Проблема селективности образования углерод-углеродных связей в реакциях кросс-сочетания дигалогенаренов, катализируемых комплексами переходных металлов

• Автор: Цветков, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
2.1 Реакция кросс-сочетания арилборных кислот с арилгалогенидами. Общие закономерности и
СОВРЕМЕННЫЕ ВАРИАНТЫ
2.2 Реакция кросс-сочетания терминальных ацетиленов с арилгалогенидами. Общие закономерности и современные варианты
2.3 Селективность в реакциях кросс-сочетания соединений, имеющих несколько потенциальных реакционных центров
3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Изучение селективного последовательного арилирования 4,6-дигалогенхинолинов с помощью реакции Сузуки
3.2 Изучение селективного последовательного алкинилирования 4,6-дигалогенхинолинов
3.3 Никель-катализируемое сочетание терминальных ацетиленов с арилгалогенидами
3.4 Изучение селективного кросс-сочетания ртутьорганических производных ферроцена с
ди га логен арен ами
3.5 Изучение каталитического ацилирования ртутьорганических производных ферроцена галогенангидридами карбоновых кислот
3.6 Изучение взаимодействия диферроценилртути с диметилацетилендикарбоксилатом
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
4.1 Синтез исходных соединений
4.2 Синтез палладиевых катализаторов
4.3 Кросс-сочетание 4.6-дигалогенхинолинов с арилборными кислотами
4.4 Кросс-сочетание 6-иод-4-хлорхинолина с терминальными ацетиленами
4.5 Получение 4.6-арилалкинилхинолинов в последовательных реакциях кросс-сочетания б-иод-4-хлорхинолина
4.6 Палладий-катализируемое кросс-сочетание арилиодидов с диферроценилртутью
4.7 Модификация ферроценил-арилгалогенидов с помощью реакций кросс-сочетания
4.8 Паллапий-катализируемое ацилирование диферроценилртути хлорангидридами карбоновых кислот
4.9 Палладий-катализируемое взаимодействие диметила! штиледикарбоксилата с диферроценил-и дианизилртутью
5. ВЫВОДЫ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение

1. ВВЕДЕНИЕ
Реакции кросс-сочетания, катализируемые комплексами переходных металлов, в настоящее время являются широко используемым инструментом для создания углеродного скелета в разнообразных органических соединениях. Высокие выходы продуктов, мягкость условий и толерантность к широкому набору функциональных групп позволяет использовать их для синтеза лекарственных препаратов, аналогов природных молекул и органических материалов.
Возможность последовательного введения нескольких заместителей в субстрат с помощью реакций кросс-сочетания позволяет значительно расширить возможности метода и открывает простой синтетический подход к разнообразным классам полизамещенных ароматических соединений. Подобный подход был успешно применен для решения различных синтетических задач. Однако, достигаемая хемоселективность существенно зависит от структуры субстрата, лигандного окружения катализатора и внешних условий. Поэтому, подбор условий для селективной последовательной функционализации каждого конкретного субстрата представляет отдельную задачу, которая не всегда имеет стандартное решение.
Анализ литературных данных показывает, что число работ по парциальному (последовательному) кросс-сочетанию дигалогенаренов ограничено. Большая часть исследований в этой области выполнена в последние несколько лет. В связи с этим, изучение проблемы последовательного образования нескольких новых углерод-углеродных связей в одной молекуле с помощью реакциий кросс-сочетания является актуальной и практически важной задачей при синтезе биологически активных соединений, лигандов и новых материалов.
Целью настоящей работы является изучение возможности парциального (последовательного) кросс-сочетания ароматических галогенидов на примере дигалогенпроизводных бензола, бифенила и хинолина с бор- и ртутьорганичсскими соединениями, а также с терминальными ацетиленами. Поскольку в процессе проведения исследования нами была обнаружена неописанная в литературе реакция сочетания терминальных ацетиленов с арилиодидами, катализируемая комплексами никеля, часть работы посвящена изучению области применения этой реакции.
В результате проведенных исследований впервые показана возможность селективного замещения одного из галогенов в 4,6-дигалогенхинолинах в каталитических
Введение

реакциях с арилборными кислотами и терминальными ацетиленами. На основе селективной последовательной реакции Сузуки разработан удобный метод синтеза диарилхинолинов. Найденный метод синтеза не требует выделения промежуточного продукта моноарилирования и характеризуется практически количественными выходами диарилхинолинов, что облегчает их выделение. Показана возможность применения данного метода для синтеза арилэтинилхинолинов. Реакции с арилборными кислотами были проведены как на палладиевых, так и на более дешевых никелевых катализаторах.
Впервые показана возможность использования диферроценилртути для введения ферроценового фрагмента в ароматические соединения через палладий-катализируемую реакцию кросс-сочетания. На основе данной реакции разработан удобный метод получения арилферроценов. Найдены условия введения только одной ферроценильной группы в молекулу дигалогенарена, при этом оставшийся атом галогена может быть замещен как по реакции кросс-сочетания, так и другими способами. Данный подход открывает путь к синтезу ряда соединений, которые потенциально могут быть полезны как новые материалы для нелинейной оптики или жидкие кристаллы.
Обнаружена ранее неизвестная палладий-катализируемая реакция присоединения диферроценилртути к диметилацетилендикарбоксилату с образованием продукта присоединения двух ферроценильных групп по тройной связи.
Изучена возможность каталитического ацилирования диферроценилртути ароилхлоридами, приводящая к ароилферроценам с количественными выходами.
Литературный обзор состоит из грех частей. Первая и вторая части посвящены современным вариантам применения реакции Сузуки в синтезе биарилов и реакции Соногаширы. В третьей части литературного обзора описаны известные случаи селективных реакций кросс-сочетания субстратов, имеющих несколько потенциальных реакционных центров.
Основное содержание работы изложено в публикациях [1-7]. Материалы диссертации доложены на XI Международной конференции «Reaction Mechanisms and Organic Intermediates» (Санкт-Петербург, 2001 г.), на XIX конференции IUPAC по металлоорганической химии (Китай, 2000 г.), на 219ой конференции «ACS National Meeting» (США, 2000 г.), на международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2000» (Москва, 2000 г)
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 01-03-33144).
Обзор литературы

с терминальными ацетиленами при комнатной температуре в триэтиламине или смеси EtîN - ТГФ без добавления солей меди [109]. В работе [71] было показано, что вместо легко окисляющегося лиганда С-ВизР, в реакции Соногаширы может быть использована стабильная на воздухе фосфониевая соль t-ВизРЬҐ BFC В реакционной смеси под действием основания из данной соли образуется МЗизР, участвующий в образовании активного каталитического комплекса.
НзСО-^^-Вг
Pd(PhCN)2Cl2, [ f-Bu;PH]BF4 | , , ,
+ Cul, г'-Рг2МН, диоксан, 20 °С 3 //

Карбеновые лиганды в последнее время широко использовались для создания чрезвычайно активных катализаторов, в том числе в реакциях Сузуки, аминирования. Хека. Использование подобных катализаторов для сочетания терминальных ацетиленов с арилгалогенидами до недавнего времени имело ограниченный успех, поскольку приводило к большим количествам окислительной димеризации ацетилена. Однако при использовании катализатора, состоящего из комплекса Рейд с N-ацилированным карбеном. Cul и PPI13, арилалкил и диарилацетилены образуются с высоким выходом [110].
д11, „ 1% [Pd], 1% PPh3 .
+ — R 2% С[д EtaN (Cs2q03) Ar

ArHal R Выход, %
МеО-^^-Вг t-Bu
Me2N_^3_Br Ph
ас_0“' СН2ОН
vo ! N-~,
[Pd] = L N —PdC< J]

Следует отметить, что при отсутствии РРЬз реакция протекает значительно медленнее. Поскольку было показано, что РРЬз не замещает карбен в комплексе, считается, что источником активного катализатора является смешанный фосфино-карбеновый комплекс палладия.
Аналогичная реакция арилиодидов с ацетиленами, протекающая в ионной жидкости (Ьппт+РРб') в присутствии Рс1(РРЬз)2С12 не требует наличия медного сокатализатора [111]. Однако реакция, катализируемая Рс1(РРЬз)4, в тех же условиях