organometallic chemistry omc001 heckkoutenti/teaching/lectures/images oc iii...complex allyl anion...
TRANSCRIPT
I+
R
OH cat. Pd(OAc)2, Ph3P
the catalytic Heck reactionκαταλυτική αντίδραση Heck
R
O
+R
ORGANOMETALLIC CHEMISTRY
Heck reaction-Nucleophilic addition to an unactivated alkene. Catalytic palladium (Pd) is needed.
Αντίδραση Heck- Πυρηνόφιλη προσθήκη σε απενεργοποιημένο αλκένιο. Χρειάζεται καταλυτκό Pd.
Pauson-Khand reaction-method of making five-membered rings from three components:an alkene, an alkyne, and carbon monoxide (CO). It requires cobalt.
Αντίδραση Pauson-Khand - μέθοδος δημιουργίας πενταμελών δακτυλίων από τρία συστατικά:ένα αλκένιο, ένα αλκύνιο και μονοξείδιο του άνθρακα. Απαιτείται κοβάλτιο.
OMC001
O
RCo2(CO)8
the Pauson-Khand reaction αντίδραση Pauson-Khand
OMC002
Cr
CO
COCO Pd
Ph3P
Ph3P
PPh3
PPh3
Me N PdCl22
a 16 electron Pd(II) complex18 electron complexes
Group IVB (4) VB (5) VIB (6) VIIB (7) VIIIB (8, 9 & 10) 1A (11)
Number of Valence ElectronsΑριθμός e- σθένους
4 5 6 7 8 9 10 11
3d
4d
5d
Ti
Zr
Hf
V
Nb
Ta
Cr
Mo
W
Mn
Tc
Re
Fe
Ru
Os
Co
Rh
Ir
Ni
Pd
Pt
Cu
Ag
Au
Magic 18!
6+6+2+2+2 = 18 10+2+2+2+2 = 18 (10 - 2)+2+2+2+2 = 16
OMC003
M R Mη1 η2
M M M M M M M
different acceptable ways to draw π complexesδιαφορετικοί αποδεχτοί τρόποι σχεδιασμού π-συμπλόκων
M M M
η1
σ allylη3
π allylallyl cation
complexallyl anioncomplex
The number of atoms involved in bondingto the metals is usually shown by the hapto number η.Ο αριθμός των ατόμων που περιέχονται στο δεσμό με το μέταλλο, συμβολίζεται με το γράμμα η.
Representation of bonds in transition metal complexes:Αναπαράσταση δεσμών στα σύμπλοκα μετάλλων μετάπτωσης:
Ph3P BH3 Ph3P BH3+ _
Ph3P PdL3 Ph3P PdL3
16 electrons 18 electrons
+ _
M R
σ-complex
MM
M
η1 η3 η5
Μ Μ Μ Μ
η2 η4 η6 η8
OMC004
PdPh3P PPh3
Ph3P PPh310
2 2
2 2
(0)Fe 6
η5 = 6
η5 = 6
(-1)
(-1)
total: 3 x 6e = 18etotal: 4 x 2e + 10e = 18e
Electron counting helps to explain the stability of metal complexesΤο μέτρημα των e- βοηθά στην εξήγηση της σταθερότητας των συμπλόκων μετάλλων.
Ligand CharacteristicsΧαρακτηριστικά υποκαταστάτη
Anionic LigandsΑνιονικοί υποκαταστάτες
Cl Br I NC RO H Alkyl
Formal ChargeΤυπικό φορτίο
Electrons DonatedΠροσφορά e-
_ _ _ _ _ _ _-1 2
Neutral σ-Donor LigandsΟυδέτεροι σ-δότες
R3P R3N R2O R2S CO RCN RNC 0 2
Unsaturated σ- or π-donor ligandsΑκόρεστοι δ- ή π- δότες
Allyl, σ-allylOlefinsπ-Allyl anionπ-Allyl cationDiene-conjugatedDienyls, cyclopentadienyls (anions)Arenes, trienesTrienyls, cycloheptatrienyls (anions)CyclooctatetraeneCarbene, nitrene, oxo
Hapto Numberη1
η2
η3
η3
η4
η5
η6
η7
η8
η1
-10
+1-10
-10
-100
2224466882
M L M L
vacant "dsp" orbitalάδειο 'dsp' τροχιακό
filled lone pair on ligandπλήρες μονήρες ζεύγος στον υποκαταστάτη
σ complex
M C OC OM C OM
π-donation from metal to ligandπ-εισφορά από το μέταλλο στον υποκαταστάτη
σ-donation from ligand to metalσ-εισφορά από τον υποκαταστάτη στο μέταλλο
filled d orbitalπλήρες d τροχιακό
empty π* on ligandάδειο π* στον υποκαταστάτη
empty d orbital
filled sp on ligandπλήρες sp στον υποκαταστάτη
C
C
C
CMM M
vacant metal orbitalάδειο τροχιακό μετάλλου
filled olefin π orbitalacts as σ donor
πλήρες ολεφινικό π τροχιακό δρα ως σ δότης
filled metal d orbitalsπλήρη d τροχιακά μετάλλου
empty olefin π* orbitalsάδεια ολεφινικά π*τροχιακά
Transition metal complexes exhibit special bonding. It used to be called 'dative covalent' and represented by an arrow. Nowadays it is represented by simple lines.
Σύμπλοκα μετάλλων μετάπτωσης επιδεικνύουν ειδική δέσμευση. Παλιά ονομάζονταν 'δοτικά ισοσθενή' και αναπαριστώνταν με ένα τόξο. Σήμερα αναπαριστώνται με απλές γραμμές.
OMC005
R BrMg(0)
Et2OMg Mg
R Br
Et2O OEt2 correct Grignard reagent structure has some (probably 2) ether ligandsσωστή δομή αντιδραστηρίου Grignard έχει μερικούς αιθερικούς υποκαταστάτες
M(0) +X
Y
XM(II)
Y
oxidative addition X YH H R H R3Si H
H X R X X X
(nonpolar)
(electrophilic)
introduces new organic ligands on to metalεισάγει νέους οργανικούς υποκαταστάτες στο μέταλλο
S Br
Pd(PPh3)4
Pd(0) S Pd Br
Ph3P PPh3
RhPh3P
Ph3P
PPh3
Cl
H2 RhPh3P
Ph3P
H
Cl
H
Rh(Ι) Rh(ΙΙΙ)
Oxidative addition inserts metal atoms into single bonds.Οξειδωτική προσθήκη εισάγει τα μεταλλικά άτομα σε απλούς δεσμούς.
Ex.1:Oxidative addition of Pd(0) to aryl iodides. Οξειδωτική προσθήκη Pd σε αρυλο ιωδίδια.
Ex. 2: Activation of Wilkinson' s catalyst for hydrogenation in solution by oxidative addition to a hydrogen molecule. Ενεργοποίηση καταλύτη Wilkinson για υδρογόνωση σε διάλυμα με οξειδωτική προσθήκη σε ένα μόριο υδρογόνου.
OMC006
Mg(II)
R Br
Pd(II)
Ir ClPh3POC PPh3
CH3
I
Ir ClPh3POC PPh3
Ir HPh3POC PPh3
H
Cl
H3C I H2
Vaska's complextrans - addition18e complexIr(III); d6
16e complexIr(Ι); d8
cis - addition 18e complexIr(ΙΙΙ); d6
XM(II)
Y
reductive eliminationαναγωγική απόσπαση M(0) + X
Y
removes organic ligands from metal producing new organic productαπομακρύνει οργανικούς υποκαταστάτες από το μέταλλο παράγοντας νέο οργανικό προϊόν
Vaska' s complex
Reductive elimination removes metal atoms and forms new single bonds.Αναγωγική απόσπαση απομακρύνει άτομα μετάλλων και σχηματίζει νέους απλούς δεσμούς.
OMC007
Must be cis for reductive elimination (RE)Πρέπει να είναι cis για αναγωγική απόσπασηProcess is concerted.Η διαδικασία είναι συντονισμένη.
Reductive elimination is one of the most importantmethods for the removal of a transition metal leaving a neutral organic product.Η αναγωγική απόσπαση είναι από τις πιο σημαντικές μεθόδους για απομάκρυνση μετάλλου μετάπτωσης αφήνοντας ένα ουδέτερο οργανικό προϊόν.
PPd
PPh
PhPh
PhMe
Me
DMSO
80 oCMe Me +
PPd
PPh
PhPh
Ph
P PPd PhPh
Me
PhPh
Me
Pd(0)ligands cis
ligands trans no reactionυποκαταστάτες trans όχι αντίδραση
Eg. 1:
Eg. 2:
NH
PdPh3P PPh3
R
SiMe3
RE
NH
R
SiMe3 + (Ph3P)2PdL2
Pd(0)an indoleινδόλη
Eg. 3:
(L = undefined ligand of the phosphine sort)
Pd(II)
Pd(II)
XM
Y
migratory insertion XY
M L= R3P, CO XY
M
L
saturatedκορεσμένο
unsaturated ακόρεστο
saturatedκορεσμένο
X migrates from M to YYinserts into
the M-X bond
Migratory insertion: migration of ligand from the metal to the other ligand and insertion of one of the ligands into the other metal-ligand bond.Μεταναστευτική προσθήκη: μετακίνηση ενός υποκαταστάτη από το μέταλλο στον άλλο υποκαταστάτη και εισαγωγή ενός από τους υποκαταστάτες στον άλλο δεσμό μετάλλου- υποκαταστάτη.
OMC008
LnMCO
R Ln+1M R
OLnM
RLn+1M
R
LnMR
Ln+1MR
carbonylationcarbonylation or hydrometallation, R=H
alkyne insertion
+ L
- L
+ L
- L
+ L
- L
The group to be inserted must be unsaturated.Η ομάδα που θα μπει πρέπει να είναι ακόρεστη.
EG: carbon monoxide metal-acyl complexes, alkenes metal-alkyl alkynes metal-alkenyl
Μεταναστευτική προσθήκη
OMC009
Fe(CO)5 Fe(CO)52
20 electrons
Fe(CO)42 2Na
18 electrons 18electrons+2 electrons -2 electrons
Na/Hg -CO
Fe(CO)4
R1 Br
FeOC
R1
CO
COCO
R2 BrFe
R1
CO
COCO
R2
OCCO Fe
CO
COCO
R2
OC
R1O
18 electrons 18 electronstetracarbonyl ferrate dianionτετρακαρβονυλικό σιδηρικό
διανιόνiron acyl complex
σιδηροακυλικό σύμπλοκο
Fe
R1
CO
COCO
R2
OC
18 electrons
Ph3PFe
R1
CCO
R2
OC
20 electrons
Ph3P CO
OFe
CO
COCO
R2
OC
18 electrons
R1O
R2 R1
Oreductive elimination
αναγωγικη απόσπαση
EG: carbonylation with tetracarbonyl ferrate dianion [Fe(CO)42-] with alkyl halides.
καρβονυλίωση με τετρακαρβονυλικό σιδηρικό διανιόν [Fe(CO)42-] με άλκυλο αλογονίδια
Reagent made by dissolving metal reduction of the 18-electron Fe(0) compound Fe(CO)5. Το αντιδραστήριο γίνεται με αναγωγή της ένωσης Fe(CO)5 χρησιμοποιώντας Na/Hg.
Ligand migration- R3P adds to the iron and pushes out the poorest ligand (one of the alkyl groups) on to a CO ligand.Μετακίνηση υποκαταστατών - προστίθεται στο σίδηρο και σπρώχνει το φτωχότερο υποκαταστάτη πάνω σε ένα CO υποκαταστάτη
SN2
SN2
_ _+
_
__
+
+ C O O
H HH H
H
OH
Rh or Co cat.+
CARBONYLATION-addition of carbon monoxide to organic molecules.Καρβονυλίωση- προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα σε οργανικά μόρια.
OMC010
catalyticcycleof theOXO
process
M HO
M HC
O
M H
M H
M HH H
O
H H
reductive eliminationαναγωγική απόσπαση
carbonylationκαρβονυλίωση
hydrometallationυδρομεταλλίωση
C O
CO complexationσυμπλοκοποίηση CO
π-complex formationσχηματισμός π-συμπλόκου START HERE
CATALYTIC CYCLE-showing the various stages of alkene cοordination.Καταλυτικός κύκλος-δείχνει τα διάφορα στάδια συντονισμού του αλκενίου
M H M HH
M
π-complex formationσχηματισμός π-συμπλόκου
hydrometallationυδρομεταλλίωση
H
MC
O
carbonylationκαρβονυλίωση
LNM
H
R
LnMH
R
LnM HR
+β-hydride elimination
απόσπαση β-υδριδίου
σ-complex π-complex
Insertion reactions are reversible.Αντιδράσεις εισαγωγής είναι αντιστρεπτές.
OMC011Hydrometallation & CarbonylationΥδρομεταλλίωση και Καρβονυλίωση
Must be SYN !!Πρέπει να είναι syn
PdPh3P
Ph3P
PPh3
PPh3Pd
Ph3P
Ph3P
Cl
Cl
a stable Pd(0) complex a stable Pd(II) complexσταθερό σύμπλοκο Pd(II)
Available complexes of palladium(0) and palladium(II).Διαθέσιμα σύμπλοκα παλλαδίου(0) και παλλαδίου(ΙΙ)
Pd
L
L
L L L Pd
L
L
L
+ 2L PdL
L
+ Pd
R
L
L X
Pd(0)
R1 Pd
R2
L
L X+
R1
Pd
R2
L
X PdR1
R2
L
X PdR1
R2
L
X
Lcarbopalladation- L
18 electronunreactive
16-electronstable
14-electronreactive
oxidative addition
R X
Basic chemistry of palladium. It is dominated by two oxidation states.Βασική χημεία παλλαδίου. Κυριαρχείται από δύο οξειδωτικά στάδια.
Pd(II)
Carbopalladation-carbon and palladium are attached to the ends of the alkene system.Ανθρακοπαλλαδίωση- άνθρακας και παλλάδιο ενωμένα στο τέλος του αλκενικού συστήματος
Pd(II) Pd(II)
OMC012
+ L
R1Pd
R2
H β-hydride elimination
L
L
X
R1
R2
+ Pd
H
X
LLbase
Pd LL
Pd(II)Pd(II) Pd(0)
Example of reductive elimination: it forms a hydrogen halide bond rather than a carbon-carbon or carbon-hydrogen bondΠαράδειγμα αναγωγικής απόσπασης : σχηματίζει ένα δεσμό αλογονιδίου υδρογόνου αντί δεσμό άνθρακα-άνθρακα ή άνθρακα-υδρογόνου
R1 X + HR2
baseR1
R2 H X+
theHeck
reactionL2Pd
X
HPd(II) Pd(II) L2Pd
X
R1(16e) (16e)
B-HX
B
reductive eliminationαναγωγική απόσπαση PdL2
Pd(0)
(14e)
oxidative addition R1 X
START HERE
startιng materialsαρχικά αντιδραστήρια
R2
PdL2
R1
H Pd(II)
X
(16e)
HR2
β-hydride eliminationαπόσπαση β-υδριδίου
R1R2
product
carbometallationανθρακομεταλλίωση
Heck reaction-coupling an alkene with a halide or triflate to form a new alkene.Αντίδραση Heck - σύζευξη αλκενίου με ένα αλογονίδιο ή τριφλικό για σχηματισμό νέου αλκενίου.
Catalytic cycle of the Heck reactionΚαταλυτικός κύκλος αντίδρασης Heck
OMC013
Pd(0) catalyst
S Br+
N1% Pd(OAc)2
2% PAr3
The rxn tolerates a variety of functional groups. Here is an example using a heterocyclic compound reacting with another heterocycle.Η αντίδραση γίνεται και στην παρουσία ποικιλίας λειτουργικών ομάδων. Εδώ είναι ένα παράδειγμα όπου χρησιμοποιείται ετεροκυκλική ένωση που αντιδρά με άλλο ετεροκυκλικό.
N
OMC014
P
Me3
tri(o-tolyl)phosphine
OTf+
CO2R
NHCbz
Pd(OAc)2 10 mol%(o-Tol)3P 20 mol%
K2CO3, DMF, Bu4NClCO2R
NHCbz77%
Br+ OEt
O
Pd(OAc)2 5 mol%(o-Tol)3P 20 mol%
Et3N, DMF
CO2Et
87%
Esters promote excellent regioselectivity in favour of terminal attack.Οι εστέρες προάγουν εξαιρετική τοποεκλεκτικότητα όπου προτιμάται η προσβολή στο τελικό άκρο.
S
Et3N PdL2X2ligand
exchange NEt2
HPdL2X
X
β-hydrideelimination
HPdIIL2Xreductive
eliminationPd0L2 + HX
Pd(II)Pd(0)
PPh3ligand
exchangePd(II)Pd(OAc)2
Ph3P
Ph3PPdOAc
OAc
O
OPPh3
PdPPh3
OAc
AcO
Ph3P PdPd(0)
PPh3O Ac2O
Alkeneligand
exchange PdX X
migratoryinsertion
PdH
X
L
XL
β-hydrideelimination
HPdL2XPd(II)
PdL2
Pd(0)HX
Organo-metallic
PdL2X2
Pd(II)
2R1M 2MX +R1
R1PdL2 PdL2
Pd(0)
+ R1 R1
In situ formation of palladium(0) by reduction of Pd(II) OMC015
reductiveelimination
reductiveelimination
reductiveelimination
+
+ +
_
_+
+_
OTf +OEt Pd(OAc)2
Et3N
DMSO 60 oCPd
OAc
OEtOEt
82 % yield
X
R1
L2Pd
internal
attack
R2
terminal
attack
L2PdX R1
R2H
R1R2
R1
PdL2
R2
H
X
R2R1 R2R1
Example of a Heck reaction working in the absence of a phosphine ligand.Παράδειγμα αντίδρασης Heck που δουλεύει στην απουσία υποκαταστάτη φωσφίνης.
β-hydride elimination stepβήμα απόσπασης β-υδριδίου
β-hydride elimination
OMC016
+
R XPd(0)
base R
L2Pd
H
OH
X
R H
OH
R H
O
The choice as to which hydride can be lost to form the alkene depends on the stability of the possible product alkenes, as the β-hydrideelimination is reversible.Η επιλογή σχετικά με το πιο υδρίδιο μπορεί να φύγει για νασχηματιστεί το αλκένιο εξαρτάται από τη σταθερότητα του πιθανού προϊόντος αλκενίου, καθώς η απόσπαση β-υδριδίου είναι αντιστρεπτή.
+ OH
I
MeO
OMe
O
Pd(OAc)2Bu4NCl
KOAc, PPh3
MeO
OMe
O
I
Pd(OAc)2, PPh3AgCO3, MeCN
MeO
MeO
O
93% yield
O
X
Ar1PdL2
O
L2Pd H
Ar1
X
β-hydride
eliminationOAr1
L2PdHX
hydropalladation
OAr1
H PdL2
H
X
β-hydride
eliminationOAr1
PdL2
X
H
OAr1
I
Ar2PdL2
OAr1
PdL2
I
Ar2
carbo-palladation OAr1
PdL2
IH
Ar2
β-hydride
elimination OAr1
L2PdHI
Ar2OAr1 Ar2
Hydropalladation-dehydropalladation can lead to alkene isomerization.Υδροπαλλαδίωση-Αφυδροπαλλαδίωση μπορεί να οδηγήσει σε ισομερείωση αλκενίου.
OMC017
+TfO
Pd(dba)2, (3 mol%), ligand (6 mol%)
THF, i-Pr2NEtO
87 % yield, 97% ee
TBSO
IPd(OAc)2(R)-BINAP
Ag3PO4
TBSO
PdOAc
*L
carbopalladation
β-eliminationH
TBSO
67% yield, 80% ee
R1 Morganometallic
reagent
+ R2 XX = halideor triflate
Pd(0) cat.R1 R2
coupledproduct
+ M Xmetal halide
or triflate
R1SnBu3
Cu(I)
BrR2
Pd(0)
R1R2
R1Li
BuLi
R1R2
XBr
XR2
no reaction
no reaction
Heck reactions can be enantioselective, e.g.,Η αντίδραση Heck μπορεί να είναι εναντιοεκλεκτική, π.χ.,
Cross-coupling of organometallics and halides. Reductive elimination forms the basis of the mechanism for cross-coupling reactions between an organometallic reagent and an organic halide or triflate.
Διασταυρωτή σύζευξη οργανομεταλλικών και αλογονιδίων. Αναγωγική απόσπαση σχηματίζει τη βάση του μηχανισμού για διασταυρωτή σύζευξη μεταξύ ενός οργανομεταλλικού αντιδραστηρίου και ενός οργανικού αλογονιδίου ή τριφλικό.
OMC018
O
R2 X
Pd(0)PdL2
oxidativeaddition
R2 PdL2
X
Pd(II)
R1 M
transmetallation(SLOW)
M X + R2 PdL2
R1
reductiveelimination
R1 R2 + PdL2
Pd(0)
regeneratedcatalyst
PdL2R2X reacts with Pd(0)
oxidative additionR2 PdL2
X R1M reacts with Pd(II)
transmetallation (SLOW)M X + R2 PdL2
R1
R1 M R1 = almost anything including examples with β H
M = MgX, ZnX, Cu, SnR3, SiR3 / TASF, ZrCp2Cl, AlMe2, B(OR)2
R2 X R2 = must not have β Hs that can eliminate X = I, Br, (Cl), OTf, OPO(OR)2
Ar X XX
Ar XRO
X
ORf X Rf = perfluoroalkyl
I
TfO R1
+
ZnBr
R
Pd(dba)2THF, RT
O P3
R
OTf
R1
72-88% yield
+
ZnBr
R2
Pd(dba)2
dppfTHF, 65 oC
R R1
74-89% yield
R2
This rxn allows the coupling of two different components, R1and R2.Αυτή η αντίδραση επιτρέπει τη σύζευξη δύο διαφορετικών συστατικών R1και R2
Once the two components are joined to the palladium atom, only the cross-coupled product can be formed.Όταν τα δύο συστατικά είναι ενωμένα με το παλλάδιο, μόνο το διασταυρωτά σύζευγμένον προϊόν μπορεί να σχηματιστεί.
Repeated coupling of aromatic iodides and triflates with organozinc reagents.Επαναλαμβανόμενη σύζευξη αρωματικών ιωδιδίων και τριφλικών με οργανοκασσιτερικά αντιδραστήρια
OMC019
OTf+ Bu3Sn
Pd(PPh3)4 (5 mol%)
LiCl, THF78%
OTfPd(PPh3)4
oxidative addition
PdOTf
Ph3P PPh3
Bu3Sn
transmetallation(SLOW)
PdPh3P PPh3
Ph3Preductive
eliminationPd(PPh3)4
regeneratedcatalyst
product+
OTfPd(PPh3)4
oxidative addition
PdOTf
Ph3P PPh3
unreactive complexμη δραστικό σύμπλοκο
LiClPd
Cl
Ph3P PPh3
reactive complexδραστικό σύμπλοκο
OTfEt3SiO
OH
OTBS
Bu3Sn
Pd(PPh3)4
THF
OH
OTBS
OSiEt3
46%
Examples of Stille coupling. Use of stannanes as the organometallic component.Παραδείγματα σύζευξης Stille. Χρήση σταννανίων σαν το οργανομεταλλικό συστατικό.
OMC020
O
I
OMe
H
O
NO
OO
H
O
OH
H
OH
OMeOHO
I
R rapamycin precursorπρόδρομο ραπαμυκίνης
SnBu3
Bu3Sn
PdCl2(MeCN)2
i-Pr2NEt
DMF, THF
O
NO
OO
H
O
ROHO
26%
OMe
OH HO
O
SnBu3
+Cl
OPdCl2(PPh3)2
THFO
O
I+
Me3Sn OEt Pd(PPh3)4/CO
1,4-dioxane
O
OEt
OEt
80% not formed
Nicolaou' s synthesis of Rapamycin.Σύνθεση Νικολάου της ραπαμυκίνης
Examples of two simple Stille couplings.Παραδείγματα δύο απλών συζεύξεων Stille
OMC021
I PdL2
oxidative insertionοξειδωτική εισαγωγή
PdI
LLCO
ligand exchangeανταλλαγή υποκαταστάτη
PdI
LCO
+ L
carbonylationκαρβονυλίωση
Pd
O
L
I
L
Pd(II) acyl complex
Pd(II) acyl complex +
Me3Sn OEt
trans-metallationτρανσμεταλλίωση
Pd
O
L L
OEt
reductive eliminationαναγωγική απόσπαση
O
OEt
Transmetallation is the slow step in these coupling reactions so that there is time for the carbon monoxide insertion first. The final step-reductive elimination-releases the Pd(0) catalyst for the next cycle.
Τρανσμεταλλίωση είναι το αργό στάδιο σ'αυτές τις αντιδράσεις σύξευξης, έτσι ώστε να υπάρχει χρόνος για το μονοξείδιο του άνθρακα να εισαχθεί πρώτα. Το τελικό στάδιο-αναγωγική απόσπαση-ελευθερώνει το Pd(0) που είναι καταλύτης για τον επόμενο κύκλο.
Me3Sn-I
0MC022
I+
Me3Sn OEt Pd(PPh3)4/CO
1,4-dioxane
O
OEt
OEt
80% not formedδε σχηματίζεται
I
HO
R1
R2
Pd(0)
COL2Pd
HO
R1
R2
I
CO
O
R1
R2
O
Pd
L
I
L
H
reductive eliminationαναγωγική απόσπαση O
R2
R1O
R1 R2
OB
OH
hydroborationυδροβορίωση
OBO
R2
H
R1
Ar Br
Pd(PPh3)4NaOEt
H Ar
R2R1
C6H13 +O
BO
H1. Δ
2. H2O H
B(OH)2C6H13
90%
H
B(OH)2C6H13 + Br
(PPh3)2PdCl2
KOH, PhMeH
C6H13
75%
Acyl palladium species react like activated acid derivatives.Ακυλικά είδη παλλαδίου αντιδρούν σαν ενεργοποιημένα παράγωγα οξέος.
Suzuki coupling-couples boronic acids to halides.Σύζευξη Suzuki- συζευγνύει βορονικά οξέα με αλογονίδια.
The geometry of both unsaturated components is preserved. Excellent method for stereospecific diene synthesis.Η γεωμετρία και των δύο ακόρεστων συστατικών διατηρείται. Εξαιρετική μέθοδος για στερεοειδική σύνθεση διενίου.
OMC023
Δ
insertionεισαγωγή
OB
O
RO
BO
EtO
NaOEt
PdL2
BrPdL2
OB
O
R
EtOnucleophilic "ate" complex
OMeBO
O +I Pd(PPh3)4
DMF, K3PO4 OMe85%
NaBr
Suzuki coupling mechanism similar to Stille coupling. Difference is the transmetallation step (need for an additional base).Μηχανισμός σύζευξης Suzuki παρόμοιος με αυτό της Stille. Η διαφορά είναι το βήμα τρανσμεταλλίωσης (ανάγκη για επιπρόσθετη βάση)
Suzuki coupling is used in aryl-aryl cross couplings. Borate esters can be used instead of boronic acids.Η σύζευξη χρησιμοποιείται για σύζευξη αρυλίου-αρυλίου. Βορικοί εστέρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν αντί βορονικά οξέα.
OMC024
N Br+
N
(HO)2B Pd(PPh3)4
Et4NBr, KOH, PhH NN
t-Bu
t-BuB(OH)2
OMe+
N
BrPd(PPh3)4, t-BuOK
DME 18 h, reflux
OMet-Bu
t-Bu N83%
O O
OBn
BR2
+
OO
I
Pd(PPh3)4
NaOEt
O O
OBn
O
O
Coupling of aromatic heterocycles. The 2-position of pyridine is very electrophilic and not at all nucleophilic.Σύζευξη αρωματικών ετεροκυκλικών. Η 2 θέση της πυριδίνης είναι πολύ ηλεκτρονιόφιλη και καθόλου πυρηνόφιλη.
Synthesis of trisporol B using Suzuki coupling.Σύνθεση trisporol B χρησιμοποιώντας σύζευξη Suzuki.
56%
52%
OMC025
Ar Xaryl halide
+ H Rterminal alkyneτελικό αλκύνιο
Pd(0), CuIEt2NH, rt, 3-6h Ar R
coupled productσυζευγμένο προϊόν
+ Et2NH.HX
H Rterminal alkyneτελικό αλκύνιο
Et2NHCuI Cu R
Ar XPd(0)
oxidative insertionοξειδωτική εισαγωγή
L PdAr
XL
LAr
LR
Pd(0)
reductive eliminationαναγωγική απόσπαση
Ar Rcoupled productσυζευγμένο προϊόν
Cl
Clz
H C5H11
Pd(PPh3)4/CuI
BuNH2, rt, 5hCl
z
C5H11Cl
Cl
E
Cl
E
C5H11
X
X+ H R
Pd(0), CuI
Et2NH
R
R
ene-di-yne
Bergmanncyclization
R
R
Cl
Cl+ H SiMe3
Pd(PPh3)4/CuI
BuNH2
Cl
SiMe3
+H
OR Pd(PPh3)4/CuI
BuNH2
SiMe3
OR
Sonogashira coupling-coupling of terminal alkynes with aryl or vinyl halides under palladium catalysis.Σύζευξη Sonogashira-σύζευξη τερματικών αλκυνίων με άρυλο ή βινυλο αλογονίδια κάτω από κατάλυση παλλαδίου.
Ene-diynes and the Bergmann cyclization.
95%
H C5H11
Pd(PPh3)4/CuI
BuNH2, rt, 5h95%
80%75%
OMC026
X Pd(0)X +
Pdallyl cation complex
Nu Nu
Nu
dissociationδιαχωρισμός
Pd(0)L2(14e)
X
association σύνδεση
START HERE
X
PdL2(16e) π-complex
Nu
PdL2(16e)π-complex
PdL
L X
n3-complex
PdL X
n3-allyl cation complex
(16e)(16e)
X
nucleophilic additionπυρηνόφιλη προσθήκη
X
Nu
oxidative eliminationοξειδωτική απόσπαση
Allylic electrophiles are specifically activated by palladium(0).Αλλυλικά ηλεκτρονιόφιλα είναι αποκλειστικά ενεργοποιημένα από παλλάδιο(0).
FULL CATALYTIC CYCLEΠΛΗΡΗΣ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ
OMC027
OAcPd(PPh3)4
Pd(0)OAc
Pd Pd
H2NR
Pd(0)
NHR
OAc
NH
Ph
NH
H
Ph Pd
NHBn
6/5 fused ringspreferred
Example of an amine attacking outside the ring because the alkene prefers to be inside the ring.Παράδειγμα αμίνης που προσβάλλει εξωτερικά το δακτύλιο επειδή το αλκένιο προτιμά να είναι εσωτερικά του δακτυλίου.
Intramolecular reaction gives heterocyclic rings.Ενδομοριακή αντίδραση δίνει ετεροκυκλικούς δακτυλίους.
Pd(PPh3)4
Pd(0)
OMC028
X
Pd(0)
complexation
X
Pd"SN2" -X
inversion
PdNu
"SN2"
inversion
Nu
Xcomplexation
from sideopposite X
X
Pd
displacement
inversionPd
XNu
inversion
Nu
retention
OAc
AcO
AcO OAc+
O
OO
Oenolate of Meldrum`s acid
Pd2(dba)3.CHCl3PPh3
OAc
AcO
AcO O
OO
O73%
O Pd(0) OPd
O
Pd
H Nu OH
Pd+ Nu
OHNu 1
2
3
4
CO2MeH
CO2Me + OPd2(dba)3.CHCl3Ph2P
PPh2
HO
Pd
CO2MeCO2Me
HOCO2Me
CO2Me55%
Displacement of the leaving group by the nucleophile with retention.Μετακίνηση αποχωρούσας ομάδας από το πυρηνόφιλο με διατήρηση???
Rxn of allylic acetate with the sodium salt of Meldrum' s acid demonstrates the retention of configuration in the palladium(0)-catalysed process.Αντίδραση αλλυλικού οξικού με το άλας νατρίου του οξέος Meldrum αποδεικνύει τη διατήρηση της διαμόρφωσης στην καταλυτική διαδικασία παλλαδίου(0).
Vinyl epoxides provide their own alkoxide base.Βινυλο εποξείδια προσφέρουν τη δική τους βάση αλκοξειδίου.
OMC029
O
O
OR Pd(0) O
O
OR
Pd Pd+
O OR
O
CO2 + H Nu NuPd
Nu Pd(0)+
O+
N
NN
NH
NH2
[(i-PrO)2P)4Pd
as above
HO
Pd
AdHO
=HO N
NN
N
NH2
O
O
EtO Pd(0)
Pd
NO2
PhO2S
NO2
PhO2Ssteps
RO
EtO
Synthesis of aristeromycin from epoxycyclopentadiene and adenine.Σύνθεση αριστερομυκίνης από εποξυκυκλοπενταδιένιο και αδενίνη.
Ad
Ad
AdAd
+
_
_
N
NN
N
NH2
HO OH
HO
aristeromycin
Allylic carbonates provide alkoxide by decarboxylation.Αλλυλικά ανθρακικά προσφέρουν αλκοξείδιο με αποκαρβοξυλίωση.
+
+
_ _
_
OMC030
OH OAc
Pd(PPh3)4
PPh3 OH
PdPd
OHRO2C CO2R
OH
CO2R
CO2R
OAc
CO2R
CO2R Pd(PPh3)4
PPh3
CO2R
CO2RPd
NaH
CO2R
CO2RPd
CO2R
CO2R
Intramolecular alkylations lead to ring synthesis.Ενδομοριακή αλκυλίωση οδηγεί σε σύνθεση δακτυλίων.
OMC031
Ph
OAc
Ph+
N
O
PPh2
Phchiral ligand
1 mol % [Pd(C3H5)Cl]2
2.5 mol % chiral ligand
MeO2C CO2Me
PhPh99 % yield99% ee
O N
NN
NH
Cl
Pd(dba)2, Et3N chiral ligandχειρικός υποκαταστάτης
ON
NN
N
Cl
85 % yield93 % ee
NHO
PPh2
HNO
Ph2P
chiral ligand
CO2Bn
CO2BnRO(CO)O
Pd(dba)2, CsCO3
97 %adenosine
Optically pure ligands on Pd in allylic alkylation give good enentiomeric excess.Οπτικά καθαροί υποκαταστάτες στο Pd σε αλλυλική αλκυλίωση δίνουν καλή εναντιομερική περίσσεια.
Synthesis of the natural nucleoside adenosineΣύνθεση φυσικού νουκλεοτιδίου αδενοσίνη
CO2PhPhO2C PhO2C
ON
NN
N
Cl
BnO2CBnO2C
RO(CO)O
OMC032
O N
NN
N
NH2
HO OH
HO
SiMe3
OAc
Pd(0)
SiMe3
PdLn][
OAc
PdLn][
Palladium catalyses cycloaddition reactions.Το παλλάδιο καταλύει αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης
+ +
+
___
OMC033
singlet trimethylene methane triplet trimethylene methane
Trimethylene methaneΤριμεθυλενομεθάνιο
+ +
+_
_ _
O
R+ AcO SiMe3
Pd(OAc)2
P(i-PrO)3
OR
PdLn][
conjugateaddition
OR
PdLn][
allylicalkylation
OR
PdLn][
Cycloaddition of cyclopentenones.Κυκλοπροσθήκη κυκλοπεντενονών
_
++
_
I
R
+R1
R2
NHPd2(dba)3, P(o-tol)3, NaO-t-Bu
dioxane 65oC/100oCN
R R1
R2
OTf+
LiS
R Pd(PPh3)4, LiCl
THF, refluxS
R
60-99% yield
Heteroatom couplings produce aryl-or vinyl-N, -S, or -P bonds.Σύζευξη ετεροατόμων παράγει αρυλο- ή βινυλο- Ν,-S ή -Ρ δεσμούς
R1HNOR2
O
OTf
+ PHPd(OAc)2, DMSO
Ph2PPPh2
R1HNOR2
O
PPh2
OMC034
Ph
Ph
R H+ Nu H + Pd(II)
R Nu+ 2HCl + Pd(0)
RPd(Cl2)
Pd(II)coordination
R
Pd L
Cl
Cl
η2
-π-complex
R
Pd L
Cl
ClNunucleophilic attack
πυρηνόφιλη προσβολή
HNuR
PdCl
L
η1
-σ-complex
HNuR
PdCl
L
β-hydride eliminationαπόσπαση β-υδριδίου
Nu H
product
+ PdL
Cl
L
H
Pd(II)
HCl
reductive eliminationαναγωγική απόσπαση
PdL2
Pd(0)
[O]
?Pd(II)
RR
Pd(II)Pd(OAc)2
coordination RR
AcO
PdOAcAcO
oxypalladationοξυπαλλαδίωση
RR
OAc
PdOAc
HOAc + Pd(0)
β-hydride eliminationαπόσπαση β-υδριδίου
RR
OAc
Alkenes are attacked by nucleophiles when coordinated to palladium(II), e.g.,Αλκένια προσβάλλονται από πυρηνόφιλα όταν είναι συμπλοκοποιημέα με παλλάδιο (II), π.χ.,
OMC035
OO@ 5 mol%
(MeCN)2PdCl2rt
OO
PdCl2
OO
PdCl
oxypalladation reverseoxypalladation OAc
93%
OAc
Z Z OAcZ E
RPdCl2 (cat)
H2O, O2, CuCl2R
PdClCl
H2O
RPdCl
OH
H
β-elimination
β-απόσπαση R
OH
enol R
O
R1
OSiMe3
R2Pd(OAc)2
oxypalladation R1 R2
PdOAc
OSiMe3AcO
no β-hydrogensόχι β-υδρογόνα
Me3SiOAc + Pd(0)
β-eliminationR1
O
R2
OH+
O
O1,4-benzoquinone
cat. Pd(OAc)2
LiCl, AcOH/acetone
O
Cl
73% yield99:1 syn:anti
Allylic rearrangement by reversible oxypalladation.Αλλυλική αναδιάταξη με αντιστρεπτή οξυπαλλαδίωση
Wacker oxidation-oxidation of terminal vinyl groups to methyl ketones.Οξείδωση Wacker - οξείδωση τελικών βινυλο ομάδων σε μεθυλοκετόνες
Oxidation of silyl enol ethers to enones.Οξείδωση σιλυλο ενολο αιθέρων σε ενόνες
Alcohols and amines are excellent intramolecular nucleophiles.Αλκοόλες και αμίνες είναι εξαιρετικά ενδομοριακά πυρηνόφιλα
@ 5 mol%(MeCN)2PdCl2
rt
+
OMC036
HO
PdOAc
OAc
π-complex of Pd(II)
O
PdOAc
σ-allyl complex
O
PdClπ-allyl complex
O
Cl Pd(0)
π-complex of Pd(0)
Pd(0)
O
Cl
Pd(II)1,4-benzoquinone
NHR
(R = H, Ac, Ts)
PdCl2L2
benzoquinone N
PdClH
R
Pd(0)
β-elimination NR
isomerization NR
NH
O
R PdCl2L2
benzoquinone
coordination
NH
O
RPdCl2
nucleophilicaddn
N
RPdCl
O
N
R
O H PdCl
Pd(0)
β-hydrideelimination
N
R
O
N
R
O
isomerization92%
Palladium coordinates to one face of the diene promoting intramolecular attack by the alcohol on the opposite face.Το παλλάδιο συμπλοκοποιείται στη μια πλευρά του διενίου προάγοντας ενδομοριακή προσβολή από την αλκοόλη στην αντίθετη πλευρά
Nitrogen nucleophiles attack alkenes activated by Pd(II) and benzoquinone acts as a reoxidant, e.g.,Πυρηνόφιλα αζώτου προσβάλλουν αλκένια ενεργοποιημένα από και η βενζοκινόνη δρα σαν αναοξειδωτικό π.χ.,
(1)
(2)
+_
OMC037
Br
NHTs
[Pd(II)]PdCl2(CH3CN)2 cat.
LiClbenzoquinone N
Br
Ts80%
[Hg(II)]Hg(OAc)2
HClO4, LiCl
N
Br
Ts99%
HgCl
N
Br
Ts90%
I[Pd(0)]
Pd(OAc)2 cat.Et3N
NHAc
CO2Me
NTs
CO2MeAcHN
Br
[Pd(0)]Pd(OAc)2 cat.Et3N-P(Tol)3
OH
I2
NTs
CO2MeAcHN
OH
83%
cat.PdCl2(CH3CN)2
[Pd(II)]
NTs
CO2MeNAc
95%
hvNaBH4
Na2CO3
NH
CO2MeNAc
60%
Mercuration followed by iodination.Υδραργύρωση ακολουθούμενη από ιωδίωση
OMC038
+R Co2(CO)8
the Pauson-Khand reaction
O
R
SiMe3
SiMe3
+CpCo(CO)2
Vollhardt co-trimerization
Me3Si
Me3Si
CoCO
CO
18-electron complex of Co(0)
Co Co
O
O
COOCOC
OC CO
CO
Other transition metals: cobaltΆλλα μέταλλα μετάτωσης:κοβάλτιο OMC039
O
CpCo(CO)2
Me3Si SiMe3
Me3Si
Me3Si
O
Me3Si
Me3Si
O
4-electron conrotatoryelectrocyclic reaction
Me3Si
Me3Si
O
H
Diels-Alder
Me3Si
Me3Si
H H
O
H
Steroid synthesis by the Vollhardt co-trimerizationΣύνθεση στεροϊδών με τριμερισμό Vollhardt
OMC040
R Co2(CO)8
-2 x CO
Co
Co
R
COCO
CO
COOC CO
-CO
Co
Co
R
COCO
CO
OC CO
Co
Co
R
COCo
Co
CO
R
Co
O
Co
R
O
Co(CO)3
Co(CO)3
R
O
RH
H
+2 x CO
CpCo(CO)2 +
18 electrons
-2COCpCo CpCo
16 electrons
CpCoMe3Si
SiMe318 electrons
CpCoMe3Si
Me3Si
CpCo
Me3Si
Me3Si
Me3Si
Me3SiCpCo
SiMe3
SiMe3
CpCo CoMe3Si
Me3Si Cp ligand omitted for clarityΥποκαταστάτης Cp παραλείπεται για καθαρότητα
Me3Si
Me3Si
CpCo Me3Si
Me3Si
Carbonyl insertion followed by reductive elimination.Εισαγωγή καρβονυλίου ακολουθούμενη από αναγωγική απόσπαση
Vollhardt co-trimerizationΤριμερισμός Vollhardt
or alternatively Diels-Alder rxnή εναλλακτικά αντίδραση Diels-Alder
OMC041