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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
wiederverwendbaren heterogenen Nanopalladium(0)-Katalysatoren auf
einem festen Träger
zur Durchführung
von Reaktionen zur Bildung von C-C-Bindungen, wie Reaktionen des
Heck-, Suzuki-, Sonagashira- und Stille-Typs von Halogenarenen,
die nichtreaktive Chlorarene umfassen. Schichtförmige Doppelhydroxide und Merrifield-Harz-geträgerte Nanopalladiumkatalysatoren
werden durch den Austausch von PdCl4 2– und
anschließende
Reduktion zum ersten Mal hergestellt und gut charakterisiert.
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Diese
Erfindung betrifft insbesondere ein umweltfreundliches Verfahren
unter Verwendung eines wiederverwendbaren heterogenen Katalysators
anstelle von löslichen
Palladiumkatalysatoren zur Herstellung von Kupplungsprodukten durch
eine Reaktion zur Bildung von C-C-Bindungen von Halogenarenen, die
nichtreaktive Chlorarene umfassen, in Gegenwart einer Base. Der
ligandfreie heterogene, von schichtförmigen Doppelhydroxiden geträgerte Nanopalladium(LDH-Pd0)-Katalysator unter Verwendung des basischen
LDH anstelle von basischen Liganden zeigt tatsächlich höhere Aktivität und Selektivität in den
C-C-Kupplungsreaktionen von Halogenarenen, die elektronenarme und
elektronenreiche Chlorarene umfassen, in nichtwässrigen ionischen Flüssigkeiten
(NAIL) gegenüber
dem homogenen PdCl2-System. Die Kupplungsprodukte
finden gute Anwendungen als Zwischenprodukte bei der Herstellung
von Materialien, Naturprodukten und biologisch aktiven Verbindungen.
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Es
bestehen schwere Nachteile bei der Durchführung der katalytischen C-C-Bindungsbildungsreaktion
mit Iodarenen und Bromarenen bei der Herstellung von Olefinen aufgrund
von hohen Kosten der Ausgangsmaterialien. Trotz der Syntheseeleganz
und der hohen Umsatzzahl kranken diese Kupplungsreaktionen an schweren
Einschränkungen
der Verwendung der kostenaufwändigen
Brom- und Iodarene, die eine breite Verwendung in der Industrie
verhinderten. Durch Verwendung des heterogenen katalytischen Systemsund
von Chlorarenen als Ausgangsmaterialien erfolgt eine natürliche Verringerung
der Kosten aufgrund einfacher Rückgewinnung
des Katalysators und geringer Kosten von Chlorarenen im Vergleich
zu Brom- und Iodarenen.
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Verwiesen
werden kann auf die Veröffentlichungen
Organometallics 1992, 11, 1995, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37,
481, J. Organomet. Chem. 1998, 572, 93, Angew. Chem. Int. Ed. Engl.
1995, 34, 2371, J. Organomet. Chem. 1999, 576, 23, worin eine Heck-Olefinierung
von Chlorarenen durch Palladiumkomplexe unter homogenen Bedingungen
durchgeführt
wird. Die inhärenten
Nachteile sind Schwierigkeiten bei der Rückgewinnung von Palladium und
die Verwendung von aktivierten elektronenarmen und nichtaktivierten
elektronenneutralen Chlorarenen.
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Verwiesen
werden kann auf die Veröffentlichungen
Organometallics 1993, 12, 4734, J. Org. Chem. 1999, 64, 10, J. Am.
Chem. Soc. 2001, 123, 6989, Synlett, 2000, 11, 1589, J. Am. Chem.
Soc. 1999, 121, 2123, worin Olefine aus deaktivierten, hoch elektronenreichen
Chlorarenen durch Palladiumkomplexe hergestellt werden. Der inhärente Nachteil
ist die Verwendung von kostenaufwändigen, sterisch behinderten
Phosphin-Palladium-Komplexen.
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Verwiesen
werden kann auf die Veröffentlichung
Chem. Eur. J. 2000, 6, 1017, worin eine Heck-Olefinierung von deaktivierten,
hoch elektronenreichen Chlorarenen durch Palladiumzykluskatalysatoren
in Gegenwart nichtwässriger
Flüs sigkeiten
durchgeführt
wird. Die inhärenten
Nachteile sind die Verwendung von Additiven und niedrige Ausbeuten.
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Verwiesen
werden kann auf das europäische
Patent
DE-A-197 12
388.0 , 1997, worin eine Heck-Olefinierung von Chlorarenen
durch einen Palladiumzykluskatalysator unter Verwendung eines Additivs
durchgeführt
wird. Der inhärente
Nachteil besteht darin, dass in Abwesenheit eines Phosphoniumsalzes
keine Reaktion erfolgt.
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Verwiesen
werden kann auf die Veröffentlichungen
J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, 9722, und Angew. Chem. Int. Ed, Engl.,
1998, 37, 3387, worin Biphenyle unter Verwendung von Arylchloriden
mit Palladiumkatalysatoren hergestellt werden. Der inhärente Nachteil
ist die Verwendung von kostenaufwändigen luftempfindlichen Phosphinliganden.
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Verwiesen
werden kann auf die Veröffentlichung
J. Organometallic Chem., 1998, 557, 93, worin Biphenyle unter Verwendung
von Carbenhilfsliganden mit Arylbromiden und aktivierten Arylchloriden
mit einem Palladiumkatalysator hergestellt werden. Die Nachteile
sind längere
Reaktionszeiten und dass die Ausbeute von dem Arylchlorid relativ
niedrig war.
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Verwiesen
werden kann auf die Veröffentlichung
J. Organomet. Chem. 2001, 634, 39, worin Diarylacetylene unter Verwendung
eines heterogenen, polymerverankerten Palladiumkatalysators auf
Bis(pyrimidin)basis mit Chlorbenzol mit einer beeindruckenden Turnoverfrequenz
hergestellt werden. Der Nachteil besteht darin, dass elektronenreiche
Chlorarene im Versuch nicht eingesetzt wurden.
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Verwiesen
werden kann auf die Veröffentlichung
Synlett, 2000, 1043, worin Arylstannane unter Verwendung eines Pal ladiumkatalysators
in Gegenwart von Kaliumacetat hergestellt wurden. Der Nachteil besteht in
der Verwendung von Aryliodiden als Substraten.
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Aufgaben der Erfindung
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Hauptaufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens
zur Bildung von C-C-Bindungen in Gegenwart eines ligandfreien wiederverwendbaren
Nanopalladium(0)-Katalysators.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Bildung von C-C-Bindungen
bereit, wobei das Verfahren die Stufe der Umsetzung von Halogenarenen
in einer Reaktion des Heck-, Suzuki-, Sonagashira- oder Stille-Typs,
optional unter Mikrowellenbestrahlung, unter Verwendung von Lösemitteln,
die aus einer nichtwässrigen
ionischen Flüssigkeit,
THF, Dioxan, Wasser, NMP ausgewählt
sind, bei einer Temperatur im Bereich zwischen 20 und 150 °C über einen
Zeitraum, der im Bereich von 0,5 bis 48 h liegt, in Stickstoffatmosphäre in Gegenwart
eines ligandfreien wiederverwendbaren heterogenen Nanopalladium(0)katalysators
der Formel [M(II)1-xM(III)x(OH)2][Pd(0)] umfasst, wobei der Katalysator
ausgehend von schichtförmigen
Doppelhydroxiden (LDH) der Formel [M(II)1-xM(III)x(OH)2], wobei LDH
eine Klasse eines schichtförmigen
Materials ist, das aus alternierenden kationischen M(II)1-xM(III)x(OH)2 x+- und anionischen
An–·zH2O-Schichten
besteht, MII für ein zweiwertiges Kation,
das aus der Gruppe von Mg2+, Mn2+,
Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ und Ca2+ ausgewählt ist,
steht und MIII für ein dreiwertiges Ion, das
aus der Gruppe von Al3+, Cr3+,
Mn3+, Fe3+ und Co3+ ausgewählt
ist, steht, An– für ein interstitielles Anion,
das aus Nitrat, Carbonat und Chlorid ausgewählt ist, steht, x der Molenbruch
mit einem Integralwert im Bereich von 0,1 bis 0,33 ist und z die
Zahl der Wassermoleküle
ist und im Bereich von 1 bis 4 liegt, durch Austausch von An–-Ionen
mit einer wässrigen
Lösung
von Na2PdCl4 und
anschließende
Reduktion auf dem LDH-Träger
erhalten wird.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beträgt
die Menge des in der Reaktion verwendeten Nanopalladium(0)-Katalysators 0,1
bis 3 Mol-% Palladium in Bezug auf das Substrat.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden Nanopalladium(0)-Katalysatoren über mehrere
Zyklen mit konsistenter Aktivität
durch einfache Filtration zurückgewonnen
und wiederverwendet.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die für die C-C-Bindungsbildungsreaktionen
ausgewählten
Lösemittel
eine nichtwässrige
ionische Flüssigkeit,
Wasser, 1,4-Dioxan, THF, NMP oder ein Gemisch derselben.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die verwendete Base aus der bekannten
Gruppe von Triethylamin, Tributylamin, Kaliumfluorid, Kaliumacetat
ausgewählt
und das gewünschte
Produkt wird durch Chromatographie oder Umkristallisation gewonnen.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die Reaktionsdauer durch Verwendung
von Mikrowellenbestrahlung verringert. Unter Verwendung von Mikrowellenbestrahlung
wird die Geschwindigkeit der C-C-Kupplungsreaktion
mehrfach mit der höchsten,
jemals aufgezeichneten Turnoverfrequenz sowohl im Falle von elektronenarmen
als auch elektronenreichen Chlorarenen beschleu nigt.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wurde ein phosphinfreies neues wiederverwendbares
heterogenes katalytisches System unter Beseitigen der Verwendung
von kostenaufwändigen
und luftempfindlichen basischen Phosphinen für palladiumkatalysierte Kupplungsreaktionen
von Chlorarenen entwickelt. Der gewählte basische Träger, schichtförmige Mg-Al-Doppelhydroxide
(LDH), stabilisiert nicht nur die Nanopalladiumteilchen, sondern
er liefert auch die adäquate
Elektronendichte für
die verankerte Pd0-Spezies, um die oxidative
Addition von selbst den deaktivierten elektronenreichen Chlorarenen
zu ermöglichen.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Heterogene
Nanopalladium(0)-Katalysatoren werden durch Austausch von PdCl9 2– auf dem aus LDH ausgewählten Träger in einem
wässrigen
Lösemittel
bei einer Temperatur im Bereich zwischen 20 und 30 °C über einen
Zeitraum im Bereich von 5 bis 24 h in einer Stickstoffatmosphäre und anschließende Filtration
und Reduktion mit Hydrazinhydrat in Ethanol bei Raumtemperatur hergestellt.
Filtration ergab die gewünschten
Nanopalladium(0)-Katalysatoren.
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C-C-Bindungskupplungsprodukte
werden durch Verwendung der wiederverwendbaren Nanopalladium(0)-Katalysatoren
bei Reaktionen des Heck-, Suzuki-, Sonagashira- und Stille-Typs
von Halogenarenen, die nichtreaktive Chlorarene umfassen, unter
standardmäßigen thermischen
und Mikrowellenbedingungen unter Verwendung von Lösemitteln,
die aus einer nichtwässrigen
ionischen Flüssigkeit,
Wasser, THF, Dioxan und NMP ausgewählt sind, bei einer Temperatur
im Bereich zwischen 20 und 150 °C über einen
Zeitraum von 0,5 bis 48 h in einer Stickstoffatmosphäre und Gewinnen
der reinen C-C-Kupplungs produkte durch ein herkömmliches Verfahren hergestellt.
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Der
Palladiumgehalt in dem Katalysator liegt im Bereich zwischen 0,1
und 3 Mol-% in Bezug auf das Substrat. Nanopalladium(0)-Katalysatoren
werden über
mehrere Zyklen mit konsistenter Aktivität durch einfache Filtration
zurückgewonnen
und wiederverwendet.
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Die
für die
C-C-Bindungsbildungsreaktion ausgewählten Lösemittel sind aus der Gruppe
von einer nichtwässrigen
ionischen Flüssigkeit,
Wasser, 1,4-Dioxan, THF, NMP oder einem Gemisch derselben ausgewählt. Die
verwendete Base ist aus der Gruppe von Triethylamin, Tributylamin,
Kaliumfluorid, Kaliumacetat ausgewählt.
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Wissenschaftliche Erklärung
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In
der vorliegenden Erfindung synthetisierten wir LDH-geträgerte Nanopalladiumkatalysatoren
zum ersten Mal und wir verwendeten sie in katalytischen Mengen zur
Herstellung von Kupplungsprodukten durch C-C-Bindungsbildungsreaktionen,
die eine Kupplung des Heck-, Suzuki-, Sonagashira- und Stille-Typs
von Halogenarenen, die Chlorarene umfassen, in Gegenwart einer Base
umfassen.
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Heterogene
Nanopalladium(0)-Katalysatoren werden durch einen Austausch von
PdCl4 2– und anschließende Reduktion
auf LDH hergestellt.
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Das
Nanopalladium(0) auf Trägern
ist für
die Aktivität
eines Katalysators in C-C-Kupplungsreaktionen verantwortlich. Die
Aktivität
heterogener Nanopalladiumkatalysatoren ist ähnlich der der homogenen Gegenstücke oder
höher als
diese. Der basische Träger,
schichtförmige
Mg-Al-Doppelhydroxide (LDH), wird als das Material der Wahl gewählt, wobei
dieses nicht nur die Nanopalladiumteilchen stabilisiert, sondern
auch der verankerten Pd0-Spezies adäquate Elektronendichte
liefert, um die oxidative Addition von selbst den deaktivierten elektronenreichen
Chlorarenen zu ermöglichen.
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Höhere Ausbeuten
und Stereoselektivitäten
werden erhalten, wenn Nanopalladiumkatalysatoren verwendet werden.
Hierbei bildet dieser den ersten Bericht über einen heterogenen Palladiumkatalysator,
der bei einer Kupplung des Stille-Typs verwendet wird. Die über mehrere
Zyklen erhaltene konsistente Aktivität macht das Verfahren wirtschaftlich
und der kommerziellen Realisierung zugänglich.
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Die
Kupplungsprodukte finden gute Anwendungen als Zwischenprodukte bei
der Herstellung von Materialien, Naturprodukten und biologisch aktiven
Verbindungen. Daher bietet diese Erfindung den besten technisch/wirtschaftlichen
Weg zur Synthese von Kupplungsprodukten. Daher sind Nanopalladiumkatalysatoren eine
bessere Option für
die C-C-Bindungsbildungsreaktion von Halogenarenen, die Chlorarene
umfassen.
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Nanopalladiumkatalysatoren
werden wie in den Beispielen angegeben hergestellt und in katalytischen Mengen
zur Herstellung von Kupplungsprodukten durch eine C-C-Bindungsbildungsreaktion
in Gegenwart einer Base in heterogener Weise, wie in den Beispielen
beschrieben ist, verwendet.
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Die
folgenden Beispiele sind zur Erläuterung
der vorliegenden Erfindung angegeben und sollen daher nicht als
den Umfang der Erfindung beschränkend
betrachtet werden.
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Herstellung
von Nanopalladiumkatalysatoren
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Beispiel 1
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Herstellung von LDH (Mg-Al-Cl) (1)
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Ein
Gemisch von MgCl2·6H2O
(30,49 g, 0,15 mmol) und AlCl3·6H2O (12,07 g, 0,055 mmol) wurde in 200 ml
entionisiertem Wasser gelöst.
Zu dieser wässrigen
Lösung
wurden 100 ml einer Lösung
von NaOH (2 M) langsam bei 25 °C
gegeben und eine weitere Menge einer 2 M NaOH-Lösung wurde zum Aufrechterhalten eines
pH-Werts von 10 in einem Stickstoffstrom zugegeben. Die erhaltene
Suspension wurde über
Nacht bei 70 °C
gerührt.
Das feste Produkt wurde durch Filtration isoliert, sorgfältig mit
entionisiertem Wasser gewaschen und über Nacht bei 80 °C getrocknet.
Alle Synthesestufen wurden unter Verwendung von decarbonisiertem
Wasser durchgeführt.
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Beispiel 2
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Herstellung von Na2PdCl4 (2)
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Na2PdCl4 wurde durch
Refluxieren von PdCl2 (1,77 g, 10 mmol)
und Natriumchlorid (0,58 g, 10 mmol) in 50 ml während 4 h hergestellt. Die
Lösung
wurde im heißen
Zustand filtriert, um eine NaCl-Kontamination zu vermeiden. Eindampfen
des Filtrats ergab dunkelbraune Flocken (2,88 g, 98 %).
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Beispiel 3
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Herstellung von LDH-PdCl4 (3)
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Mg-Al-Cl
(1,5 g) wurde in 150 ml einer wässrigen
Lösung
von Na2PdCl4 (0,441
g, 1,5 mmol) suspendiert und bei 25 °C 12 h in Stickstoffatmosphäre gerührt. Der
feste Katalysator wurde abfiltriert, sorgfältig mit 500 ml Wasser gewaschen
und vakuumgetrocknet, wobei 1,752 g LDH-PdCl4 (0,86
mmol Pd pro Gramm) erhalten wurden.
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Beispiel 4
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Herstellung von LDH-Pd0 (4)
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LDH-PdCl4 (1 g) wurde mit Hydrazinhydrat (1 g, 20
mmol) in Ethanol (10 ml) während
3 h bei Raumtemperatur reduziert, filtriert und mit Ethanol gewaschen,
wobei ein luftstabiles schwarzes Pulver (0,95 mmol Pd pro Gramm)
erhalten wurde.
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C-C-Bindungsbildungsreaktionen
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Die
C-C-Bindungsbildungsreaktionen wurden unter Verwendung von LDH-Pd
0-Katalysatoren zur Beurteilung von Nanopalladiumkatalysatoren
der vorliegenden Erfindung durchgeführt. 1.
Heck-Olefinierung
Reaktionsschema
1
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Beispiel 9
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Heck-Olefinierung zwischen Chlorbenzol
und Styrol, katalysiert durch LDH-Pd0 unter
Wärmebedingungen
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In
einem 100-ml-Schlenkkolben wurde die NAIL (3,23 g, 10 mmol) (NBu4Br) zum Schmelzen erhitzt (130 °C) und mit
Stickstoff und Vakuum entgast, bevor andere Reagentien zugegeben
wurden. Nach Kühlen der
NAIL auf Raumtemperatur wurden LDH-Pd0 (3
Mol-%) und Tri-n-butylamin (222 mg, 1,2 mmol) zugegeben. Das Styrol
(1,2 mmol) und Chlorbenzol (1 mmol) wurden dann zugegeben und das
Reaktionsgemisch wurde auf 130 °C
erhitzt und 10–40
h in Stickstoffatmosphäre
ge rührt.
Nach Beendigung der Reaktion wurde der LDH-Pd0-Katalysator abfiltriert
und mit Wasser und Dichlormethan gewaschen. Nach Entfernen des Lösemittels
wurde das rohe Material auf Silicagel chromatographiert oder aus
Ethanol umkristallisiert, wobei das trans-Stilben erhalten wurde.
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Beispiele 10–17
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Dem
Verfahren gemäß Beispiel
9 wurde mit verschiedenen Substraten unter Wärmebedingungen gefolgt und
die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle
1. LDH-Pd
0-katalysierte Heck-Olefinierung
von Chlorarenen unter Wärmebedingungen
a - aChloraren (1
mmol), Olefin (1,2 mmol), LDH-Pd0 (3 Mol-%),
[NBu4]Br (10 mmol) und Tri-n-butylamin (1,2 mmol).
Die Reaktionen werden bei 130 °C
durchgeführt.
- bDie Werte in Klammern beziehen sich
auf die mit PdCl2 unter identischen Bedingungen
durchgeführte
homogene Reaktion.
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Beispiel 18
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Heck-Olefinierung zwischen Chlorbenzol
und Styrol, katalysiert durch LDH-Pd0 unter
Mikrowellenbedingungen
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Styrol
(1,2 mmol), Chlorbenzol (1 mmol), LDH-Pd0 (3
Mol-%), Tri-n-butylamin (222 mg, 1,2 mmol) und NAIL (3,23 g, 10
mmol) wurden in ein Teflongefäß gegeben,
verschlossen und in einem Miele Electronic M270-Mikrowellenherd
mit 400 W und 130 °C
0,5–1
h bestrahlt. Nach Beendigung der Reaktion wurde der LDH-Pd0-Katalysator abfiltriert und mit Wasser
und Dichlormethan gewaschen. Nach Entfernen des Lösemittels
wurde das rohe Material auf Silicagel chromatographiert, wobei das
trans-Stilben erhalten wurde.
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Beispiele 19–26
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Dem
Verfahren gemäß Beispiel
18 wurde mit verschiedenen Substraten unter Mikrowellenbedingungen
gefolgt und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle
2. LDH-Pd
0-katalysierte Heck-Olefinierung
von Chlorarenen unter Mikrowellenbedingungen
a - aChloraren (1
mmol), Olefin (1,2 mmol), LDH–Pd0 (3 Mol-%), [NBu4]Br
(10 mmol) und Tri-n-butylamin (1,2 mmol). Mikrowellenleistung 400
W und Temperatur 130 °C.
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Beispiele 27–32
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In
einem Versuch, die Reaktivität
von LDH-Pd0 mit anderen heterogenen Katalysatoren,
nämlich
Pd/C, Pd/SiO2, Harz-Pd0 und
Pd/Al2O3, bei der
Heck-Olefinierung zu vergleichen, wurden getrennte Experimente unter
identischen Bedingungen mit den gleichen Bestandteilen durchgeführt und
die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst. Für die Aktivität ver schiedener
Katalysatoren bei der Heck-Olefinierung von 4-Chloranisol wurde die folgende Reihenfolge
ermittelt: LDH-Pd0 > Harz-Pd0 > Pd/C > Pd/Al2O3 > Pd/SiO2. Diese Ergebnisse zeigen, dass der basische
Träger
LDH die oxidative Addition von Pd0 mit 4-Chloranisol
und schließlich die
Heck-Olefinierungsreaktion erleichtert.
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Dem
Verfahren gemäß Beispiel
9 wurde mit verschiedenen Katalysatoren zwischen 4-Chloranisol und Styrol
unter Wärmebedingungen
gefolgt und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3. Heck-Olefinierung von 4-Chloranisol
mit Styrol unter Verwendung verschiedener Palladiumkatalysatoren
a Beispiel | Katalysator | Ausbeute
(%) |
27 | LDH-Pd0 | 76 |
28 | Harz-Pd0 | 29 |
29 | Pd/C | 28 |
30 | Pd/Al2O3 | 22 |
31 | Pd/SiO2 | 15 |
32 | PdCl2 | 5 |
- a4-Chloranisol
(1 mmol), Olefin (1,2 mmol), Palladiumkatalysator (3 Mol-%), [NBu4]Br 3,23 g (10 mmol) und Tributylamin (1,2
mmol) wurden bei 130 °C
40 h gerührt.
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2. Suzuki-Kupplung
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Reaktionsschema
2
Beispiel
33
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Suzuki-Kupplung zwischen Chlorbenzol und
Phenylboronsäure,
katalysiert durch LDH-Pd0
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Chlorbenzol
(1 mmol), Phenylboronsäure
(1,5 mmol), Kaliumfluorid (3 mmol), LDH-Pd0 (1
Mol-%) und 1,4-Dioxan-Wasser (5:1, 5 ml) wurden in einen Rundkolben
eingetragen. Die Reaktionen wurden bei 100 °C über 10 h durchgeführt. Nach
der Beendigung der Reaktion (durch DC überwacht) wurde der Katalysator
abfiltriert und das Reaktionsgemisch in Wasser gegossen und die
wässrige
Phase wurde mit Ether extrahiert. Nach dem Trocknen wurde das entsprechende
Produkt durch Kristallisation aus Diethylether-Pentan gereinigt.
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Beispiele 34–40
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Dem
Verfahren gemäß Beispiel
33 wurde gefolgt und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. Tabelle
4. Suzuki-Kupplungsreaktionen von Chlorarenen mit Arylboronsäuren
a - a4-Chloraren (1
mmol), Arylboronsäure
(1,5 mmol), LDH-Pd0 (1 Mol-%) und KF (3
mmol), 100 °C,
10 h. Alle Reaktionen wurden mit 1,4-Dioxan-Wasser (5:1, 5 ml) als
Lösemittel
durchgeführt.
- bUnter NAIL-Bedingungen, 8 h.
3.
Sonogashira-Kupplung Reaktionsschema
3
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Beispiel 41
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Sonogashira-Kupplung zwischen Chlorbenzol
und Phenylacetylen, katalysiert durch LDH-Pd0
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Zu
einer gerührten
Aufschlämmung
von Chlorbenzol (1 mmol), Kupfer(I)-iodid (7,6 mg, 0,04 mmol) und LDH-Pd0 (1 Mol-%) in THF (2 ml) und Wasser (4 ml)
wurde Triethylamin (152 mg, 1,5 mmol) gegeben. Eine Lösung von
1,25 mmol Phenylacetylen in THF (2 ml) wurde dann über 2 h
zugegeben. Nach Beendigung der Reaktion wurde das Lösemittel
abgedampft und der Rückstand
mit Pentan behandelt. Die Lösung
wurde filtriert, wobei der Katalysator erhalten wurde, und Abdampfen
des Lösemittels
ergibt das Kupplungsprodukt.
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Beispiele 42–43
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Dem
Verfahren gemäß Beispiel
41 wurde gefolgt und die Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben. Tabelle
5. Kreuzkupplungsreaktionen zwischen Phenylacetylen und Chlorarenen
a - a4-Chloraren (1
mmol), Phenylacetylen (1,1 mmol), LDH-Pd0 (1
Mol-%), Et3N (1,5 mol), 80 °C. Alle Reaktionen wurden
mit THF-Wasser (1:1, 8 ml) als Lösemittelsystem
durchgeführt.
- bUnter NAIL-Bedingungen.
3.
Kupplung des Stille-Typs Reaktionsschema
4
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Beispiel 44
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Kupplung des Stille-Typs zwischen Chlorbenzol
und Tributylzinnreagens, katalysiert durch LDH-Pd0
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Ein
Rundkolben wurde mit LDH-Pd0 (1 Mol-%),
Kaliumacetat (294 mg, 3 mmol) und NMP (4 ml) beschickt. Dazu wurden
4-Chloranisol (1
mmol) und Tributylzinnhydrid (2 mmol) nacheinander gegeben und das Gemisch
wurde 16 h bei 50 °C
gerührt.
Das Reaktionsgemisch wurde mit Benzol verdünnt, mit Wasser gewaschen und
der Katalysator wurde für
den nächsten
Zyklus gewonnen.
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Beispiele 45–49
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Dem
Verfahren gemäß Beispiel
44 wurde gefolgt und die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben. Tabelle
6. Stannylierung von Halogenarenen mit LDH-Pd
0-Katalysator
a - aChloraren (1
mmol), Trialkylzinnreagens (2 mmol), Kaliumacetat (3 mmol), LDH-Pd0 (2 Mol-%). Alle Reaktionen wurden mit NMP
als Lösemittel,
50 °C, 16
h durchgeführt.
- bUnter NAIL-Bedingungen, 12 h.
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Die
Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung sind:
- 1.
Ein neues und umweltfreundliches Verfahren zur Synthese von Kupplungsprodukten
ausgehend von Halogenarenen, die stark nichtreaktive Chlorarene
umfassen, durch C-C-Bindungsbildung wird präsentiert.
- 2. Das vorliegende Verfahren erübrigt die Verwendung lös licher
Palladiumkatalysatoren, wobei statt dessen ein heterogenes wiederverwendbares
LDH-Pd(0) verwendet wird.
- 3. Ein Nanopalladiumkatalysator, LDH-Pd(0), wird hergestellt
und als heterogener Katalysator zur Synthese von Kupplungsprodukten
durch C-C-Bindungsbildungsreaktionen verwendet. Die Verwendung eines
heterogenen Nanopalladiumkatalysators schließt das Vorhandensein von Palladium
in Spuren im Produkt aus.
- 4. Die Stereoselektivität
und die Ausbeuten sind gut.
- 5. Das Aufarbeitungsverfahren ist einfach.
- 6. Der Katalysator wird vielen Wiederverwendungszyklen, die
konsistente Aktivität
zeigten, unterzogen.
- 7. Das vorliegende Verfahren ist umweltsicher, da kein Abfallproblem
besteht.
- 8. Das Verfahren ist wirtschaftlich.