ES2478697A1 - Tris-imidazolium derivatives - Google Patents
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Abstract
Description
Derivados de trisimidazolio Trisimidazolium derivatives
La presente invención se refiere a nuevos derivados de sales de trisimidazolio de fórmula I, a su procedimiento de obtención y a su uso en catálisis. Por tanto, la invención se podría encuadrar en el campo de la química catalítica. The present invention relates to new derivatives of trisimidazolium salts of formula I, their method of obtaining and their use in catalysis. Therefore, the invention could be framed in the field of catalytic chemistry.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR STATE OF THE PREVIOUS TECHNIQUE
En los últimos años ha aumentado considerablemente el interés en el diseño de macromoléculas que sean sensibles a estímulos externos, y que estén unidas por enlaces covalentes. El creciente uso de carbenos N-Heterocíclicos (NHC, en sus siglas en inglés), ha abierto un nuevo campo para la fabricación de este tipo de macromoléculas, en las que se ha propuesto la obtención de polímeros conjugados (CPs) y redes metalo-orgánicas (MOFs). In recent years, interest in the design of macromolecules that are sensitive to external stimuli and that are linked by covalent bonds has increased considerably. The growing use of N-Heterocyclic Carbenes (NHC) has opened a new field for the manufacture of this type of macromolecules, in which it has been proposed to obtain conjugated polymers (CPs) and metallo- networks. organic (MOFs).
La obtención de este tipo de compuestos requiere del diseño de sistemas moleculares sencillos de partida (scaffolds) que permitan la obtención de forma sencilla y controlada del polímero deseado. Sin embargo, a pesar de las evidentes aplicaciones que este tipo de materiales puede derivar, actualmente sólo se conocen sales de bisimidazolio capaces de proporcionar polímeros lineales monodimensionales (Neilson, B. M.; Tennyson, A. G.; Bielawski, C. W. J. Phys. Org. Chem. 2012, 25, 531), cuyas propiedades electrónicas dependen de la naturaleza del scaffold, siendo muy apreciados los sistemas en los que se produzca una deslocalización efectiva de la carga a través del polímero. Normalmente esta deslocalización se consigue a través del diseño de sistemas con una alta deslocalización π. Obtaining these types of compounds requires the design of simple molecular starting systems (scaffolds) that allow obtaining the desired polymer in a simple and controlled way. However, despite the obvious applications that such materials can derive, currently only bisimidazolium salts capable of providing monodimensional linear polymers are known (Neilson, BM; Tennyson, AG; Bielawski, CWJ Phys. Org. Chem. 2012, 25, 531), whose electronic properties depend on the nature of the scaffold, the systems in which an effective delocalisation of the charge through the polymer is highly appreciated. Normally this delocalisation is achieved through the design of systems with a high delocalization π.
Así pues, la obtención de NHCs multitópicos o multifuncionales es esencial para el desarrollo de nuevos materiales. Thus, obtaining multitopic or multifunctional NHCs is essential for the development of new materials.
Se han descrito en el estado de la técnica sistemas de bis-NHC que pueden ser utilizados para el desarrollo de polímeros, metalopolímeros y catalizadores altamente eficaces en una gran variedad de transformaciones orgánicas (Boydston, A. J.; Williams, K. A.; Bielawski, C. W. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12496). Bis-NHC systems have been described in the state of the art that can be used for the development of highly effective polymers, metallopolymers and catalysts in a wide variety of organic transformations (Boydston, AJ; Williams, KA; Bielawski, CWJ Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12496).
El único sistema tris-NHC rígido descrito con simetría D3h es el descrito por Bielawski, sin embargo, este sistema está electrónicamente desconectado a través de un ‘core’ central formado por un resto tripticénico. The only rigid tris-NHC system described with D3h symmetry is that described by Bielawski, however, this system is electronically disconnected through a central ‘core’ formed by a triptylenic moiety.
Así pues, sería deseable disponer de moléculas heterometálicas basadas en un puente dicarbeno-NHC que proporcionen eficacias catalíticas superiores a las mostradas por los sistemas monometálicos independientes descritos en el estado de la técnica. Es decir, sería deseable disponer de un método de obtención de polímeros bi-y tri-dimensionales con una elevada capacidad para transportar estímulos ópticos y electrónicos. Thus, it would be desirable to have heteromethalic molecules based on a dicarbeno-NHC bridge that provide catalytic efficiencies greater than those shown by the independent monometallic systems described in the prior art. That is, it would be desirable to have a method of obtaining bi-and three-dimensional polymers with a high capacity to transport optical and electronic stimuli.
DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención describe la obtención de sistemas tris-NHC con simetría D3h, en la que los tres NHC están comunicados a través de deslocalización π. La preparación de tris-NHC planos, con una elevada deslocalización π, permite la obtención de una gran variedad de polímeros bi- y tri-dimensionales con una elevada capacidad para conducir estímulos ópticos y electrónicos. Paralelamente, la elevada deslocalización proporciona al sistema propiedades altamente valoradas como absorciones UV/vis muy intensas (típicamente π→π*), potenciales bandahueco accesibles, y foto- y electro-luminiscencia. The present invention describes the obtaining of tris-NHC systems with D3h symmetry, in which the three NHCs are communicated through delocalization π. The preparation of flat tris-NHC, with a high delocalization π, allows to obtain a great variety of two- and three-dimensional polymers with a high capacity to conduct optical and electronic stimuli. In parallel, the high delocalization provides the system with highly valued properties such as very intense UV / vis absorptions (typically π → π *), accessible bandahueco potentials, and photo- and electro-luminescence.
Entre las aplicaciones de estos sistemas, cabe mencionar su utilidad en la preparación de redes metalo-orgánicas (MOFs), en el diseño de diodos orgánicos de emisión de luz (OLEDs), como componente de la fase estacionaria en cromatografía de gases, en catálisis homogénea, en la preparación de complejos homo- y hetero-trimetálicos y en sensores para la detección de CO2. Among the applications of these systems, it is worth mentioning their usefulness in the preparation of metal-organic networks (MOFs), in the design of organic light-emitting diodes (OLEDs), as a component of the stationary phase in gas chromatography, in catalysis homogeneous, in the preparation of homo- and hetero-trimetallic complexes and in sensors for the detection of CO2.
Así pues, un aspecto de la presente invención se refiere a un compuesto de fórmula I: Thus, one aspect of the present invention relates to a compound of formula I:
donde: where:
R1 representa C1-C10alquilo o fenilo, donde el fenilo está opcionalmente sustituido por uno o más R2, C1-C4alquilo o – O-C1-C4alquilo; X representa R2, B(R3)4, tetrakis[3,5-bis(trifluorometil)fenil]borato o P(R3)6; R1 represents C1-C10alkyl or phenyl, where the phenyl is optionally substituted by one or more R2, C1-C4alkyl or - O-C1-C4alkyl; X represents R2, B (R3) 4, tetrakis [3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl] borate or P (R3) 6;
5 R2 representa F, Cl, Br o I; y R3 representa F, Cl, Br o I. con la condición de que todos los grupos R1 del compuesto de fórmula I son simultáneamente iguales entre sí. Otro aspecto de la presente invención se refiere al procedimiento de obtención de un compuesto de fórmula I a partir 5 R2 represents F, Cl, Br or I; and R3 represents F, Cl, Br or I. provided that all R1 groups of the compound of formula I are simultaneously equal to each other. Another aspect of the present invention relates to the process of obtaining a compound of formula I from
de un compuesto de fórmula IV en presencia de un trisaquil ortoformiato, preferiblemente HC(OEt)3, y un ácido de 10 fórmula HX: of a compound of formula IV in the presence of a trisakyl orthoformate, preferably HC (OEt) 3, and an acid of formula HX:
donde: where:
R1 representa C1-C10alquilo o fenilo, donde el fenilo está opcionalmente sustituido por uno o más R 2, C1-C4alquilo o – O-C1-C4alquilo; y R1 represents C1-C10alkyl or phenyl, where the phenyl is optionally substituted by one or more R 2, C1-C4alkyl or -O-C1-C4alkyl; Y
15 R2 representa F, Cl, Br o I. R2 represents F, Cl, Br or I.
Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso de un compuesto de fórmula I como precursor de un ligando tris-NHC coordinado a tres metales seleccionados de Rh, Ir, Pd, Ru, Ni, Cu, Ag, Au o Pt, preferiblemente Rh o Pd, para obtener un complejo homo-tri-metálico, para preparar un líquido iónico, un polímero organometálico, un catalizador homogéneo, una red metalo-orgánica (MOF), un sensor electro-óptico, un biosensor o una celda solar. Another aspect of the present invention relates to the use of a compound of formula I as a precursor of a tris-NHC ligand coordinated to three metals selected from Rh, Ir, Pd, Ru, Ni, Cu, Ag, Au or Pt, preferably Rh or Pd, to obtain a homo-tri-metallic complex, to prepare an ionic liquid, an organometallic polymer, a homogeneous catalyst, a metallo-organic network (MOF), an electro-optical sensor, a biosensor or a solar cell.
20 A lo largo de la presente invención el “C1-C10alquilo” se refiere a un grupo alquilo de 1 a 10 carbonos que puede ser lineal o ramificado, preferiblemente se refiere a un grupo terc-C4-C10alquilo. Ejemplos incluyen entre otros metilo, etilo, propilo, butilo, pentilo, hexilo, heptilo, octilo, nonilo, decilo, terc-butilo, terc-pentilo e isopropilo. Throughout the present invention the "C1-C10alkyl" refers to an alkyl group of 1 to 10 carbons which can be linear or branched, preferably refers to a tert-C4-C10alkyl group. Examples include, among others, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, tert-butyl, tert-pentyl and isopropyl.
“C1-C4alquilo” se refiere a un grupo de 1 a 4 carbonos que puede ser lineal o ramificado e incluye los grupos metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, sec-butilo y terc-butilo. "C1-C4alkyl" refers to a group of 1 to 4 carbons that can be linear or branched and includes the methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl and tert-butyl groups.
25 “terc-C4-C10alquilo” se refiere a un grupo de 1 a 4 carbonos ramificado donde el átomo de carbono que se une al resto de la mólecula está sustituido tres grupos alquilo, es decir, es un átomo de carbono cuaternario. Ejemplos incluyen entre otros terc-butilo y terc-pentilo. "Tert-C4-C10alkyl" refers to a group of 1 to 4 branched carbons where the carbon atom that binds to the rest of the molecule is substituted by three alkyl groups, that is, it is a quaternary carbon atom. Examples include among others tert-butyl and tert-pentyl.
“-O-C1-C4alquilo” se refiere a un grupo C1-C4alquilo en el que uno de sus hidrógenos está sustituido por un óxigeno. Ejemplos incluyen metoxilo, etoxilo, propiloxilo, butoxilo, terc-butoxilo y sec-butoxilo. "-O-C1-C4alkyl" refers to a C1-C4alkyl group in which one of its hydrogens is substituted by an oxygen. Examples include methoxy, ethoxy, propyloxy, butoxy, tert-butoxy and sec-butoxy.
30 “trisalquil ortoformiato” se refiere a un grupo ortoéster del ácido fórmico. Ejemplos incluyen entre otros HC(OEt)3 y HC(OMe)3. "Trisalkyl orthoformate" refers to an orthoester group of formic acid. Examples include among others HC (OEt) 3 and HC (OMe) 3.
La expresión "opcionalmente sustituido por uno o más" significa la posibilidad de un grupo de estar sustituido por uno o más, preferiblemente por 1, 2, 3 ó 4 sustituyentes, más preferiblemente por 1, 2 ó 3 sustituyentes y aún más preferiblemente por 1 ó 2 sustituyentes, siempre que dicho grupo disponga de suficientes posiciones disponibles The term "optionally substituted by one or more" means the possibility of a group being substituted by one or more, preferably by 1, 2, 3 or 4 substituents, more preferably by 1, 2 or 3 substituents and even more preferably by 1 or 2 substituents, provided that said group has sufficient available positions
35 susceptibles de ser sustituidas. Si están presentes, dichos sustituyentes pueden ser iguales o diferentes y pueden estar situados sobre cualquier posición disponible. 35 likely to be replaced. If present, said substituents may be the same or different and may be located over any available position.
En otra realización la invención se refiere a un compuesto de formula I tal y como se ha definido anteriormente, donde: In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above, wherein:
R1 representa C1-C10alquilo; y R1 represents C1-C10alkyl; Y
40 C1-C10alquilo se selecciona de terc-C4-C10alquilo. C1-C10alkyl is selected from tert-C4-C10alkyl.
En otra realización la invención se refiere a un compuesto de formula I tal y como se ha definido anteriormente, In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above,
donde R1 representa terc-pentilo o terc-butilo, preferiblemente terc-butilo. En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente, donde R1 representa etilo. where R 1 represents tert-pentyl or tert-butyl, preferably tert-butyl. In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above, where R1 represents ethyl.
5 En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente, In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above,
donde R1 representa fenilo sustituido por uno o más grupos CH3. En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente, donde: where R1 represents phenyl substituted by one or more CH3 groups. In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above, where:
R1 representa fenilo, donde el fenilo está opcionalmente sustituido por uno o más R2; y 10 R2 representa Cl. R1 represents phenyl, where the phenyl is optionally substituted by one or more R2; and 10 R2 represents Cl.
En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente, donde: R1 representa fenilo, donde el fenilo está opcionalmente sustituido por uno o más R2; y R2 representa –OCH3. In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above, where: R1 represents phenyl, where the phenyl is optionally substituted by one or more R2; Y R2 represents –OCH3.
15 En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente, donde R1 representa un grupo de fórmula II: In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above, wherein R 1 represents a group of formula II:
II En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente, II In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above,
20 donde: X representa Cl, I, B(R2)4, o P(R2)6; y R2 representa F. En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente, Where: X represents Cl, I, B (R2) 4, or P (R2) 6; and R2 represents F. In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above,
donde: where:
25 X representa B(R3)4, o P(R3)6; y R3 representa F. En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente, X represents B (R3) 4, or P (R3) 6; and R3 represents F. In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above,
donde: R1 representa terc-butilo; where: R1 represents tert-butyl;
30 X representa Cl, I, B(R3)4, o P(R3)6; y R3 representa F. En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente, X represents Cl, I, B (R3) 4, or P (R3) 6; and R3 represents F. In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above,
donde: R1 representa terc-butilo; 35 X representa B(R3)4, o P(R3)6; y R3 representa F. where: R1 represents tert-butyl; X represents B (R3) 4, or P (R3) 6; and R3 represents F.
En otra realización la invención se refiere a un compuesto de fórmula I tal y como se ha definido anteriormente seleccionado de: In another embodiment the invention relates to a compound of formula I as defined above selected from:
3+ 3+
Me Me Me
3(BF4-)3 (BF4-)
MeI
Me I
N N
N N
Me I
Me I
Me I
N NN Me Me N NN Me Me
Me Me I I
Me I
Me I
Me I
N N
Me MeI I
Me , I ,
; ;
; ;
; ;
; y ; Y
. .
en alguno de los procedimientos que se detallan a continuación puede ser necesario o conveniente proteger los grupos reactivos o lábiles mediante grupos protectores convencionales. Tanto la naturaleza de dichos grupos protectores como los procedimientos para su introducción y eliminación son bien conocidos y forman parte del estado de la técnica (véase por ejemplo Greene T.W. y Wuts P.G.M, “Protective Groups in Organic Synthesis”, John Wiley & Sons, 4a edición, 2006). Siempre que esté presente In some of the procedures detailed below it may be necessary or convenient to protect reactive or labile groups by conventional protecting groups. Both the nature of such protecting groups and the procedures for their introduction and removal are well known and are part of the state of the art (see for example Greene TW and Wuts PGM, "Protective Groups in Organic Synthesis", John Wiley & Sons, 4th edition, 2006). Whenever present
10 algún grupo protector, será necesaria una posterior etapa de desprotección, que se realiza en las condiciones habituales en síntesis orgánica, como las descritas en la referencia mencionada más arriba. In some protective group, a subsequent deprotection stage will be necessary, which is carried out under the usual conditions in organic synthesis, such as those described in the reference mentioned above.
Excepto que se indique lo contrario, en los métodos que se describen a continuación los significados de los distintos sustituyentes son los significados descritos anteriormente en relación con un compuesto de fórmula I. Unless otherwise indicated, in the methods described below the meanings of the different substituents are the meanings described above in relation to a compound of formula I.
En general, los compuestos de fórmula I se pueden obtener por el método descrito en el esquema 1: In general, the compounds of formula I can be obtained by the method described in scheme 1:
hexaamina IV consta de dos pasos. El primer paso, descrito en la bibliografía (Yatabe, T.; Harbison, M. A.; Brand, J. D.; Wagner, M.; Mullen, K.; Samori, P.; Rabe, J. P. Journal of Materials Chemistry 2000, 10, 1519) consiste en la 20 bromación de trifenileno. En un segundo paso, la hexaamina IV se obtiene a partir del compuesto bromado mediante Hexaamine IV consists of two steps. The first step, described in the literature (Yatabe, T .; Harbison, MA; Brand, JD; Wagner, M .; Mullen, K .; Samori, P .; Rabe, JP Journal of Materials Chemistry 2000, 10, 1519) It consists of the bromination of triphenylene. In a second step, hexaamine IV is obtained from the brominated compound by
una reacción de aminación de Buchwald-Hartwig. La sencillez del procedimiento sintético facilita que el compuesto I se pueda obtener en escalas de multigramos. La ciclación de IV se realiza empleando trietil ortoformiato (HC(OEt)3) en medio ácido. Así pues, IV se disuelve en HC(OEt)3 y se hace reaccionar con tres equivalentes de ácido tetrafluorobórico. La reacción se calienta, por ejemplo a 110ºC durante un tiempo, por ejemplo durante 16 h. Una a reaction of amination of Buchwald-Hartwig. The simplicity of the synthetic procedure makes it possible for compound I to be obtained in multi-gram scales. Cyclization of IV is performed using triethyl orthoformate (HC (OEt) 3) in acidic medium. Thus, IV is dissolved in HC (OEt) 3 and reacted with three equivalents of tetrafluoroboric acid. The reaction is heated, for example at 110 ° C for a time, for example for 16 h. A
5 vez a temperatura ambiente, la sal de tris-imidazolio I precipita como un sólido beige al añadir dietil éter. El compuesto I se obtiene con un rendimiento superior al 95%. 5 times at room temperature, the tris-imidazolium I salt precipitates as a beige solid when diethyl ether is added. Compound I is obtained in a yield greater than 95%.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Como se ha mencionado anteriormente, los compuestos de fórmula I tienen forma de estrella de tres puntas (simetría D3h), poseyendo, por tanto, un eje de simetría C3, que puede ser empleado para la preparación de As mentioned above, the compounds of formula I have a three-pointed star shape (symmetry D3h), therefore possessing an axis of symmetry C3, which can be used for the preparation of
10 moléculas discretas (complejos trimetálicos) o estructuras metalo-orgánicas bidimensionales (conocidas como MOFs) dependiendo de las estrategias sintéticas empleadas. 10 discrete molecules (trimetallic complexes) or two-dimensional metal-organic structures (known as MOFs) depending on the synthetic strategies employed.
Por una parte, la coordinación de I como ligando tris-NHC puede dar lugar a compuestos trimetálicos (homo- y hetero-trimetálicos) en los que cada metal se coloca en los vértices de un triángulo equilátero. Los compuestos hetero-trimetálicos son de especial interés puesto que pueden ser aplicados en reacciones catalíticas tándem, en las On the one hand, the coordination of I as a tris-NHC ligand can result in trimetallic compounds (homo- and hetero-trimetallic) in which each metal is placed at the vertices of an equilateral triangle. Hetero-trimetallic compounds are of special interest since they can be applied in tandem catalytic reactions, in
15 que cada fragmento metálico podría promover una reacción mecanísticamente distinta. 15 that each metal fragment could promote a mechanistically different reaction.
Por otra parte, tal y como se muestra en el esquema 2, este mismo ligando posee un elevado potencial como material de partida para construir redes bidimensionales metalo-orgánicas o MOFs. On the other hand, as shown in scheme 2, this same ligand has a high potential as a starting material for building two-dimensional metal-organic networks or MOFs.
20 El procedimiento empleado para la activación de los compuestos de fórmula I y su coordinación a Rh(I), empleando como precursor metálico el dímero [RhCl(cod)]2 (cod = 1,5-ciclooctadieno) se detalla en el esquema 3. Como se ha mencionado anteriormente, la coordinación a otros metales tales como Pd, Ni, Ru, Au, Ir, Cu, Ag y Pt se puede hacer empleando un procedimiento similar pero con los precursores metálicos correspondientes. The procedure used for the activation of the compounds of formula I and their coordination with Rh (I), using the dimer [RhCl (cod)] 2 (cod = 1,5-cyclooctadiene) as a metal precursor is detailed in scheme 3 As mentioned above, coordination to other metals such as Pd, Ni, Ru, Au, Ir, Cu, Ag and Pt can be done using a similar procedure but with the corresponding metal precursors.
3+ (COD) Cl 3+ (COD) Cl
3(X-) Rh R1 N 3 (X-) Rh R1 N
R1 R1N N N R1 R1N N N
R1 R1
- 1. one.
- KHMDS, THF, 0ºC KHMDS, THF, 0 ° C
- 2. 2.
- [RhCl(COD)]2[RhCl (COD)] 2
R1 R1 R 1 R1NN (COD) R1 R1 R 1 R1NN (COD)
Cl Cl
RhN N RhR1 R1RhN N RhR1 R1
I I
R1 R1 (COD) R1 R1 (COD)
Cl V Cl V
Esquema 3 Scheme 3
Así pues, el esquema 3 muestra el procedimiento empleado para la coordinación del ligando tris-NHC derivado de I a Rh(I). Tal y como ilustra el esquema, la síntesis consta de dos etapas. En el primer paso de la reacción, la sal I se Thus, scheme 3 shows the procedure used for the coordination of the tris-NHC ligand derived from I to Rh (I). As the scheme illustrates, the synthesis consists of two stages. In the first step of the reaction, salt I is
5 suspende en THF seco y se hace reaccionar con bis(trimetilsilil)amida de potasio (KHMDS) a 0ºC durante 10 minutos. Empleando esta base, en disolución se genera el ligando tris-NHC libre. El ligando libre se hace reaccionar in situ con el precursor metálico, en este caso [RhCl(cod)]2. La disolución resultante se agita durante 1.5 horas a temperatura ambiente. La purificación se lleva a cabo mediante cromatografía por columna. 5 suspended in dry THF and reacted with potassium bis (trimethylsilyl) amide (KHMDS) at 0 ° C for 10 minutes. Using this base, the free tris-NHC ligand is generated in solution. The free ligand is reacted in situ with the metal precursor, in this case [RhCl (cod)] 2. The resulting solution is stirred for 1.5 hours at room temperature. Purification is carried out by column chromatography.
Como puede apreciarse en el esquema 3, el complejo V es homo-trimetálico. Cada una de las tres unidades NHC As can be seen in scheme 3, the V complex is homo-trimetallic. Each of the three NHC units
10 está coordinada a un fragmento de Rh(I). Como consecuencia de la topología del ligando, los fragmentos metálicos se colocan en los vértices de un triángulo equilátero. 10 is coordinated to a fragment of Rh (I). As a consequence of the ligand topology, the metal fragments are placed at the vertices of an equilateral triangle.
Como se ha mencionado anteriormente, el mismo procedimiento sintético puede utilizarse para la coordinación de I a otros sustratos metálicos (Ni, Ru, Au, Ir, Cu, Ag, Pt y Pd). Los compuestos obtenidos presentan propiedades catalíticas sensiblemente mejores que las que presentan los compuestos análogos monometálicos, lo cual supone As mentioned above, the same synthetic procedure can be used for the coordination of I to other metal substrates (Ni, Ru, Au, Ir, Cu, Ag, Pt and Pd). The compounds obtained have significantly better catalytic properties than those presented by monometallic analogs, which implies
15 una gran ventaja a nivel económico (menos consumo de metal para una mayor eficacia catalítica), así como un evidente beneficio medioambiental (menor generación de residuos). 15 a great advantage at an economic level (less metal consumption for greater catalytic efficiency), as well as an obvious environmental benefit (less waste generation).
Asimismo, la reacción de la sal de trisazolio I con bases fuertes (i.e.: KHMDS) permite la generación del tris-NHC libre, que puede polimerizar para generar el homopolímero bidimensional de fórmula VI que se muestra en el esquema 4. La deslocalización de carga bidimensional de este polímero se podría aprovechar en la fabricación de Likewise, the reaction of the trisazolium I salt with strong bases (ie: KHMDS) allows the generation of free tris-NHC, which can be polymerized to generate the two-dimensional homopolymer of formula VI shown in scheme 4. Load delocalization Two-dimensional of this polymer could be used in the manufacture of
20 fotosensibilizadores, filtros electro-ópticos y materiales con propiedades eléctricas avanzadas. 20 photosensitizers, electro-optical filters and materials with advanced electrical properties.
Esquema 4 Scheme 4
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants are not intended to exclude other
5 características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. 5 technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention. The following examples are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention.
10 EJEMPLOS 10 EXAMPLES
Ejemplo 1. Obtención de I (R1 = tert-butilo) Example 1. Obtaining I (R1 = tert-butyl)
3+ 3+
Me Me Me
3(BF4-)3 (BF4-)
MeI
Me I
N N
N N
Me I
Me I
Me I
NN NN
Me Me Me I I I
Me I
MeN N MeN N
Me MeMe
Me MeMe I MeMe
En un matraz de fondo redondo se disuelve la hexaamina IV (R = tert-butilo) (590 mg, 0,902 mmol) en 40 mL de HC(OEt)3. Seguidamente se añade ácido tetrafluorobórico (solución etérea al 54 %; 0,36 mL, 2,977 mmol) y se deja agitando a 110ºC durante 16 horas. A continuación, se añaden 100 mL de dietil éter. La sal formada se separa In a round bottom flask, hexaamine IV (R = tert-butyl) (590 mg, 0.902 mmol) is dissolved in 40 mL of HC (OEt) 3. Then tetrafluoroboric acid (54% ethereal solution; 0.36 mL, 2,977 mmol) is added and allowed to stir at 110 ° C for 16 hours. Then, 100 mL of diethyl ether are added. The salt formed separates
5 mediante filtración. Tras precipitar con acetonitrilo/dietil éter, el compuesto I se obtiene puro como un sólido beige. Rendimiento: 820 mg, 95 %. 5 by filtration. After precipitating with acetonitrile / diethyl ether, compound I is obtained pure as a beige solid. Yield: 820 mg, 95%.
1H NMR (300 MHz, DMSO-d6, 303 K): δ 9,19 (s, 6H, CHarom), 9,16 (s, 3H, NCHN), 2,04 (s, 54H, C(CH3)3). 1H NMR (300 MHz, DMSO-d6, 303 K): δ 9.19 (s, 6H, CHarom), 9.16 (s, 3H, NCHN), 2.04 (s, 54H, C (CH3) 3 ).
13C {1H} NMR (300 MHz, DMSO-d6, 303 K): 143,1 (NCHN), 131,8 (CHarom), 127,2 (Cq arom), 112,5 (Cq arom), 62,4 (C(CH3)3), 29,0 (C(CH3)3). 13C {1H} NMR (300 MHz, DMSO-d6, 303 K): 143.1 (NCHN), 131.8 (CHarom), 127.2 (Cq arom), 112.5 (Cq arom), 62.4 (C (CH3) 3), 29.0 (C (CH3) 3).
10 Electrospray MS (20V, m/z): 387,2 [M]2+. 10 MS Electrospray (20V, m / z): 387.2 [M] 2+.
Mediante un procedimiento análogo al descrito anteriormente para la obtención del compuesto del ejemplo 1, se pueden preparar los siguientes compuestos de fórmula I con los compuestos de partida correspondientes: By a procedure analogous to that described above for obtaining the compound of example 1, the following compounds of formula I can be prepared with the corresponding starting compounds:
; ; ; ;
; ;
; ;
; ;
baño hielo y se añade gota a gota KHMDS (0,5 M solución en tolueno, 0.81 mL, 0.406 mmol). Se deja agitando durante 10 minutos a 0 ºC. Durante este tiempo, la disolución adquiere una tonalidad roja oscura. En un segundo Schlenk, se introduce [RhCl(cod)]2 (100 mg, 0,203 mmol), y se añade 5 mL de THF seco. La segunda disolución se añade sobre la primera con ayuda de una cánula. La mezcla resultante se agita durante 30 minutos a 0 ºC y 1,5 ice bath and KHMDS (0.5 M solution in toluene, 0.81 mL, 0.406 mmol) is added dropwise. It is left stirring for 10 minutes at 0 ° C. During this time, the solution acquires a dark red hue. In a second Schlenk, [RhCl (cod)] 2 (100 mg, 0.203 mmol) is introduced, and 5 mL of dry THF is added. The second solution is added on the first with the help of a cannula. The resulting mixture is stirred for 30 minutes at 0 ° C and 1.5
10 horas a 50 ºC. El disolvente se elimina a presión reducida. El crudo de la reacción se purifica mediante cromatografía por columna utilizando gel de sílice como fase estacionaria. Al eliminar el disolvente a presión reducida, el compuesto V se obtiene como un sólido amarillo cristalino. Rendimiento: 76,4 mg, 44 %. 10 hours at 50 ° C. The solvent is removed under reduced pressure. The reaction crude is purified by column chromatography using silica gel as the stationary phase. By removing the solvent under reduced pressure, compound V is obtained as a crystalline yellow solid. Yield: 76.4 mg, 44%.
1H NMR (300 MHz, CDCl3, 303 K): δ 8,74 (s, 6H, CHarom), 5,11 (br s, 6H, CHcod), 3,08 (br s, 6H, CHcod), 2,58 (s, 54H, C(CH3)3), 2,42 (m, 12H, CH2 cod), 2,12 (m, 12H, CH2 cod). 1H NMR (300 MHz, CDCl3, 303 K): δ 8.74 (s, 6H, CHarom), 5.11 (br s, 6H, CHcod), 3.08 (br s, 6H, CHcod), 2, 58 (s, 54H, C (CH3) 3), 2.42 (m, 12H, CH2 cod), 2.12 (m, 12H, CH2 cod).
Electrospray MS (20V, m/z): 676,5 [M-2Cl]2+. MS electrospray (20V, m / z): 676.5 [M-2Cl] 2+.
Ejemplo 3: Obtención del compuesto VI. Example 3: Obtaining compound VI.
5 10 minutos a 0 ºC. Durante este tiempo, la disolución adquiere una tonalidad roja oscura. En un segundo Schlenk, se introduce [PdCl(η3-alilo)]2 (100 mg, 0,2734 mmol) y se añade 5 mL de THF seco. La segunda disolución se añade sobre la primera con ayuda de una cánula. La mezcla resultante se agita durante 30 minutos a 0ºC y 2 horas a temperatura ambiente. El disolvente se elimina a presión reducida. El crudo de la reacción se purifica mediante cromatografía por columna utilizando gel de sílice como fase estacionaria. Al eliminar el disolvente a presión 5 10 minutes at 0 ° C. During this time, the solution acquires a dark red hue. In a second Schlenk, [PdCl (η3-allyl)] 2 (100 mg, 0.2734 mmol) is introduced and 5 mL of dry THF is added. The second solution is added on the first with the help of a cannula. The resulting mixture is stirred for 30 minutes at 0 ° C and 2 hours at room temperature. The solvent is removed under reduced pressure. The reaction crude is purified by column chromatography using silica gel as the stationary phase. By removing the solvent under pressure
10 reducida, el compuesto VI se obtiene como un sólido amarillo cristalino. Rendimiento: 80 mg, 36 %. Reduced, compound VI is obtained as a crystalline yellow solid. Yield: 80 mg, 36%.
1H NMR (300 MHz, CDCl3, 303 K): δ 8,86 (m, 6H, CHarom), 5,34 (m, 3H, CHalilo), 4,25 (m, 3H, CH2 alilo), 3,42 (m, 3H, CH2 alilo), 2,38 (s, 27H, C(CH3)3), 2,20 (s, 27H, C(CH3)3), 2,16 (m, 3H, CH2 alilo), 1,59 (m, 3H, CH2 alilo). 1H NMR (300 MHz, CDCl3, 303 K): δ 8.86 (m, 6H, CHarom), 5.34 (m, 3H, CHalyl), 4.25 (m, 3H, CH2 allyl), 3.42 (m, 3H, CH2 allyl), 2.38 (s, 27H, C (CH3) 3), 2.20 (s, 27H, C (CH3) 3), 2.16 (m, 3H, CH2 allyl) , 1.59 (m, 3H, CH2 allyl).
13C {1H} NMR (300 MHz, CDCl3, 303 K): δ 193,8 (C-Pd), 135,3 (Cq arom), 124,4 (Cq arom), 112,8 (CHalilo), 108,5 (CHarom), 69,0 (CH2 alilo), 60,20 (C(CH3)3), 60,18 (C(CH3)3), 51,6 (CH2 alilo), 31,8 (C(CH3)3), 31,7 (C(CH3)3). 13C {1H} NMR (300 MHz, CDCl3, 303 K): δ 193.8 (C-Pd), 135.3 (Cq arom), 124.4 (Cq arom), 112.8 (CHalyl), 108, 5 (CHarom), 69.0 (CH2 allyl), 60.20 (C (CH3) 3), 60.18 (C (CH3) 3), 51.6 (CH2 allyl), 31.8 (C (CH3 ) 3), 31.7 (C (CH3) 3).
15 Electrospray MS (20V, m/z): 1197 [M-Cl]+. 15 MS Electrospray (20V, m / z): 1197 [M-Cl] +.
Ejemplo 4: Mejora en la actividad catalítica del compuesto VI frente al correspondiente compuesto monometálico VII, en α-arilación de cetonas. Example 4: Improvement in the catalytic activity of compound VI against the corresponding monometallic compound VII, in α-arylation of ketones.
- Entrada Entry
- Catalizador Carga Cat (% mmol) Tiempo (h) Rendimiento (%) Catalyst Cat load (% mmol) Time (h) Performance (%)
- 1 one
- VI 0,333 1 99 SAW 0,333 one 99
- 2 2
- VI 0,333 0,25 62 SAW 0,333 0.25 62
- 3 3
- VII 1 1 75 VII one one 75
Condidiones de reacción: T=120 ºC, 0,5 mmol propiofenona, 0,55 mmol bromobenceno, 0,65 mmol NaOtBu, 2 mL de tolueno. Rendimientos obtenidos mediante GC utilizando anisol como referencia interna. Reaction conditions: T = 120 ° C, 0.5 mmol propiophenone, 0.55 mmol bromobenzene, 0.65 mmol NaOtBu, 2 mL of toluene. Yields obtained by GC using anisole as internal reference.
Entrada Ar-Br Producto Tiempo Cat Carga Cat Rendimiento % Ar-Br Input Product Time Cat Load Cat Yield%
(h) (% mol) (h) (% mol)
- 1 one
- VI 0,333 99 SAW 0,333 99
- 1 one
- VII 1 65 VII one 65
- 1 one
- VI 0,333 99 SAW 0,333 99
1 VII 1 60 1 VII 1 60
1 VI 0,333 99 1 VI 0.333 99
1 VII 1 69 1 VII 1 69
Condidiones de reacción: T=120 ºC, 0,5 mmol propiofenona, 0,55 mmol bromoareno, 0,65 mmol NaOtBu, 2 mL de tolueno. Rendimientos obtenidos mediante GC utilizando anisol como referencia interna. Reaction conditions: T = 120 ° C, 0.5 mmol propiophenone, 0.55 mmol bromoarene, 0.65 mmol NaOtBu, 2 mL of toluene. Yields obtained by GC using anisole as internal reference.
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