在目前的Buchwald-Hartwig和Suzuki-Miyaura 催化反應(yīng)中,應(yīng)用的最為廣泛的是Nolan 的Pd-allyl,Organ的Pd-PEPPSI和Buchwald 的palladacycle 類(lèi)型的催化劑。眾所周知,在上述的催化反應(yīng)中Pd-L是真正的催化劑,那么相應(yīng)的配體會(huì)在催化階段中脫落下來(lái)。作者注意到Organ的Pd-PEPPSI 類(lèi)型的催化劑會(huì)釋放出有毒的且具有高沸點(diǎn)的3-氯吡啶(148 °C)或吡啶。
另一方面,在一些C-N和C-C 鍵的催化偶聯(lián)反應(yīng)中,有些反應(yīng)受到了很多反應(yīng)條件的限制,比如過(guò)高的反應(yīng)溫度(>100 °C),過(guò)高的催化劑載入量,惰性氣體氛圍(C-C鍵偶聯(lián)),昂貴的芳基溴代物或碘代物作為反應(yīng)底物以及對(duì)環(huán)境不友好的反應(yīng)溶劑(甲苯,1,2-二甲氧基乙烷和1,4-二氧戊烷),這些一系列的問(wèn)題嚴(yán)重制約了其工業(yè)化進(jìn)程。因此,對(duì)于在綠色溶劑中且溫和的條件下進(jìn)行Buchwald-Hartwig和Suzuki-Miyaura 催化反應(yīng)來(lái)說(shuō)合成具有高催化效率的,耐空氣和水分的,更綠色環(huán)保的鈀催化劑是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。 在本文中,作者使用了二甲基硫醚(DMS)或四氫噻吩(THT)作為配體的trans-PdCl2(DMS/THT)2前體,在碳酸鉀及丙酮作為溶劑的溫和條件(無(wú)惰性氣體保護(hù),40°C)下;高效的合成了一系列含有不同氮雜環(huán)卡賓的鈀催化劑。需要強(qiáng)調(diào)的是,與配體3-氯吡啶相比,DMS有著更低的沸點(diǎn)(38 °C vs 148 °C)和毒性并且可以作為食品添加劑使。 在以2-甲基四氫呋喃為綠色溶劑和便宜的芳基氯為底物的Buchwald-Hartwig 反應(yīng)中,與Pd-PEPPSI相比,trans-[Pd(NHC)Cl2(DMS)]表現(xiàn)出了更高的催化效率。當(dāng)不同類(lèi)型的仲胺和具有挑戰(zhàn)的伯胺甚至低反應(yīng)活性的脂肪族伯胺作為反應(yīng)底物時(shí);僅用了0.2 mol% 或者0.5 mol%的當(dāng)量的催化劑,目標(biāo)產(chǎn)物都可以有效的合成,這直接證明的了trans-[Pd(IPr#)Cl2(DMS)]的高效性和通用性。同時(shí),作者也將合成的催化劑應(yīng)用于Suzuki-Miyaura 催化反應(yīng)中,在溫和的條件下(常溫,無(wú)惰性氣體保護(hù)),且更綠色環(huán)保的乙醇做溶劑反應(yīng)體系下;trans-[Pd(IPr)Cl2(DMS)]展示了和Pd-PEPPSI 相當(dāng)?shù)拇呋钚?。?dāng)含有不同基團(tuán)的芳基氯和不同基團(tuán)的苯硼酸作為反應(yīng)底物時(shí),trans-[Pd(IPr)Cl2(DMS)](0.5 mol%)作為催化劑時(shí);目標(biāo)產(chǎn)物都可以高效的合成。再一次驗(yàn)證了trans-[Pd(IPr)Cl2(DMS)] 具有強(qiáng)的催化活性。 通過(guò)兩種不同類(lèi)型的C-N 和C-C偶聯(lián)反應(yīng)(Buchwald-Hartwig和Suzuki-Miyaura)的測(cè)試,與商業(yè)可得的Pd-PEPPSI 類(lèi)型的催化劑相比,新合成的trans-[Pd(NHC)Cl2(DMS)] 有著相當(dāng)或者更高的催化活性。作者相信,低毒性和低沸點(diǎn)的DMS作為配的trans-[Pd(NHC)Cl2(DMS)]的催化劑將是Pd-PEPPSI類(lèi)型催化劑的完美替代品。 論文信息 Versatile and Highly Efficient trans-[Pd(NHC)Cl2(DMS/THT)] Precatalysts for C?N and C?C Coupling Reactions in Green Solvents Yaxu Liu, Vladislav A. Voloshkin, Dr. Thomas Scattolin, Min Peng, Prof.?Dr. Kristof Van Hecke, Prof.?Dr. Steven P. Nolan, Prof.?Dr. Catherine S. J. Cazin European Journal of Organic Chemistry DOI: 10.1002/ejoc.202200309