Фосфонаты фенантролинового ряда в создании регенерируемых катализаторов для процессов зеленой химии, страница 6

нашли основанную на меди каталитическую систему для синтезасимметричных и несимметричных диарилсульфидов, используя тиоцианат калия в качествеисточника серы. Метод основан на применении хлорида меди(II) (10 мол%) и phen (10 мол%).Реакцияпроводиласьвводевприсутствиимежфазногопереносчикафторидатетрабутиламмония. Симметричные диарилсульфиды были получены с хорошими выходами изарилйодидов и арилбромидов, содержащих оба типа заместителей.

В случае получениянесимметричных диарилсульфидов, в реакции использовались два разных арилгалогенида [89]:В 2004 г. группа Venkataraman опубликовали метод синтеза винил сульфидов используямедь-катализируемое кросс-сочетание винилгалогенидов с тиолами в присутствии коммерческидоступного комплекса [Cu(phen)(PPh3)2]NO3 [90]. Причина, по которой авторы использовалиданный комплекс, - его высокая растворимость в органических растворителях, что, повидимому, увеличивает скорость реакции.

Используя всего лишь 5 мол% комплекса авторамудалось ввести в реакцию серию разнообразных, в том числе стерически затрудненных,алкилтиолов, тиофенолов и гетероароматических тиолов с образованием соответствующихпродуктов с высокими выходами:Данные условия были успешно применены и в синтезе производных carbapenem в работе[91]:34В работе [92] показано, что сульфинаты натрия являются удобными реагентами всинтезевинилсульфонов(соединений,представляющихзначительныйинтересдлямедицинской химии) из винилборных кислот. Реакция эффективно протекает в присутствииCu(OAc)2·H2O (10 мол%) и phen (20 мол%) в атмосфере кислорода в смеси CH2Cl2/ДМСО собразованием продуктов с выходами 47-68%:1.6.

Образование связи С-SeСинтез диарилселенидов был разработан в 2003 г. независимо друг от друга групаммиVenkataraman [93] и Белецкой [94]. Venkataraman c сотр. использовали в качестве источникаселена фенилселенол. Реакция проводилась в присутствии CuI (10 мол%), неокупроина L2 (10мол%) и трет-бутилата натрия в толуоле при кипячении. Различные фениларилселениды былиполучены с выходами 60-90%:Белецкая c сотр.

успешно провели синтез несимметричных диарилселенидов сиспользованием различных арилселенидов трибутилолова Bu3SnSeAr. В данном случае реакцияарилгалогенидов Bu3SnSeAr с протекает в с наилучшими выходами в ДМФ при 110 ˚С вприсутствии 10 мол% комплекса Cu(phen)(PPh3)Br или системы CuI/phen. Cтоит отметить, что вреакцию могут быть введены помимо арилйодидов и арилбромиды:В заключение можно отметить, что, несмотря на то, что фенантролиновые лигандышироко применяются в гомогенном катализе, их число остается небольшим, но даже по35небольшому числу вышеупомянутых примеров, можно заключить, что введение заместителей вфенантролиновое кольцо может значительно повлиять на их эффективность в реакциях кросссочетания, катализируемых медью.

Таким образом, задача получения новых фенантролиновыхпроизводных не теряет актуальности и в настоящее время.36Глава 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ2.1. Синтез фосфорилзамещенных 1,10-фенантролиновПалладий-катализируемая реакция арил- и винил-галогенидов с диалкилфосфитами,открытая Хирао, в настоящее время широко используется в синтезе различных арил-, винилили гетарилфосфонатов [95-100] и представляет собой удобный метод для введениядиалкоксифосфорильной группы в лиганды для ионов металлов [101, 102], органические“строительные блоки” в химии материалов [103-106], биоактивные соединения такие каканалоги пептидов [107], порфирины [108], нуклеозиды [109-111].

Благодаря широкому спектруиспользования было разработано довольно много экспериментальных условий проведенияреакции. Показано, что выход продукта часто зависит от выбора предкатализатора, природылиганда и основания, растворителя и температуры проведения реакции [107, 109, 112-115].Таким образом, подбор экспериментальных условий фосфонилирования представляет довольнотрудную задачу. В некоторых случаях для успешного проведения реакции необходимоприменение солей металлов диэтилфосфита [97, 116], добавок ацетата калия [117],использование бифазных систем [118] или микроволнового излучения [110, 111].В контексте нашей работы по синтезу органо-неорганических материалов, нам былонеобходимо синтезировать диэтоксифосфорилзамещенные 1,10-фенантролины.

Эти соединенияпредставляют значительные интерес для разработки новых материалов, обладающихперспективными фотофизическими и каталитическими свойствами [119-123]. Оказалось, чтополучение диэтоксифосфорилзамещенных 1,10-фенантролинов не описано в литературе, крометого,введениедиэтоксифосфорильнойгруппывфенантролин,используяпалладий-катализируемую реакцию соответствующих бромидов с диэтилфосфитом может оказатьсянепростым,начтоуказываютлитературныеданныеопалладий-катализируемомфосфонилировании производных 2,2’-бипиридина [114, 124]. Действительно, 1,10-фенантролини 2,2’-бипиридин являются хелатными лигандами и конкурируют с третичными фосфинами заместо в координационной сфере палладия, что может делать каталитическую реакциюнеэффективной. В итоге наша первая задача состояла в поиске условий для проведенияпалладий-катализируемойсоответствующихреакциигалогенидовполученияфенантролинового(1,10-фенантролинил)фосфонатовизряда,покоторыелегкодоступнылитературным методикам.В качестве модельной реакции мы выбрали реакцию 5-бром-1,10-фенантролина (1г) сдиэтилфосфитом (Таблица 1).37Таблица 1.

Оптимизация условий фосфонилирования бромида 1га.Лиганд (моль%)Время, чВыходб, %1Pd(OAc)2,моль%25Ph3P (75)20-250Ph3P (150)2012310Ph3P (1000)2046г45dppf (10)2080510dppf (20)879№ опытааУсловия реакции: бромид (1 экв), HP(O)(OEt)2 (1.2 экв), NEt3 (1.2 экв), толуол, 110 ˚С в атмосфере аргона.Препаративный выход. За ходом реакции следили методом ЯМР 1Н. В опытах 2-5 наблюдалась полная конверсия1г.

Для опыта 1, отношение 2г:1г = 1:4.гАммонийная соль 2з выделена в качестве основного побочного продукта (23%).бПри использовании каталитической системы Pd(OAc)2/Ph3P и триэтиламина в качествеоснования в толуоле при кипячении выход продукта оказался низким, и увеличение количествакатализатора не улучшило выход целевого продукта (оп.

1, 2). В соответствии с литературнымиданными для реакции 4,4’-дибром-2,2’-бипиридина с диэтилфосфитом [124], увеличениеколичества лиганда до 10 эквивалентов (отношение Ph3P/Pd(OAc)2 = 100:1) позволило получитьпродукт 2г с выходом 46% (оп. 3). В этих условиях наблюдалась полная конверсия исходногобромида 1г, однако в реакционной смеси по данным спектроскопии ЯМР 1Н и 31Р наблюдалосьобразование трех побочных продуктов, среди которых преобладала соль триэтиламмония 2з(Схема 1).Схема 1.

Реакция деалкилирования 2г.Данное соединение, образующееся при деалкилировании диэтилового эфира фосфоната2г триэтиламином или трифенилфосфином, выделили с выходом 23 % методом колоночнойхроматографии [125, 126]. Важно отметить, что количество этого побочного продуктаувеличивается в присутствии большого избытка трифенилфосфина. Вероятно, образованиепродукта деалкилирования происходит вследствие реакции трифенилфосфина с фосфонатом 2гв этих условиях, так как трифенилфосфин имеет большую нуклеофильность [127], чем38триэтиламин.

Однако выделенный побочный продукт является триэтиламмониевой солью.Возможно,этоявляетсяследствиемионногообменасбромидомтриэтиламмония,образующегося в процессе реакции.Для дальнейшей оптимизации реакции мы использовали бидентантные лиганды,которые координируют ион палладия намного лучше трифенилфосфина. Реакция успешнопротекала в присутствии ацетата палладия и 1,1’-бис(дифенилфосфин)ферроцена.

Однако дажев этих условиях, для полной конверсии бромида 1г необходима довольно большая загрузкапредкатализатора Pd(OAc)2/dppf. При использовании 5/10 моль% Pd(OAc)2/dppf, реакциязаканчивается только через 20 ч и препаративный выход фосфоната 2г составляет 80% (оп.

4).Использование 10/20 моль% Pd(OAc)2/dppf позволяет уменьшить время реакции до 8 ч беззаметного влияния на выход продукта (оп. 5).Этиоптимизированныеусловияпроведенияреакциибылииспользованыдляфосфонилирования изомерных галогенфенантролинов 1а-1в. (Таблица 2).Таблица 2. Pd-катализируемая реакция изомерных моно- и дигало-1,10-фенантролинов сдиэтилфосфитома.№ опыта1Галогенид1аHal = ClPd(OAc)2/dppf,Время, чмол%10/20Продукт20Выход,%712а2341бHal = Br5/1052б1в10/2020Hal = Br10/201210/2031дHal = Cl812в3052б802д51еHal = Br10/20570392е1ж6Hal = Br10/2020712ж1и7аргона.Hal = Br20/4020562иаУсловия реакции: бромид (1 экв), HP(O)(OEt)2 (1.2-3.6 экв), NEt3 (1.2-3.6 экв), толуол, 110 ˚С в атмосферебРеакция проводилась в диоксане.3-Бром-1,10-фенантролин 1б оказался наиболее активным соединением, и его полнаяконверсия наблюдалась после 5 ч даже в присутствии 5/10 моль% предкатализатораPd(OAc)2/dppf.