron. 53, 243-248 (2013).
- Savka, R. D., Plenio, H. A hexahydro-s-indacene based NHC ligand for olefin metathesis catalysts. J. Organomet. Chem. 710, 68-74 (2012).
- Yigit, M., Yigit, B., Gok, Y. Synthesis of novel palladium(II) N-heterocyclic carbene complexes and their catalytic activities in the direct C5 arylation reactions. Inorg. Chim. Acta. 453, 23-28 (2016).
- Yasar, S., Sahin, C., Arslan, M., Ozdemir, I. Synthesis, characterization and the Suzuki-Miyaura coupling reactions of N-heterocyclic carbene-Pd(II)-pyridine (PEPPSI) complexes. J. Organomet. Chem. 776, 107-112 (2015).
- Ozdemir, I., et al. N-Heterocyclic carbenes: Useful ligands for the palladium-catalysed direct C5 arylation of heteroaromatics with aryl bromides or electron-deficient aryl chlorides. Eur. J. Inorg. Chem. 12 (12), 1798-1805 (2010).
- Clavier, H., Nolan, S. P. N-heterocyclic carbene and phosphine ruthenium indenylidene precatalysts: A comparative study in Olefin metathesis. Chem. Eur. J. 13 (28), 8029-8036 (2007).
- Johnson, J. S. Catalyzed reactions of acyl anion equivalents. Angew. Chem. Int. Ed. 43 (11), 1326-1328 (2004).
- Marion, N., Diez-Gonzalez, S., Nolan, S. P. N-heterocyclic carbenes as organocatalysts. Angew. Chem. Int. Ed. 46 (17), 2988-3000 (2007).
- Perry, M. C., Burgess, K. Chiral N-heterocyclic carbene-transition metal complexes in asymmetric catalysis. Tetrahedron: Asymmetry. 14 (8), 951-961 (2003).
- Zeitler, K. Extending mechanistic routes in heterazolium catalysis-promising concepts for versatile synthetic methods. Angew. Chem. Int. Ed. 44 (46), 7506-7510 (2005).
- Schwarz, J., et al. N-Heterocyclic carbenes, part 25 – Polymer-supported carbene complexes of palladium: Well-defined, air-stable, recyclable catalysts for the Heck reaction. Chem. Eur. J. 6 (10), 1773-1780 (2000).
- Akkoc, S., Gok, Y., Ilhan, I. O., Kayser, V. N-Methylphthalimide-substituted benzimidazolium salts and PEPPSI Pd-NHC complexes: synthesis, characterization and catalytic activity in carbon-carbon bond-forming reactions. Beilstein J. Org. Chem. 12, 81-88 (2016).
- Karaca, E. O., et al. Palladium complexes with tetrahydropyrimidin-2-ylidene ligands: Catalytic activity for the direct arylation of furan, thiophene, and thiazole derivatives. Organometallics. 34 (11), 2487-2493 (2015).
- Ozdemir, I., et al. N-Heterocyclic carbene-palladium catalysts for the direct arylation of pyrrole derivatives with aryl chlorides. Beilstein J. Org. Chem. 9, 303-312 (2013).
- Senocak, A., et al. Synthesis, crystal structures, magnetic properties and Suzuki and Heck coupling catalytic activities of new coordination polymers containing tetracyanopalladate(II) anions. Polyhedron. 49 (1), 50-60 (2013).
- Akkoc, S., Gok, Y. Dichlorido(3-chloropyridine-N) 1,3-dialkylbenzimidazol-2-ylidene palladium(II) complexes: Synthesis, characterization and catalytic activity in the arylation reaction. Inorg. Chim. Acta. 429, 34-38 (2015).
- Akkoc, S., Gok, Y. Catalytic activities in direct arylation of novel palladium N-heterocyclic carbene complexes. Appl. Organomet. Chem. 28 (12), 854-860 (2014).
- Akkoc, S., Gok, Y., Ilhan, I. O., Kayser, V. In situ Generation of Efficient Palladium N-heterocyclic Carbene Catalysts Using Benzimidazolium Salts for the Suzuki-Miyaura Cross-coupling Reaction. Curr. Org. Synth. 13 (5), 761-766 (2016).
