Ce0.98Pd0.02O2-delta: Recyclable, ligand free palladium(II) catalyst for Heck reaction

Palladium substituted in cerium dioxide in the form of a solid solution, Ce-0.98 Pd-0.02 O-1.98 is a new heterogeneous catalyst which exhibits high activity and 100% trans-selectivity for the Heck reactions of aryl bromides including heteroaryls with olefins. The catalytic reactions work without any ligand. Nano-crystalline Ce-0.98 Pd-0.02 O-1.98 is prepared by solution combustion method and Pd is in +2 state. The catalyst can be separated, recovered and reused without significant loss in activity.

The PPh3 ligand modified Rh/SiO2 catalyst for hydroformylation of olefins

A novel family of hybrid catalyst with high turnover frequency (TOF) and high selectivity towards aldehydes for hydroformylation of olefins could be successfully approached through direct coordination with the PPh3 ligand to the highly dispersed Rh metal particle precursors. A further advantage is that the catalyst is easily prepared and recyclable. The results revealed that hydroformylation of olefins to aldehydes dominantly took place on the surface of PPh3 ligand modified Rh metal particles of the hybrid catalyst. It was found that the formation of chemical coordination bond between the Rh metal particles and the lone-pair electron of PPh3 was evident through the TG and P-31 NMR measurement. Moreover, the addition of PPh3 onto the Rh/SiO2 exert a significant influence on the adsorption state of reactant CO, H-2 and C2H4 on the PPh3-Rh/SiO2 sample, which probably lead to good catalytic performances for hydroformylation of olefins. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Recyclable heterogeneous Rh/SiO2 catalyst enhanced by organic PPh3 ligand

Heterogeneous PPh3-Rh/SiO2 catalysts for hydroformylation of olefins, prepared by direct doping of phosphine onto the heterogeneous Rh/SiO2 precursor, exhibited high activity and selectivity towards aldehydes, which originated from chemical coordination bond between the phosphine and Rh metal nantoparticles on the SiO2 support.

Synthèse stéréosélective de dérivés cyclopropaniques di-accepteurs par catalyse avec des complexes de rhodium(II)

Les dérivés cyclopropaniques di-accepteurs représentent des intermédiaires synthétiques précieux dans l’élaboration de structures moléculaires complexes, ayant des applications dans plusieurs domaines de la chimie. Au cours de cet ouvrage, nous nous sommes intéressés à la synthèse de ces unités sous forme énantioenrichie en utilisant la cyclopropanation d’alcènes par catalyse avec des complexes de Rh(II) utilisant des composés diazoïques di-accepteurs comme substrats. Suite au développement initial d’une méthode de cyclopropanation d’alcènes catalytique asymétrique utilisant des nitro diazocétones, de multiples études expérimentales quant au mécanisme de stéréoinduction dans ce type de réaction ont été effectuées. Nous avons alors pu identifier le groupement p-méthoxyphénylcétone du substrat et le catalyseur Rh2(S-TCPTTL)4 comme étant une combinaison clé pour l’atteinte de diastéréosélectivités et d’excès énantiomères élevés. Ceci a mené au développement de deux autres méthodes de cyclopropanation stéréosélectives distinctes, utilisant soit une cyano diazocétone ou un céto diazoester. Nous avons démontré l’utilité des dérivés cyclopropaniques énantioenrichis obtenus par ces trois méthodes dans une panoplie de manipulations synthétiques, dont l’addition nucléophile d’amines et de cuprates, la cycloaddition formelle avec un aldéhyde, et la synthèse de dérivés cyclopropaniques importants en chimie médicinale. Une étude structurelle approfondie des complexes de Rh(II) chiraux nous a permis de déterminer les facteurs responsables de leur pouvoir d’énantioinduction dans notre système réactionnel, ce qui a d’énormes implications dans d’autres méthodologies utilisant ces mêmes catalyseurs. Le dévoilement d’une conformation inattendue dite ‘All-up’, ainsi que de la présence d’interactions stabilisantes régissant la rigidité de cet arrangement se sont avérés cruciaux dans notre compréhension du mécanisme. Dans le cadre de cette investigation, nous avons développé une méthode générale pour la synthèse de complexes de Rh(II) hétéroleptiques, multipliant ainsi le nombre de catalyseurs accessibles dans l’élaboration éventuelle de nouvelles réactions stéréosélectives, et nous permettant d’effectuer une étude structurelle plus détaillée. De plus, nous avons développé une méthode particulièrement efficace pour la synthèse d’un autre type de dérivé cyclopropanique di-accepteur par catalyse avec des complexes de Rh(II), les cyano-cyclopropylphosphonates. Les produits de cette transformation sont obtenus avec des énantiosélectivités élevées, et sont des substrats intéressants pour des réactions tandem d’ouverture de cycle par addition nucléophile / oléfination de composés carbonylés. De plus, ces composés sont des précurseurs de molécules utiles en chimie médicinale tels que les acides aminocyclopropylphosphoniques.

An improved process for the N-demethylation of opiate alkaloids using an iron(II) catalyst in acetate buffer

An improved process to N-demethylate opiate alkaloids utilising a solution of the ferrous porphyrin, tetrasodium 5,10,15,20-tetra(4-sulfophenyl)porphyrinatoiron(II) [=Fe(II)-TPPS (8)], in acetate buffer is described. This method provided the corresponding N-demethylated opiates in good yield with high reproducibility.

Highly efficient and reusable CNT supported iron(II) catalyst for microwave assisted alcohol oxidation

The highly efficient eco-friendly synthesis of ketones (yields over 99%) from secondary alcohols is achieved by combination of [FeCl2{eta(3)-HC(pz)(3)}] (pz = pyrazol-1-yl) supported on functionalized multi-walled carbon nanotubes and microwave irradiation, in a solvent-free medium. The carbon homoscorpionate iron(II) complex is the first one of this class to be used as catalyst for the oxidation of alcohols.

Synthèse de sulfilimines et de sulfoximines catalysée par les métaux de transition

Les sulfilimines et les sulfoximines sont des motifs structuraux dont l’intérêt synthétique est grandissant, notamment du fait de leurs applications en chimie médicinale et en agrochimie. Les travaux rapportés dans cet ouvrage décrivent le développement de nouvelles méthodes de synthèse efficaces pour la production de ces unités atypiques. Ces méthodes sont basées sur la réactivité d’une source d’azote électrophile, vis-à-vis de thioéthers et de sulfoxydes. L’utilisation d’un complexe métallique introduit en quantité catalytique a permis de favoriser le processus réactionnel. En tirant bénéfice de l’expertise de notre groupe de recherche sur le développement de réactions d’amination stéréosélectives de liaisons C-H et d’aziridination de styrènes, nous avons d’abord étudié la réactivité des N-mésyloxycarbamates comme source d’azote électrophile. Après avoir optimisé sa synthèse sur grande échelle, ce réactif chiral a été utilisé dans des réactions d’amination de thioéthers et de sulfoxydes, catalysées par un dimère de rhodium (II) chiral. Un processus diastéréosélectif efficace a été mis au point, permettant de produire des sulfilimines et des sulfoximines chirales avec d’excellents rendements et sélectivités. Au cours de l’optimisation de cette méthode de synthèse, nous avons pu constater l’effet déterminant de certains additifs sur la réactivité et la sélectivité de la réaction. Une étude mécanistique a été entreprise afin de comprendre leur mode d’action. Il a été observé qu’une base de Lewis telle que le 4-diméthylaminopyridine (DMAP) pouvait se coordiner au dimère de rhodium(II) et modifier ses propriétés structurales et redox. Les résultats que nous avons obtenus suggèrent que l’espèce catalytique active est un dimère de rhodium de valence mixte Rh(II)/Rh(III). Nous avons également découvert que l’incorporation de sels de bispyridinium avait une influence cruciale sur la diastéréosélectivité de la réaction. D’autres expériences sur la nature du groupe partant du réactif N-sulfonyloxycarbamate nous ont permis de postuler qu’une espèce nitrénoïde de rhodium était l’intermédiaire clé du processus d’amination. De plus, l’exploitation des techniques de chimie en débit continu nous a permis de développer une méthode d’amination de thioéthers et de sulfoxydes très performante, en utilisant les azotures comme source d’azote électrophile. Basée sur la décompositon photochimique d’azotures en présence d’un complexe de fer (III) simple et commercialement disponible, nous avons été en mesure de produire des sulfilimines et des sulfoximines avec d’excellents rendements. Le temps de résidence du procédé d’amination a pu être sensiblement réduit par la conception d’un nouveau type de réacteur photochimique capillaire. Ces améliorations techniques ont permis de rendre la synthèse plus productive, ce qui constitue un élément important d’un point de vue industriel.

Synthèse de sulfilimines et de sulfoximines catalysée par les métaux de transition

Les sulfilimines et les sulfoximines sont des motifs structuraux dont l’intérêt synthétique est grandissant, notamment du fait de leurs applications en chimie médicinale et en agrochimie. Les travaux rapportés dans cet ouvrage décrivent le développement de nouvelles méthodes de synthèse efficaces pour la production de ces unités atypiques. Ces méthodes sont basées sur la réactivité d’une source d’azote électrophile, vis-à-vis de thioéthers et de sulfoxydes. L’utilisation d’un complexe métallique introduit en quantité catalytique a permis de favoriser le processus réactionnel. En tirant bénéfice de l’expertise de notre groupe de recherche sur le développement de réactions d’amination stéréosélectives de liaisons C-H et d’aziridination de styrènes, nous avons d’abord étudié la réactivité des N-mésyloxycarbamates comme source d’azote électrophile. Après avoir optimisé sa synthèse sur grande échelle, ce réactif chiral a été utilisé dans des réactions d’amination de thioéthers et de sulfoxydes, catalysées par un dimère de rhodium (II) chiral. Un processus diastéréosélectif efficace a été mis au point, permettant de produire des sulfilimines et des sulfoximines chirales avec d’excellents rendements et sélectivités. Au cours de l’optimisation de cette méthode de synthèse, nous avons pu constater l’effet déterminant de certains additifs sur la réactivité et la sélectivité de la réaction. Une étude mécanistique a été entreprise afin de comprendre leur mode d’action. Il a été observé qu’une base de Lewis telle que le 4-diméthylaminopyridine (DMAP) pouvait se coordiner au dimère de rhodium(II) et modifier ses propriétés structurales et redox. Les résultats que nous avons obtenus suggèrent que l’espèce catalytique active est un dimère de rhodium de valence mixte Rh(II)/Rh(III). Nous avons également découvert que l’incorporation de sels de bispyridinium avait une influence cruciale sur la diastéréosélectivité de la réaction. D’autres expériences sur la nature du groupe partant du réactif N-sulfonyloxycarbamate nous ont permis de postuler qu’une espèce nitrénoïde de rhodium était l’intermédiaire clé du processus d’amination. De plus, l’exploitation des techniques de chimie en débit continu nous a permis de développer une méthode d’amination de thioéthers et de sulfoxydes très performante, en utilisant les azotures comme source d’azote électrophile. Basée sur la décompositon photochimique d’azotures en présence d’un complexe de fer (III) simple et commercialement disponible, nous avons été en mesure de produire des sulfilimines et des sulfoximines avec d’excellents rendements. Le temps de résidence du procédé d’amination a pu être sensiblement réduit par la conception d’un nouveau type de réacteur photochimique capillaire. Ces améliorations techniques ont permis de rendre la synthèse plus productive, ce qui constitue un élément important d’un point de vue industriel.

Intramolecular carbenoid insertion : reactions of [alpha] -diazoketones derived from benzothienyl, pyrolyl and indolyl alkanoic acids with rhodium (II) acetate

Recent studies have shown that the rhodium (II) acetate decomposition chemistry observed for a-diazoketones tethered to thienyl, furanyl, and benzofuranyl moieties is dependent not only on the nature of the heteroatom but also on the length of the aliphatic tether linking the diazoketone moiety with the aromatic fragment. The present thesis expands on these results and focuses on a-diazoketones tethered to benzothiophenes, pyrroles and indoles by a methylene linker. In the case of benzothiophenes, it was shown that the rhodium catalyst decomposition of I-diazo-4-(3-benzothienyl)-2-butanone (146) and 1-diazo-4-(3benzothienyl)- 2-butanone (152) allow for the isolation of 1,2,3a,3b-tetrahydro-3Hbenzo[ b]cyclopenta[1,3]cyclopropa- [1 ,2-d]thiophen-3-one (147) and 1,2,3a,3btetrahydro- 3H-benzo[b]cyclopenta[1,3]cyclopropa[1,2-d]thiophen-3-one (153). However treatment of 1-diazo-3-(3-Benzothienyl)-2-Propanone (165) with Rh(II) acetate results in the formation of 2,3-Dihydro-1H-benzo[b]cyclopenta[d]thiophen-2-one (159), while 1diazo- 3-(2-Benzothienyl)-2-Propanone with the same condition gives 5,5-bis( 1benzothiophen- 2-ylmethyl)-2(5H)-furanone (166) along with the tricycle 159. The chemistry of the pyrrolyl and the indolyl moieties linked to terminal adiazoketone systems was also investigated. The decomposition of I-diazo-(2-pyrrolyl)-2propanone (173) results in the formation of two products; the N-H insertion product IHpyrrolizin- 2(3H)-one (176) and the alkylation product 4,6-dihydrocyclopenta[b]pyrrol5( 1 H)-one (180). When 1-Diazo-3-(3-indoly)-3-propanone (194) is treated with catalytic amount of Rh (II) 3,4-dihydrocyclopenta[b]indol-2(1H)-one (193) is isolated quantitatively. The later reaction when monitored using IH NMR the intermediate 200 can be seen whose structure was confirmed by the comparison to series of model compounds. The mechanisms underlying these reactions as well as their synthetic utility is discussed.

Oxidation of aqueous sulfur dioxide catalyzed by poly-4-vinylpyridine-Cu(II) complex. Part 1: Homogeneous phase oxidation

The oxidation of aqueous sulfur dioxide in the presence of polymer-supported copper(II) catalyst is also accompanied by homogeneous oxidation of aqueous sulfur dioxide catalyzed by leached copper(II) ions. Aqueous phase oxidation of sulfur dioxide of low concentrations by oxygen in the presence of dissolved copper(II) has therefore been studied. The solubility of SO2 in aqueous solutions is not affected by the concentration of copper(II) in the solution. In the oxidation reaction, only HSO3- is the reactive S(IV) species. Based on this observation a rate model which also incorporates the effect of sulfuric acid on the solubility of SO2 is developed. The rate model includes a power-law type term for the rate of homogeneous phase reaction obtained from a proposed free-radical chain mechanism for the oxidation. Experiments are conducted at various levels of concentrations of SO2 and O-2 in the gas phase and Cu(II) in the liquid phase. The observed orders are one in each of O-2, Cu(II) and HSO3-. This suggests a first-order termination of the free radicals of bisulfite ions.

Exclusive Detection of Sub-Nanomolar Levels of Palladium(II) in Water: An Excellent Probe for Multiple Applications

A new colorimetric probe has been developed for the detection and estimation of Pd-II at sub-nanomolar concentrations. The probe consisted of rhodamine (signaling unit), which was linked with a bis-picolyl moiety (binding site) through a phenyl ring. Pd-II induced opening of the spirolactam ring of the probe with the generation of a prominent pink color. The excellent selectivity of the probe towards Pd-II over Pd-0 or Rh-II ensured its potential utility for the detection of residual palladium contamination in pharma-ceutical drugs and in Pd-catalyzed reactions. The probe showed a ``turn-on'' (bright yellow) fluorescence upon the addition of Pd-II, which made it suitable for the detection of Pd contaminants in mammalian cells.

Ethylene polymerization by (alpha-diimine)nickel(II) complexes bearing different substituents on para-position of imines activated with MMAO

A series of (alpha-diimine)nickel(II) complexes [ArN = C(Nap)C = NAr]NiBr2 (Nap = 1,8-naphthdiyl, Ar = 2,6-Me2C6H3, 3a; Ar = 2,4,6-Me3C6H2 3b; Ar = 2,6-Me-2-4-tBuC(6)H(2), 3c; Ar 2,6-Me-2-4-BrC6H2, 3d; Ar = 2,6-Me-2-4-ClC6H2, 3e; Ar 2,6-iPr(2)C(6)H(3), 3f; Ar = 2,4,6-iPr(3)C(6)H(2), 3g; Ar = 2,6-iPr-4-BrC6H2, 3h) have been synthesized, characterized, and investigated as precatalysts for ethylene polymerization in the presence of modified methylaluminoxane (MMAO).