Method Article
Dikloro {bis [1,1 ', 1'' - (phosphinetriyl) tripiperidine]} paladyum [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1), kolay, ulaşılabilir, ucuz ve havadır etkin bir şekilde çok yüksek verimlerle birleştirme ürünleri vermek üzere hafif reaksiyon koşulları altında çalışan bir çok fonksiyonel grup toleranslı stabil, ancak yüksek ölçüde aktif Heck katalizörü.
(N = 0-2 - [2, Pd (Cl) 2 (P {n (C6 H 11) n (NC 5H 10) 3})] genel formülüne sahip paladyum Dikloro-bis (aminophosphine) komplekslerinin ), kolay, erişilebilir, çok ucuz, ve hava istikrarlı yeni bir aileye ait, ama mükemmel bir fonksiyonel grup hoşgörü ile son derece aktif ve evrensel olarak uygulanabilir CC çapraz bağlama katalizörler. Dikloro {bis [1,1 ', 1'' - (phosphinetriyl) tripiperidine}] palladyum [(P (NC 5H 10) 3) 2, Pd (Cl) 2] seri içinde (1), en az kararlı kompleks yönünde Protonlar, örneğin su biçiminde, bir hafifletti nanopartikül oluşumu izin verir ve bu nedenle, 100 ° C de, bu dizi içinde en aktif Heck katalizör olduğu ortaya çıktı ve verimli bir şekilde hafif altında çalışır etkili ve çok yönlü bir katalizör sisteminin çok nadir bir örnektir reaksiyon koşulları. Hızlı ve tam cfosfonatlar, piperidinyum tuzlan ve diğer paladyum ihtiva eden bozunma ürünlerine işlem koşulları altında atalyst bozulması katalizör ve ligandlar arasındaki bağlantı ürünlerin kolay ayrılmasını sağlamak. 1,1, kolay, ucuz ve hızlı bir sentez ', 1 "- (phosphinetriyl) tripiperidine ve 1 sırasıyla basit ve kullanımı yanı sıra, 100 ° C de Heck reaksiyonunda mükemmel katalitik performansı biri için 1 ila yapmak C mevcut en cazip ve yeşil Heck katalizörler.
Biz burada ligand ve katalizör sentezler olarak 100 ° C de 10 mmol ölçeğinde yapılmıştır ve bu katalizör, organik sentezde kullanımı için uygun olduğunu göstermektedir Heck reaksiyonları için reaksiyon protokolü için görsel protokolleri sağlar.
Aralık 2010'da kimya dalında Nobel Ödülü ödül tarafından kabul edildi paladyum katalizli CC çapraz bağlama reaksiyonları, günümüzde tüm araştırma alanları ve sanayi kesimleri arasında karmaşık organik molekülleri, hedef odaklı sentezi için vazgeçilmez bir araç aittir. Örneğin, Mizoroki-Heck reaksiyonu, bir bazın varlığında, aril halidler ile Olefinlerin bağlanmaya olanak sağlar ve günümüzde vinilbenzenler hazırlanması için en yaygın kullanılan yöntem (Şekil 1). Heck reaksiyonu hem de geniş bir kullanım alanına için gösterilmiştir, ilaç ve kimyasal tarım sektöründe 1-10 olarak akademik ve sentez doğal ürünlerin toplam sentez.
Şekil 1. Genel Heck çapraz birleştirme reaksiyonu bir aril bromür ve olefin arasında. resmi büyütmek için buraya tıklayın.
Taxol, kanser tedavisinde kullanılan bir mitotik inhibitör, Singulair, bir astım ilaç ve herbisit prosulfuron hem de Cyclotene, yüksek performanslı reçineler için elektronik bir monomer başarıyla sentezlerinde bir Heck-Mizoroki çapraz bağlama adımı da dahil olmak üzere hazırlanmıştır örnektir (Şekil 2) 11-14.
Şekil 2. Bunların sentezinde kilit bir adım olarak bir palladyum katalizli Heck çapraz birleştirme reaksiyonunu kapsayan, ilgili endüstriyel organik bileşiklerin örnekleri,.ghres.jpg "TARGET =" _blank "> büyük resmi görebilmek için buraya tıklayın.
Son gelişmeler önemli alt-tabakalar hala yüksek reaksiyon sıcaklıkları (140 ° C), en fazla% 1 mol ve reaksiyon süreleri aralığında katalizör yükleme gerektirir ki gibi 15-29, aril bromürler ile tipik bir reaksiyon protokolü katalizörler Heck aktivitesinin artmış olmasına rağmen 24 saat için. Ayrıca, örneğin, tepkime sıcaklığı, katalizör yükleri, bazlar, çözücüler ve katkı maddeleri de dahil olmak üzere modifiye edilmiş reaksiyon koşulları, genellikle bu protokoller nadiren nedeniyle genelliği eksikliği organik sentezlerde kendi uygulama bulacağı ima bildirilmiştir. Ayrıca, çoğu katalizörler, bunların sentezi ve dolayısıyla birden fazla tepkime adımları gerektiren zaman alıcı ve düşük verimli bulunmaktadır. Buna ek olarak, atıl bir atmosfer-teknikleri ve zayıf kararlılık pahalı başlangıç malzemeleri genellikle bunların hazırlanması için kullanılır. Bu yeni ve geliştirilmiş, ucuz ve kolay ulaşılabilir, s ihtiyacına değinmektedirmasa ve verimli ve güvenilir bir şekilde uygulanabilir genel reaksiyon protokolleri ile düşük katalizör yüklemelerinde çalışır yüksek fonksiyonel grup hoşgörü ile yeşil ama reaktif ve uygulanabilir genel Heck katalizörler.
Dikloro-bis paladyum (aminophosphine) kompleksleri yakın zamanda, çok fonksiyonel grup tolerans 30-34 kolay erişilebilir, ucuz ve hava kararlı fakat yüksek ölçüde aktif CC çapraz bağlama katalizörleri olarak tanıtıldığı dikloro {bis [1,1 ', 1' '- (phosphinetriyl) tripiperidine]} palladyum [(P (NC 5H 10) 3) 2, Pd (Cl) 2] (1) verimli bir şekilde 100 ° C de çalışan bir yüksek, verimli, güvenilir ve çok yönlü Heck katalizör olduğu kanıtlanmıştır . 35. 1 kantitatif [Pd (Cl) 2 (cod)] 1,1 ile (cod = siklookta-1 ,5-dien) ', 1'' of THF süspansiyonlarının muamele ile sadece bir kaç dakika içinde elde edilmiştir - (phosphinetriyl 25 ° C de hava atmosferi altında) tripiperidineC. 1,1 ', 1'' - (phosphinetriyl) tripiperidine, ilgili ligand sistemi PCI3 dietil eter çözüm soğutulmuş piperidin fazlalığı damla damla ilave bir aşamada elde edildi. 1,1 hazırlanması 'için alt-tabaka maliyeti, 1'' - paladyum ön 1 g (phosphinetriyl) tripiperidine (kimyasal bir tedarikçi katalog fiyatlarından tahmin edilen) 1 € daha azdır ve bu nedenle, çok ucuz.
Şekil 3,. Paladyum [(P (NC 5 H 10) 3) 2 Pd (Cl) 2] (1). - Dikloro {bis [(phosphinetriyl) tripiperidine 1,1 ', 1'']} sentezi büyük resmi görebilmek için tıklayın .
Ayrıca, si rağmenmple ve 1 sentezi ucuz ve mükemmel katalitik performansı, sulu hidroklorik asit (çalışma koşulları) 'in ek olarak, fosfonat oluşumu, piperidinyum tuzu ve çözünmeyen palladyum-içeren bir ayrışma ile birlikte, hızlı ve tam bir katalizör bozulmaya yol açmaktadır kolaylıkla tepkime ürünleri ayrılır ürünler. Bu, (bakış ekolojik ve ekonomik açılardan) dikkate alınması gereken bir çoğu zaman göz ardı, ama çok önemli bir konudur ve bunların farmasötik olarak uygun bileşiklerin hazırlanması için özel önem taşımaktadır.
1.. Ligand sentezi (1,1 ', 1'' - (Phosphinetriyl) tripiperidine)
2. Katalizör Synthesis (Dikloro {bis [1,1 ', 1'' - (phosphinetriyl) tripiperidine]} paladyum)
3. Heck Rea[(P (Cı 5H 10 N) 3) 2 PdCl2] katalize şeklinde gösterilmektedir (1)
Yukarıda tarif edilen reaksiyon protokolü başarılı bir şekilde stiren (a), 1-etenil-3-nitrobenzen (b), 1-kloro-3-ethenilbenzene (c), 1-etenil-4-metoksibenzen (d) ve 4-etenilpiridin ile uygulanmıştır bağlama ortağı olarak (e) hem de N, N-dimetilakrilamid (f), 4-acryloylmorpholine (g), ve butil akrilat (h). Tablo 1, son zamanlarda hazırlanan çapraz bağlama ürünlerin bir kısmı gösterilmektedir ve ilgili bir izlenim verir Bu protokolün kapsamı. 35 bağlama ürün temiz bir şekilde (Şekil 4) oluşturulur ve tipik olarak uygun reaksiyon süreleri içinde mükemmel verimlerle elde edilir. Arillenmiş olefinlerin E-izomer, genellikle özel olarak oluşturulur.
1444fig4highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/51444/51444fig4.jpg "/>
Şekil 4. Zamana bağlı ürün oluşumu gösteren, tetrabütilamonyum bromür, 10 mol-% ve katalizör 0.05 mol,% ~ varlığında, DMF içinde 100 ° C 'de bir etil 4-bromobenzoat ve stiren Heck reaksiyonu, reaksiyon karışımlarından Kaydedilen gaz kromatogramları. Not Tablo 1 'de verilen verilere göre, reaksiyon süresi bir miktar uzun olduğundan emin olun. Bu periyodik örnekleme kaynaklanmaktadır. resmi büyütmek için buraya tıklayın.
Buna göre, 1 verimli ve güvenilir bir kolay, güçlü ve uyarlanabilir reaksiyon protokolü ile düşük katalizör yüklemelerde (0.05 mol%) çalışır yüksek fonksiyonel grup hoşgörü, ile ucuz, kolay ulaşılabilir ve yeşil, istikrarlı ve dolayısıyla rahat ama son derece reaktif Heck katalizör .
.. Tablo 1, 1 ile katalize Heck aril bromürler ve farklı olefinler arasında reaksiyonu ile elde edilen çapraz birleştirme ürünleri Reaksiyon koşulları: 1.0 mmol aril bromür, 1.5 mmol olefin, 2.0 mmol K 2 CO 3, 2.5 ml NMP, tetrabütilamonyum bromür (10 mol %), katalizör (0.05 mol%) çözeltisi (THF) içindeki bir çözeltisine, reaksiyon, N2 atmosferi altında, 100 ° C'de gerçekleştirilir. Dönüşüm oranları ve ürün (trans / taş / sis) GC / MS ile tespit edilir ve bir aril bromür dayanmaktadır. İzole edilmiş verim parantez içinde verilmiştir. [A] DMF çözücü olarak kullanılmıştır. resmi büyütmek için buraya tıklayın.
Palladium nanopartiküller th içinde 1, katalitik olarak aktif şeklidire tepki Heck. Bu nedenle, katalizör artan miktarlarda geliştirmek değil ama nedeniyle etkin paladyum siyahı oluşumu için katalizörün performansını düşürebilir.
Tetrabütilamonyum bromür nanopartiküller stabilize olduğu bilinen ve 100 ° C'de 35 de 1 ile çapraz bağlama ürünleri içine substratların güvenilir dönüştürülmesi için katkı maddesi olarak gerekli olduğu bulunmuştur (140 ° C 'de gerçekleştirilen reaksiyonlar Heck aksine).
Elektronik olarak aktive edilen veya aktive edilmeyen bir aril bromür (Tablo 1), örneğin, A7, a6, a5, A13, A17, A18, B1 ve h4 A2 vermek üzere uygulandığı zaman iyi sonuç, DMF ile elde edilmiştir. NMP Bununla birlikte, elektronik devre ve sterik olarak engellenmiş ya da heterosiklik aril bromürler alkenler ile birlikte, zaman tercih edilen çözücü olarak bulunmuştur. Örnek A9 hazırlanmasını içerir, A12, A14, c3, d3, d4, e2, e3, f2, f4,g3, g4, H5 ve H6 (Tablo 1).
Dikloro {bis [1,1 ', 1'' - (phosphinetriyl) tripiperidine]} paladyum (1) verimli hafif reaksiyonlara altında faaliyet mükemmel bir fonksiyonel grup hoşgörü ile çok ucuz ve kolay erişilebilir, hava kararlı ve son derece aktif Heck katalizör Çok yüksek verimlerle temiz bir birleştirme ürünleri vermek üzere koşullar. 1 mükemmel katalitik aktivitesi (ve genel olarak uygulanmaktadır) aminophosphines eşsiz özelliklerinden kaynaklanmaktadır: kendi fosfin tabanlı analogları, karşılaştırılabilir düzeyleri ile karşılaştırıldığında atom kütlesi gibi aminophosphines en σ verici gücü esas itibariyle aynı olduğu sürece n - aktivite türü [komplekslerin (P {(NC 5 H 10) 3 bulunamadı (C6 H 11) n}) 2, Pd (Cl) 2] (ki burada n = 0-3 dür; moleküler mekanizmalar ameliyat olan çapraz birleştirme reaksiyonlarında Şekil 3). Diğer taraftan kararsızaminophosphines (proton karşı duyarlılık, su, örneğin şeklinde) içinde PN bağların karakter etkili palladyum nanopartiküllerin oluşumunu kontrol imkanı sunmaktadır: ligandlardaki PN bağların artan sayıda ardışık olarak, su-kaynaklı bozulması ve nanopartiküllerin dolayısıyla oluşumunu kolaylaştırır ilgili komplekslerden. Bu duruma göre, palladyum nanopartiküller Heck reaksiyonu 35 içinde 1 katalitik olarak aktif formu olduğu, sigmoidal şeklinde kinetiği 36, 37 ya da aril bromit reaksiyon karışımlarına metalik cıva büyük bir aşırı miktarının ilave edilmesinden sonra kataliz verimli engellenmesi ile gösterildiği gibi, olefin ve katalizör, Örnek 38, hem de bir enerji dağıtıcı X-ray (EDX) metodu ile 35, 1 ikame ile donatılmış bir transmisyon elektron mikroskopisi (TEM) ile örnek Heck çapraz birleştirme reaksiyonları, reaksiyon karışımlarının analizleri ile tespit edilmesi için , 1 ', 1'' - (phosphinetriil) ve 1,1 tripiperidine '- (cyclohexylphosphinediyl) dipiperidin), 1 - arda bu nedenle karmaşık ve stabilitesini arttırır (dicyclohexylphosphinyl) piperidin) veya trisiklohekzilfosfin, bunların nanopartiküllerin (su-kaynaklı) oluşumunu geciktirir. Sonuç olarak, dikloro-bis (1 - (dicyclohexylphosphinyl) piperidin) ise paladyum, 140 ° C 'de gerçekleştirilen Heck reaksiyonunda tercih edilen bir katalizör, en yüksek katalitik aktivite Dikloro {bis [1,1', elde edilmiştir 1 '' - (phosphinetriyl) tripiperidine}] palladyum [(P (NC 5H 10) 3) 2, Pd (Cl) 2] (1) 100 ° C, bu dizi içinde en az istikrarlı karmaşık.
Şekil 5,. Dikloro {bis (aminophosphine)} PAL ligand bileşiminin etkisi[({P (NC 5H 10) 3 genel formülüne sahip ladium - n (C6 H 11) n}) 2, dolayısıyla karmaşık stabilitesi üzerinde Pd (Cl) 2] (ki buradaki n = 0-2) ve (su-kaynaklı) nanoparçacık oluşumu kolaylığı ve hafif altında, yani bunların katalitik performansı Heck çapraz bağlanma reaksiyonunda reaksiyon koşulları. resmi büyütmek için buraya tıklayın.
Yukarıda tarif edilen sentez gibi Heck reaksiyon protokolleri yalındır olsa da, ortak sorun prosedürlerin bazıları şunlardır: (a) (tetrabütilamonyum bromür higroskopiktir) tetrabutilamonyum bromid yeni satın alınan ya da uygun şekilde saklanır emin olun, (b) kuru çözücüler ligandın küçük miktarlarda hazırlanmıştır ligand sentezi için kullanılan emin olun, (c) 1 olduğundan emin olmaktaze hazırlanmış ya da inert bir atmosfer altında muhafaza ya da, (d) ya da DMF, NMP, yeni alınan emin olmak, (e) kimyasal yeni satın alınan ya da doğru bir şekilde depolandığı ya da emin olmak, (f) kuru fırında tüm cam ve serin Vakum altında.
Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.
Uygulamalı Bilimler Zürih Üniversitesi yanı sıra İsviçre Ulusal Bilim Vakfı (SNSF) tarafından mali destek kabul edilmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Phosphorous trichloride | Sigma-Aldrich | 157791 | Reagent Plus, 99% |
Piperidine | Sigma-Aldrich | 104094 | Reagent Plus, 99% |
Dichloro(1,5-cyclooctadiene)palladium(II) | Sigma-Aldrich | 275891 | 99% |
Styrene | Sigma-Aldrich | S4972 | Reagent Plus, 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 (0.063-0.2 mm), 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 | Reagent Plus, 99% |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır