En los enlaces C-H se activan para formar un enlace C-C - son, en muchos aspectos, considerados los de acoplamiento cruzado ideal. No requieren pre-funcionalización de los reactivos, y sólo producen hidrógeno como subproducto estequiométrica (figura 1).
Figura 1 - acoplamiento cruzado 'deshidratante' es más selectivo que el acoplamiento directo C-H y libera agua en lugar de hidrógeno inflamable
Las reacciones análogas '' deshidratantes, el acoplamiento de un enlace X-H y un fenol, son sin duda preferible en términos de subproductos - agua, liberando en lugar de gas de hidrógeno inflamable. Y puesto que los fenoles poliméricos derivados de la biomasa renovable lignina son una fuente cada vez más viable de bloques de construcción químicos, estas reacciones son más atractivos desde el punto de vista de la sostenibilidad. Además, el grupo hidroxilo dicta el sitio de reacción - problemas de selectividad eliminación - y también se puede utilizar como un mango sintético en precedente reacciones.
A pesar del atractivo de los fenoles no activados en las reacciones de acoplamiento, el enlace C-O muy fuerte ha proporcionado un gran obstáculo para su uso. derivados de fenol activados, tales como triflatos aromáticos, son más ampliamente utilizado debido a la adición oxidante más fácil en los centros metálicos. Más recientemente, las reacciones de arylcarbonates, éteres y sales fenólicas se han desarrollado. Por el contrario, los fenoles padres están subexplotados, y se requiere un enfoque estratégico diferente de Chao-Jun Li y sus colegas de la Universidad McGill, Canadá, para permitir un catalizado por paladio acoplamiento cruzado de fenoles con aminas.
En lugar de emplear la adición oxidativa y procesos de eliminación reductiva de la reacción de acoplamiento ampliamente usado Buchwald-Hartwig C-N, Li y su equipo explotan un mecanismo de transferencia de hidrogenación. El equipo propone que mediante la reducción del fenol a una cetona cíclica, la condensación puede ocurrir con una amina, y el producto formalmente acoplamiento cruzado se pudo aislar después de volver a oxidar el anillo reducido (figura 2).
Figura 2 - La reducción de la fenol a una cetona permite la condensación simple con una amina antes de volver a la oxidación
La reacción es una 'y combinar revuelo' procedimiento muy simple, ejecute bajo una atmósfera inerte. Inicialmente, la reacción de un ligero exceso de octilamina con fenol en tolueno con 10% en moles de paladio sobre carbono como catalizador y formiato de sodio como reductor da el producto de amina en un rendimiento del 52% aislado. La adición de medio equivalente de ácido trifluoroacético y el aumento de la temperatura desde 120 ° C a 140 ° C choca esta significativamente a 81% (figura 3). Los investigadores proponen el ácido probable ayuda con la condensación de la amina y la cetona, pero los estudios relacionados han demostrado la condensación en sí procede muy bien en condiciones idénticas cerca sin ningún ácido adicional.
El alcance no es enorme, pero las aminas primarias y secundarias, así como anilinas electrónicamente distintas reaccionan de manera eficiente (40-85% de rendimiento), y una serie de fenoles y naftoles simples reacciona bien. ejemplos excepcionales incluyen reacciones con fenoles metoxi- y de acetamida sustituidos, aunque cloruros de arilo se reducen bajo las condiciones de reacción (como era de esperar). La reacción claramente tiene limitaciones, y con la reducción de la areno como un paso elemental, extendiéndose su ámbito de aplicación será sin duda un reto. Pero, sin embargo, el acoplamiento directo de los fenoles no activados es un proceso muy atractivo.
El equipo todavía tiene que mirar en el mecanismo con gran detalle, aunque los experimentos básicos sí apoyan la viabilidad de cetonas o enones como intermedios de reacción. El equipo no discutió la naturaleza del catalizador activo - hetero u homogénea. A pesar de Pd / C siendo formalmente una fuente heterogéneo de paladio, con la reacción funcionando a 140 ° C, la lixiviación de paladio a partir de la superficie del catalizador es casi seguro, es decir, no se pueden sacar conclusiones en cuanto a si la reacción se produce en la superficie del catalizador o en solución. Alguna información puede ser obtenida de un corto pantalla de las fuentes de paladio durante la optimización, con fuentes de paladio homogéneos - a excepción de Pd (OAc) 2 - dando trazas de reacción en el mejor. Como Pd (OAc) 2 tiene una tendencia a descomponerse en especies de paladio heterogéneos a altas temperaturas, podría ser una indicación inicial de que la reacción puede ser un proceso heterogéneo y esto es de esperar algo que el equipo se verá en en el futuro.
Figura 3 - Las condiciones de reacción sencillas hacen de esta una reacción trivial para probar
El "acoplamiento cruzado" directa de fenoles con aminas y anilinas tiene un enorme potencial, y este trabajo es muy emocionante. Pero como es muy a menudo el caso cuando se desarrollan nuevos métodos, la ausencia de cualquier información en la que los sustratos no funcionaron me pone invertir tiempo para probarlo. Otro obstáculo es la gran diferencia en la reactividad de la multitud de fuentes comerciales Pd / C disponibles. Cuando no se proporciona ninguna información, es difícil saber por dónde empezar cuando se tiene un armario lleno de catalizadores. Toda queja lado, la facilidad de ejecutar esta reacción se sobrepuso a cualquier reticencia por mi parte, y las primeras reacciones exitosas en nuestro laboratorio ya están acabados!
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