化学合成

cataCXium

介绍

交叉偶联反应是一类重要的催化转化,可应用于高分子科学以及精细化学和制药工业。由于低成本且易获取,芳基氯化物被优先选择进行这些转化。然而,尽管在催化剂设计方面取得了巨大进展,这些反应的Pd负载量(1-3mol%)使得整个行业目前还难以以千克的规模来对它们进行使用。在过去的20年里,合成负载量非常低的极活泼催化剂的需求一直存在。

优势

  • 原子经济型方法
  • 高产率
  • 高周转数

代表性应用


低催化剂负载的铃木偶联

Beller和同事们开发了一种非常庞大的基于二金刚烷基磷烷的配体。1,2,3 在由该基团合成的最活泼的配体中,二金刚烷基正丁基膦被证明是最有效的。已有报道表明使用0.005mol%的Pd(OAc)2 和0.01mol%的膦可得到良好至极好的产率(58-100%)(方案1)。需要注意的是,芳基氯上的邻位取代基是可以发生的,并且只有强电子供体取代基如甲氧基会导致产率的下降(60%)(表1)。

方案 1

Scheme 1 Image

表 1

Ar—Cl         产率            TON
Table 1 Structure 1 Image 87% 17,400
Table 1 Structure 2 Image 68% 13,600
64% 12,800
Table 1 Structure 4 Image 100% 20,000
Table 1 Structure 5 Image 99% 19,800

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Evonik与Beller教授及其同事们共同开发了一类新型的膦配体-膦基取代的N-芳基吡咯。4这些联芳基配体具有空间上的高要求并且需要富电子。当各种芳基氯化物与苯基硼酸发生反应时,它们在温和的反应温度下显示出了非常高的周转数。各种芳基氯与苯基硼酸的交叉偶联需要低催化剂负载量(0.05mol%)(方案2)。利用这种配体和Pd(OAc)2或Pd2(dba)3转化富电子和缺电子的芳基氯化物,可获得极好的产率。表2总结了使用0.01mol%的Pd2(dba)3 在60℃下与苯基硼酸反应的各种芳基氯化物的产率。

 

方案 2

Scheme 2 Image

表 2

Ar—Cl         产率           TON
Table 2 Structure 1 Image >99% 10,000
Table 2 Structure 2 Image >99% 10,000
Table 2 Structure 3 Image >99% 10,000
Table 2 Structure 4 Image 99% 9,900

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在成功合成膦基-N-芳基吡咯的基础上,Beller和同事们开发了一种类似的配体。 他们合成了基于膦基-N-苯基吲哚的配体。5为了评估这些配体的反应性,他们进行了氯苯与苯胺的交叉偶联反应(方案3)。 这个新系统被证明是Beller和同事们开发的用于这种特定交叉偶联反应的不同配体中最好的一个。使用Pd(OAc)2 和叔丁基膦苯基吲哚配体,并以NaOtBu作为甲苯中的碱,各种各样的胺得以芳基化并具有极佳的产率。

方案 3

Scheme 3 Image

参考文献

  1. Zapf, A. et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4153.
  2. Köllhofer, A. et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 1056.
  3. Ehrentraut, A. et al. Adv. Synth. Catal. 2002, 344, 209.
  4. Zapf, A. et al. Chem. Commun. 2004, 38.
  5. Rataboul, F. et al. Chem.-Eur. J. 2004, 10, 2983.

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交叉偶联反应

Plenio及同事基于芴基膦结构开发了一类新的磷配体1。为了测试这些新配体的效能,研究小组进行了几种常见的交叉偶联反应:铃木,Sonogashira和Buchwald-Hartwig胺化(图1)。该配体被证明对于各种芳基氯化物与4-甲基苯基硼酸的铃木偶联以及0.05-0.5mol%的钯负载具有非常高的活性。电子供体取代基如OMe不会影响转化率> 99%的产率。Sonogashira转化用与苯乙炔偶联的各种芳基氯进行。在催化剂负载量为1 mol%的情况下,被报道具有44%至94%的产率。最后,Buchwald-Hartwig胺化的结果表明几种负载量低至0.1mol%催化剂都具有比较好的定量转化率。

图 1

Figure 1 Image

参考文献

  1. Fleckenstein, C. A.; Plenio, H. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 2701.

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Heck催化

Herman和同事们开发了一种名为环钯的新型钯催化剂。1这些络合物在高温至100 °C时依旧稳定,并对于TON> 10,000的Heck催化剂非常有效。Tietze等人利用这种催化剂的活性合成了吡嗪双甾体的一种衍生物,而其是一种可对癌细胞显示出有效抵抗的类固醇。2 所进行的双偶联反应整体总产率为80%。

Heck Catalysis Image

参考文献

  1. Herrmann, W. A. et al. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 1844.
  2. Tietze, L. F.; Krahnert, W.-R. Chem. Eur. J. 2002, 8, 2116.

 


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