ACS Catal: 可烯化的酮在Pd(II)催化胺芳基化反应中的应用
纳米技术 纳米 2020-03-20

Pd催化交叉偶联方法在构建C-C键和C-杂原子化学键的反应中在工业界和学术上都非常重要。人们从Pd催化剂的有机分子配体优化出发,实现了对大量的有机底物兼容性。之前的研究集中在催化反应过程中和催化剂结合生成催化活性中间体,主要局限在对催化剂中的有机分子配体进行选择。目前人们发现,通过催化剂前驱体出发,也能产生非常好的催化活性。催化活性中心通常为LPd(0)物种,但是反应条件中LPd(0)是不稳定的。Pd(0)催化剂在催化反应中无需还原反应过程,但是这些催化剂对O2非常敏感。Pd(II)型催化剂需要还原过程生成Pd(0),再进行催化反应:比如Pd-烯丙基催化剂、Pd(palladacyclic)催化剂能够通过碱促进的还原消除反应过程,生成LPd(0)物种;PEPPSI型Pd催化剂的还原方法非常多,具体还原方法和反应原料相关。

阿拉巴马大学Kevin H. Shaughnessy等发现Pd(II)催化剂中通过可烯化的酮对Pd(II)进行活化,能够实现溴代芳烃和芳基胺之间的偶联反应。N-芳基化反应通过双(叔丁基)新戊基膦(bis(tert-butyl)neopentylphosphine)钯( [(DTBNpP)PdCl2]2)催化,并使用加入丙酮、氧化异丁烯(mesityl oxide)、3-戊酮(3-pentanone)等活化试剂。这这几种活化试剂中,3-戊酮具有最好的效果。催化反应研究显示丙酮、氧化异丁烯、3-戊酮在NaOtBu存在情况,能够将Pd催化剂还原。

本文要点

(1)     对4-甲氧基溴苯和苯胺(1.2倍量)的偶联反应进行探索,并对反应条件进行优化。反应加入1.5倍NaOtBu碱,在甲苯中反应15小时。对添加剂进行筛选(异丙醇、苯硼酸、丙酮、3-戊酮、苯乙酮、2,4-二甲基-3-戊酮等),对实验温度进行筛选,发现最好的条件为40 ℃,使用3-戊酮、2,4-二甲基-3-戊酮、氧化异丁烯、丙酮都能得到99 %的反应收率。(与之对比,不加入添加剂时,反应在80 ℃才能得到99 %的收率;40 ℃中,加入异丙醇或者苯硼酸分别得到42 %和67 %的产物收率)

(2)     对添加不同量(2~20 mol %)的3-戊酮反应收率进行研究。对反应底物进行拓展,芳基底物中对位F,NMe2,MeCO有较好兼容性,CN、OH兼容性较差(产率~30 %)。对Pd催化剂中间体进行捕捉实验,并通过单晶CCD解析了晶体结构。

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参考文献

Huaiyuan Hu; Ashley M. Gilliam; Fengrui Qu; Kevin H. Shaughnessy*

Enolizable Ketones as Activators of Palladium(II) Precatalysts in Amine Arylation Reactions

ACS Catal. 2020, 10, XXX, 4127-4135. DOI: 10.1021/acscatal.0c00221

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.0c00221







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