Phospha-adamantane ligands and phosphorous ionic liquids for palladium-catalyzed cross-coupling reactions /

New and robust methodologies have been designed for palladiumcatalyzed cross-coupling reactions involving a library of novel tertiary phosphine ligands incorporating a phospha-adamantane framework. The secondary phosphine, l,3,5,7-tetramethyl-2,4,8-trioxa-6-phospha-adamantane was converted into a small library of tertiary phosphine derivatives and the ability of these tertiary phosphaadamantanes to act as effective ligands in the palladium-catalyzed amination reaction and p-alkyl-Suzuki cross-coupling was examined. l,3,5,7-Tetramethyl-6- phenyl-2,4,8-trioxa-6-phosphaadamantane (PA-Ph) used in combination with Pd2(dba)3 CHCI3 facilitated the reaction of an array of aryl iodides, bromides and chlorides with a variety secondary and primary amines to give tertiary and secondary amines respectively in good to excellent yields. 8-(2,4-Dimethoxyphenyl)- l,3,5,7-tetramethyl-2,4,6-trioxa-8-phospha-tricyclo[3.3.1.1*3,7*]decane used in combination with Pd(0Ac)2 permitted the reaction of an array of alkyl iodides, and bromides with a variety aryl boronic acids and alkyl 9-BBN compounds in good to excellent yields. Subsequent to this work, the use of phosphorous based ionic liquids, specifically tetradecyltrihexylphosphonium chloride (THPC), in the Heck reaction provided good to excellent yields in the coupling of aryl iodides and bromides with a variety of olefins.

Intermediate ion stability and regio selectivity polymerization using neutral salicyladiminato in propene nickel(II) and palladium(II) complexes as catalysts

The mechanism of the Heck reaction has been studied with regard to transition metal catalysis of the addition of propene and the formation of unsaturated polymers. The reactivity of nickel and palladium complexes with five different bidentate ligands with O,N donor atoms has been investigated by computational methods involving density functional theory. Hence, it is possible to understand the electronic and steric factors affecting the reaction and their relative importance in determining the products formed in regard of their control of the regiochemistry of the products. Our results show that whether the initial addition of propene is trans to O or to N of the bidentate ligand is of crucial importance to the subsequent reactions. Thus when the propene is trans to 0, 1,2-insertion is favoured, but when the propene is trans to N, then 2,1-insertion is favoured. This difference in the preferred insertion pathway can be related to the charge distribution engendered in the propene moiety when the complex is formed. Indeed charge effects are important for catalytic activity but also for regioselectivity. Steric effects are shown to be of lesser importance even when t-butyl is introduced into the bidentate ligand as a substituent. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Domino Heck-Aza-Michael reactions : efficient access to 1-substituted tetrahydro-β-carbolines

A simple and efficient palladium-catalyzed domino reaction for the synthesis of a series of C1-substituted tetrahydro-β-carbolines is described. This domino process involves a Heck reaction at the indole 2-position of a halogenated tryptamine precursor, followed by intramolecular aza-Michael addition.

A general approach to N-heterocyclic scaffolds using domino Heck-aza-Michael reactions

Palladium-catalyzed domino Heck–aza-Michael reactions for the synthesis of a series of C1-substituted tetrahydro-β-carbolines, tetrahydroisoquinolines and isoindolines are described. The domino process involves the initial intermolecular Heck reaction of an aryl bromide with an electron deficient alkene, followed by an intramolecular aza-Michael reaction to form the new N-heterocycle in high yield.

A one-pot, three-component approach to functionalised tetrahydroisoquinolines using domino Heck-aza-Michael reactions

A one-pot, three-component method incorporating a domino Heck–aza-Michael reaction has been developed for the rapid synthesis of functionalised tetrahydroisoquinolines. Following the in situ generation of an acrylamide, a domino process involving intermolecular Heck reaction and subsequent intramolecular aza-Michael addition affords tetrahydroisoquinolines bearing C1-acetamide functionality.

Palladium and Bimetallic Palladium–Nickel Nanoparticles Supported on Multiwalled Carbon Nanotubes: Application to Carbon–Carbon Bond-Forming Reactions in Water

Palladium and bimetallic Pd–Ni nanoparticles (NPs) protected by polyvinylpyrrolidone were prepared by the reduction-by-solvent method and deposited on multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs). The catalytic activity of these NPs to carbon–carbon bond-forming reactions was studied by using 0.1 mol % Pd loading, at 120 °C for 1 h and water as a solvent under ligand-free conditions. The Suzuki–Miyaura reaction took place quantitatively for the cross-coupling of 4-bromoanisole with phenylboronic acid, better than those obtained with potassium phenyltrifluoroborate, with Pd50Ni50/MWCNTs as a catalyst and K2CO3 as a base and TBAB as an additive, with good recyclability during 4 cycles with some Ni leaching. The Hiyama reaction of 4-iodoanisole with trimethoxyphenylsilane, under fluoride-free conditions using 50 % aqueous NaOH solution, was performed with Pd/MWCNTs as a catalyst in 83 % yield with low recyclability. For the Mizoroki-Heck reaction 4-iodoanisole and styrene gave the corresponding 4-methoxystilbene quantitatively with Pd50Ni50/MWCNTs using K2CO3 as a base and TBAB as an additive although the recycle failed. In the case of the Sonogashira-Hagihara reaction, Pd/MWCNTs had to be used as a catalyst and pyrrolidine as a base for the coupling of 4-iodoanisole with phenylacetylene under copper-free conditions. The corresponding 4-methoxytolane was quantitatively obtained allowing the recycling of the catalyst during 3 cycles.

Immobilization of dipyridyl complex to magnetic nanoparticle via click chemistry as a recyclable catalyst for Suzuki cross-coupling reactions

A magnetic nanoparticle (MNP)-supported di(2-pyridyl)methanol palladium dichloride complex was prepared via click chemistry. The MNP-supported catalyst was evaluated in Suzuki coupling reaction in term of activity and recyclability in DMF. It was found to be highly efficient for Suzuki coupling reaction using aryl bromides as substrates and could be easily separated by an external magnet and reused in five consecutive runs without obvious loss of activity.

Polyethylene glycol-stabilized platinum nanoparticles: The efficient and recyclable catalysts for selective hydrogenation of o-chloronitrobenzene to o-chloroaniline

In the present work, platinum nanoparticles were prepared by in situ reduction with polyethylene glycols (PEGs). The catalytic performance of Pt nanoparticles immobilized in PEGs (Pt-PEGs) is discussed for the hydrogenation of o-chloronitrobenzene (o-CNB). A high selectivity to o-chloroaniline (o-CAN) of about 99.7% was obtained with the Pt-PEGs catalysts at the complete conversion of o-CNB, which is much higher than that (83.4%) obtained over the conventional catalyst of Pt/C. The Pt nanoparticies could be immobilized in PEGs stably and recycled for four times with the same activity and selectivity. It presents a promising performance in the hydrogenation and its wide application in catalytic reactions is expected.

Utilisation of ionic liquid solvents for the synthesis of Lily-of-the-Valley fragrance {beta-Lilial (R); 3-(4-t-butylphenyl)-2-methylpropanal}

The Heck arylation of 2-methylprop-2-en- I -ol in ionic liquids and organic solvents is reported using a range of homogeneous and heterogeneous palladium catalysts. Higher activity is observed in the ionic liquid media compared with N-methyl pyrrolidinone and under solventless conditions. The ionic liquid-catalyst system may be recycled easily with little loss in activity, although significant palladium leaching from the heterogeneous catalyst was observed. In the case of Trans-bis(2,3-dihydro-3-methylbenzothiazole-2-ylidene)diiodopalladium (11) reported to be highly active for this transformation, significant induction petiods were observed indicating that nanoparticles may be responsible for the catalysis. Using the ionic liquid Heck reaction, a recyclable synthesis for the fragrance beta-Lilial((R)) has been developed. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Síntese e transformação de 4-quinolonas e quinolinas

Compostos do tipo quinolin-4(1H)-ona e quinolina estão presentes em diversas moléculas biologicamente ativas, desde alcalóides naturais a fármacos sintéticos disponíveis comercialmente, sendo que, as quinolin-4(1H)-onas destacam-se essencialmente pela sua atividade antibiótica de largo espectro. Este tipo de compostos têm sido alvo de intensa pesquisa na procura de novas moléculas com potencial aplicação na indústria farmacêutica. Nesta dissertação estabeleceram-se novos métodos de síntese de quinolin-4(1H)- onas e quinolinas e estudou-se a sua reatividade em algumas transformações químicas. No primeiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de (E)-2- estirilquinolin-4(1H)-onas e acridin-9(10H)-onas. Seguidamente, descreve-se a síntese de novas (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas a partir da ciclização de (E)- N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas, que são obtidas através da reação da 2’- aminoacetofenona com derivados do ácido cinâmico. Neste capítulo estão também descritas as transformações das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas em acridin-9(10H)-onas através de reações de Diels-Alder com a Nmetilmaleimida. No entanto, antes de se proceder ao estudo da reação de Diels-Alder foi necessário efetuar a proteção do grupo amina da 4-quinolona para evitar reações secundárias na reação de cicloadição. O estudo da proteção direta do grupo amina das (E)-2-estirilquinolin-4(1H)-onas conduziu à sintese de derivados da 2-estiril-4-metoxiquinolina como produtos secundários. A falta de regiosseletividade na reação de proteção levou a uma alteração da estratégia e as (E)-2-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas foram sintetizadas a partir da reação de metilação das (E)-N-(2-acetilfenil)-3-arilacrilamidas seguida de ciclização in situ. As reações foram efetuadas também sob irradiação com micro-ondas e verificou-se que a principal vantagem desta tecnologia está relacionada com a diminuição drástica do tempo de reação. O segundo capítulo centra-se no estudo de reações catalisadas por paládio. Apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência, propriedades biológicas e métodos de síntese de (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas e furo[3,2- c]quinolinas. Seguidamente, descreve-se a síntese da 3-iodoquinolin-4(1H)- ona a partir da reação da 2’-aminoacetofenona com o formato de metilo, seguida de iodação na posição 3. A 3-iodoquinolin-4(1H)-ona será usada como precursor de novas (E)-3-estirilquinolin-4(1H)-onas através de reações de Heck com derivados do estireno. Verificou-se, no entanto, que a reação conduzia a baixos rendimentos e a estratégia utilizada para contornar esta situação foi a proteção do grupo amina da quinolona de partida, levando assim à sintese de novas (E)-3-estiril-1-metilquinolin-4(1H)-onas em bons resultados. Em alguns casos, as reações de Heck deram origem a derivados do produto secundário ramificado, verificando-se que a reação procede por duas vias mecanísticas. Este estudo foi também efetuado sob irradiação com microondas, no entanto, verificou-se que neste caso esta tecnologia conduz a uma diminuição do tempo, mas também a uma diminuição dos rendimentos. Estudou-se também a reatividade da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona com derivados de arilacetileno em reações de Sonogashira, tendo-se estabelecido novas rotas de síntese de 2-arilfuro[3,2-c]quinolinas e, em alguns casos, de 2-aril-3- (feniletinil)furo[3,2-c]quinolinas como produtos secundários. A 3-iodo-1- metilquinolin-4(1H)-ona foi também usada como reagente de partida em reações de Sonogashira com o fenilacetileno levando à formação de novas 2- fenil-5-metilfuro[3,2-c]quinolin-4(5H)-onas. No terceiro capítulo apresenta-se uma breve revisão bibliográfica sobre a ocorrência natural, atividade biológica e métodos de síntese de pirrolo[3,2- c]quinolinas e descreve-se a síntese de novos derivados destes compostos usando a 4-cloro-3-iodoquinolina como sintão. Assim, fez-se reagir a 4-cloro-3- iodoquinolina, preparada a partir da 3-iodoquinolin-4(1H)-ona, em reações de Sonogashira, levando ao estabelecimento de novas rotas de síntese de 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas. Seguidamente estudou-se a reatividade das 3- (ariletinil)-4-cloroquinolinas em reações de substituição nucleofílica com várias aminas, levando à formação das intermediárias aminoquinolinas que após ciclização conduzem à síntese das novas pirrolo[3,2-c]quinolinas. Em alguns casos estes compostos foram também sintetizados num só passo usando como precursor as 3-(ariletinil)-4-cloroquinolinas, embora em piores rendimentos. Neste capítulo é também testada a reatividade da 3-(ariletinil)-4- cloroquinolina e da 4-cloro-3-iodoquinolina com a azida de sódio, tendo-se obtido as 4-aminoquinolinas correspondentes. Todos os novos compostos sintetizados foram caracterizados estruturalmente recorrendo a estudos de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), incluindo espectros de 1H e 13C e estudos bidimensionais de correlação espectroscópica homonuclear e heteronuclear e de efeito nuclear de Overhauser (NOESY). Foram também efectuados, sempre que possível, espectros de massa (EM) e análises elementares ou espectros de massa de alta resolução (EMAR) para todos os novos compostos sintetizados.

Avanços metodológicos na síntese de novos derivados de flavonas

As estirilflavonas poli-hidroxiladas são compostos heterocíclicos de natureza polifenólica que suscitam interesse devido à atividade biológica que possuem atuando, por exemplo, como antioxidantes. O desenvolvimento de novas rotas de síntese de estirilflavonas constitui um desafio e é neste contexto que se têm efetuado vários estudos sobre a aplicação de reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio, como a reação de Heck, na preparação deste tipo de compostos. Nesta dissertação reporta-se a síntese de (E)-8-estirilflavonas através da reação de Heck de 8-iodoflavonas com derivados de estireno com rendimentos excelentes, descrevendo-se um estudo no qual se optimizaram as condições experimentais desta reação. Adicionalmente, descrevem-se duas tentativas de desmetilação da (E)-8-[2-(4-metoxifenil)vinil]-4’,5,7-trimetoxiflavona. As 8- iodoflavonas foram preparadas com elevada regiosseletividade através da ciclização oxidativa/iodação das (E)-2’-hidroxicalconas correspondentes por aplicação do sistema de reagentes I2/DMSO. A propósito, descreve-se um estudo de ciclização oxidativa/iodação da (E)-2’-hidroxi-4,4’,6’- trimetoxicalcona, no qual se testou a aplicação do sistema de reagentes I2/DMSO na síntese de iodoflavonas em reações one-pot. As (E)-2’- hidroxicalconas foram sintetizadas através da condensação aldólica catalisada por base entre a 2’-hidroxi-4’,6’-dimetoxiacetofenona, previamente preparada, e derivados de benzaldeído. A caraterização estrutural da maioria dos compostos obtidos neste trabalho foi efetuada com base em estudos de espetroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), nomeadamente de 1H e 13C, e, sempre que possível, em estudos bidimensionais de correlação espetroscópica heteronuclear (HSQC e HMBC), bem como em estudos de espetrometria de massa (EM).

Macrocicles nitrogenats contenint unitats de ferrocè i llurs complexos de Pal·ladi(0). Estudi estructural i aplicacions en catàlisi

La present tesi doctoral s'ha basat en la caracterització estructural i en l'estudi de les propietats catalítiques de nous complexos de pal·ladi(0) amb lligands olefínics contenint unitats de ferrocè. En una primera fase s'ha desenvolupat la síntesi d'estructures de tipus (E, E, E)-1,6,11-trisarilsulfonil-1,6,11-triazaciclopentadeca-3,8,13-triè contenint des d'una fins a tres unitats de ferrocè i s'ha estudiat la seva complexació amb pal·ladi(0). Mitjançant estudis electroquímics s'ha avaluat la seva possible aplicació en el reconeixement molecular electroquímic. Encara que aquest tipus d'estructures no han resultat vàlides per aquest tipus de processos de reconeixement, l'estudi electroquímic ha permès determinar que la presència del grup ferrocenil influeix en les propietats redox del metall complexat. S'ha descrit també l'obtenció de macrocicles pentaolefínics anàlegs de 25 membres contenint unitats de ferrocè i s'ha estudiat paral·lelament la seva complexació amb pal·ladi(0).En una segona part del treball s'han avaluat les propietats catalítiques del complex (E, E, E)-6,11-bis[(p-metilfenil)sulfonil]-1-ferrocenilsulfonil-1,6,11-triazaciclopentadeca-3,8,13-trièpal·ladi(0), en reaccions clàssicament catalitzades per pal·ladi tals com l'acoblament creuat de Suzuki o la reacció de Heck, i s'ha pogut determinar que és un catalitzador actiu en aquest tipus de reaccions, essent a més possible, la seva recuperació i reutilització. En el cas concret de la reacció de Heck s'han emprat sals de diazoni com a agents arilants i cal destacar que s'ha descrit el primer sistema catalític recuperable i reutilitzable per aquest tipus de reaccions. Mitjançant espectrometria de masses amb ionització per electrospray ha estat possible determinar el rol mecanístic del nostre complex de pal·ladi en la reacció de Heck amb sals de diazoni.Finalment, en una tercera part estructural del treball s'ha estudiat el comportament espectroscòpic dels complexos de pal·ladi(0) anteriorment mencionats, contenint des de tres unitats aríliques iguals fins a tres unitats aríliques diferents. Mitjançant RMN i difracció de raigs-X s'ha determinat que la complexitat estereoquímica dels complexos deriva dels isòmers que es poden formar mitjançant complexació del metall amb cada una de les cares dels tres dobles enllaços continguts a l'estructura.

Synthesis of new fluorous modular chiral ligand derivatives from amino alcohols and application in enantioselective carbon-carbon bond-forming alkylation reactions

N-Trifluoracyl beta-chalcogeno amides and N-perfluoracyl beta-thio amide ligands were prepared by a simple and efficient reaction sequence. These new ligands were evaluated in palladium-catalyzed alkylation of rac-(E)-1,3-diphenyl-2-propenyl acetate in the presence of dimethyl malonate and an enantioselectivity of up to 99% was obtained. After catalysis, the fluorous ligand can be easily recovered by liquid-liquid extraction and reused without loss in the activity. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Synthesis of 2-oxo-16-(3', 4'-methylenedioxyphenyl)-trans-15-hexadecene

This work presents the progress made towards synthesizing 2-oxo-16-(3', 4'methylenedioxyphenyl)-trans-15-hexadecene, an antimycobacterial compound that was originally isolated from the leaves of Piper Sanctum. The hydrocarbon chain of the molecule was synthesized first by opening a 15-pentadecanolactone ring by means of HI, and performing an E2 elimination reaction on the molecule followed by an organolithium reaction with CH3Li. Hexadec-15-en-2-one that was afforded this way was later reacted with 5-bromobenzo[d][1,3]dioxole following the appropriate Heck reaction protocol that allows for the formation of a palladium catalyzed carbon-carbon bond. The modes of action of 2-oxo-16-(3', 4'-methylenedioxyphenyl)-trans-15hexadecene are comparable to the ones of rifampicin, a marketable drug that has been successfully used in the treatment of tuberculosis in the past. Additionally, this compound can serve as an intermediate towards the synthesis of 2-oxo-16-(3', 4' methylenedioxyphenyl)-hexadecane and 2-oxo-14-(3', 4' -methylenedioxyphenyl) tetradecane, both strong inhibitors of the growth of Mycobacterium tuberculosis. Lastly, due to Multi-Drug Resistant tuberculosis, there has been an increasing need to find alternative cures for tuberculosis. Therefore, the work on 2-qxo-16-(3', 4'methylenedioxyphenyl)-trans-15-hexadecene is not only chemically interesting but it is also biologically important.

Synthese und Eigenschaften Silizium-verknüpfter Oligo(phenylenvinylen)e

Im Vordergrund der vorliegenden Arbeit stand die Synthese konjugierter Oligomere und Polymere vom Phenylenvinylen-Typ, die Elektronenakzeptorsubstituenten tragen, sowie die Darstellung von Oligo(phenylenvinylen)en mit reaktiven Alkoxysilylgruppen, die durch Hydrolyse und Polykondensation zu amorphen und filmbildenden Materialien mit definierten Chromophoren umgewandelt werden können.Der Aufbau von Oligo(phenylenvinylen)en (OPVs) und Poly(phenylenvinylen)en (PPVs) mit Elektronenakzeptoren an den aromatischen Kernen wurde über die Heck-Reaktion substituierter Divinylaromaten mit Dibromaromaten durchgeführt. Dazu wurde eine einfache Synthese von Divinylaromaten mit Elektronenakzeptor-substituenten über die zweifache Vinylierung der 1,4-Dibromaromaten mit Ethen bei erhöhtem Druck entwickelt.OPVs haben sich als Emitter in lichtemittierenden Dioden (LEDs) bewährt, ein zentrales Problem bei der Verwendung wohldefinierter niedermolekularer Verbindungen ist deren Kristallisationstendenz. Eine hier angewendete Strategie zur Unterdrückung der Rekristallisation beinhaltet die Verknüpfung stilbenoider Chromophore über ein gemeinsames Silizium-Atom, zu dreidimensionalen Verbindungen. Alternativ können durch die Verknüpfung definierter Chromophore mit Alkoxysilanen Monomere erzeugt werden, die für den Aufbau von Kammpolymeren mit Polysiloxanhauptkette oder von Siloxan-Netzwerken genutzt werden können, um amorphe und filmbildende Materialien aufzubauen. Die Darstellung der Tetrakis-OPV-silane wurde über Horner-Olefinierungen stilbenoider Aldehyde mit einem tetraedrischen Phosphonester mit Si-Zentralatom durchgeführt. Die Verknüpfung stilbenoider Chromophore mit Alkoxysilanen zu polykondensierbaren Monomeren erfolgte über Heck-Reaktion oder gekreuzte Metathese Reaktionen. Eine Verknüpfung über flexible Spacer wird durch Kondensation der Oligostyrylbenzaldehyde mit Aminopropylethoxysilanen zu Schiffschen Basen und deren Reduktion mit Cyanoborhydrid zu sekundären Aminen erzeugt. Die Chromophore, OPVs oder Diaryloxadiazole, mit Kieselsäureestergruppen lassen sich durch saure Hydrolyse und Kondensation zu gut löslichen, fluoreszierenden Oligomeren umwandeln, die entweder ringöffnend polymerisierbar oder zu unlöslichen Filmen vernetzbar sind.