Suzuki coupling reaction catalyzed by N-heterocyclic carbene palladium(II) complexes

Abstract

В работе через карбеновый комплекс меди(I) синтезированы и охарактеризованы N-гетероциклические карбеновые комплексы палладия(II) с различными вспомогательными лигандами, в т.ч. иммобилизованные на полистирольный носитель. Впервые описан N-гетероциклический карбеновый комплекс палладия(II) с N-метилморфолином. В ходе исследований подобрана каталитическая система на основе синтезированных палладиевых прекатализаторов для проведения в мягких условиях реакции Сузуки с практически значимыми субстратами – арилхлоридами, обладающими низкой реакционной способностью. Обнаружено влияние количества основания на каталитическую систему. Впервые были проведены исследования по установлению природы катализа реакции Сузуки с арилхлоридами в мягких условиях. Такие экспериментальные факты, как влияние кислорода на протекание побочных процессов, отсутствие ингибирования процесса при введении каталитических ядов, а также эксперименты с конкурирующими субстратами с большой вероятностью указывают на предпочтительность гомогенной молекулярной природы катализа реакции Сузуки в случае с арилхлоридами. Это указывает на необходимость рационализации дизайна лигандов и предостерегает от использования лигандов лабильной природы. Также проведено сравнение каталитической активности различных палладиевых прекатализаторов в реакции с арилхлоридами.

Palladium(II) N-heterocyclic carbene complexes with various “throw-away” ligands (including the immobilized on polystyrene) were synthesized using a copper(I) carbene complex and subsequently characterized. The palladium(II) N-heterocyclic carbene complex with N-methylmorpholine was obtained for the first time. The influence of base concentration on the catalytic system based on synthesized precatalysts for the Suzuki reaction under mild conditions with less reactive arylchlorides was discovered. The catalytic mechanism of the Suzuki reaction with arylchlorides under mild conditions was investigated for the first time using an optimized method. Such experimental findings as the influence of oxygen presence on the side-processes, the absence of inhibition of the process when catalytic poisons are added and the results of experiments with competing substrates point out a high probability of a homogeneous molecular nature of the catalytic process in the Suzuki reaction in the case of arylchlorides. This indicates an impotence of rationalize ligand design and cautions against the use of labile ligands. The comparison of the catalytic activity of different palladium precatalysts in a reaction with arylchlorides was also performed.