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化学科学

引用此：Chem。Sci。，2014,5,3509

开放获取文章。发布于2014年6月26日。下载日期为1/5/2019 12:15:28 PM。

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2014年4月27日收到2014年6月4日接受

DOI:10 1039／C4SC01215A

www. rc.g/化学科学

有机阳离子作为银（_i）类似物，用于sp² 和sp³ C-H与碘代芳烃的芳基化dagger;

Carlos Arroniz，^抗体 J。Gabriel Denis，^a Alan Ironmonger，^b Gerasimos RassiasDagger;^b 和Igor Larrosa *a

由化学计算量的银盐促进的反应遭受高成本，有限的可用性和引起的环境问题。这份手稿描述的研究导致在钯催化的直接C（sp²） - H和C（sp³） - H芳基化反应中用廉价且方便的有机盐发现一般的银替代品。

化学研究的基本目标之一是开发广泛适用的，具有成本效益的，实用的和可持续的合成方法。在这种背景下，C-H键芳基化工艺的发展引起了人们的兴趣，因为它是传统交叉耦合的更环保的替代品。这些新的转化使用易得的原料，因此避免了有机金属试剂的制备和使用作为偶联剂和相关的化学计量的金属废物的产生。1

2005年，Daugulis和Zaitsev开发了一种使用含有Pd（OAc）₂ 和化学计量AgOAc的催化体系直接芳基化碘化物的方法。2这种强大的系统及其各种改性方法已成功应用涉及碘代芳烃偶联剂的多种C-H芳基化方法（方案1）。3,4然而，迄今为止，这些方法的主要缺点之一是需要化学计量的银添加剂。5银（_i ）盐是Pd，Au，Cu，Rh，Ru和Pt催化剂的独特合适伙伴，特别是在催化过程中需要卤化物提取时。6然而，由于银盐也能起到氧化剂的作用，观察到路易斯酸，有时是不希望的副反应。7此外，当用作化学计量试剂时，这些昂贵的银盐显着增加了该方法的总成本并产生了令人愉快的量。金属

a伦敦大学玛丽皇后学院生物与化学科学学院，Joseph

Priestley Building，Mile End Road，E1 4NS，伦敦，英国。电子邮件：i.larrosa@qmul.ac.uk;

电话： 44（0）20 7882 8404

bGlaxoSmithKline药物研究中心，Gunnels Wood Road，Stevenage，SG1 2NY，英国赫特福德郡

dagger;提供电子补充信息（ESI）：完整的实验程序，特征数据和NMR光谱。见DOI：10.1039 / c4sc01215a

Dagger;现在的地址：帕特雷大学化学系。26500，帕特雷，希腊。

浪费。因此，这些转变对于工业来说过于昂贵。重要的是，尽管Ag盐在氧化剂作用方面存在替代作用，但其他唯一众所周知的卤化物清除剂（Pb，Tl和Hg盐）毒性很大，很少用于此目的。

最近关于在Au催化反应中使用Ag盐作为添加剂的研究表明，除了提取卤素之外，Ag还可以起到催化过程所必需的额外作用，并形成混合的Au-Ag活性物质。8在C-H芳基化反应的情况下，也可能是Ag盐

方案1使用碘代芳烃和化学计量的银盐进行C-H芳基化的现有方案的一般范围的选定实例。

作为末端氧化剂，有助于氧化加成步骤或促进C-H活化。最近关于添加剂在乙酸钯催化的邻C-H键官能化中的作用的机理研究表明，Ag以合作的方式与Pd相互作用以增强异双金属C-H活化。9我们现在报告研究证明银盐在几个C-H芳基化过程中与碘代芳烃的作用完全是碘化物捕获的作用。此外，我们已经确定，在这些方法中，可以方便地用更氧化还原稳定且廉价的季铵盐代替银盐，同时保持先前Pd / Ag体系显示的高反应性和宽底物类范围。据我们所知，这是银替代广泛的C-H芳基化过程的一般适用性的第一个例子。

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我们最初的努力旨在评估Ag盐在常见的C-H芳基化方法中的作用：苯甲酸1a与碘代芳烃2a的邻位反应（表1）。在标准的Ag盐介导的条件下反应导致二芳基产物3aa的形成，产率为87％（条目1）。4ac用KOAc代替AgOAc导致产率降低至9％，大致与两次转化率一致。 Pd催化剂（条目2）。定性比色试验表明在反应混合物中存在PdI₂ 。10用PdI₂ 代替Pd（OAc）₂ 导致无反应（条目3）。最后，使用PdI₂ 与AgOAc的组合完全恢复了系统的高反应性（条目4）。这些结果表明，在这些反应中，Pd（OAc）₂ 是C-H芳基化过程的合适催化剂，但是在两次转换时被碘化物中毒（方案2）。因此，通过形成和沉淀高度不溶的AgI盐而不是C-H芳基化本身，需要银盐从惰性PdI₂ 再生催化活性Pd（OAc）₂ 。

确定Ag盐本质上不是

方案2：C-H芳基化中Pd催化剂的中毒和再生。

这个假设的有效性我们研究了用各种醋酸盐代替AgOAc（表2）。添加NaOAc，CsOAc或Cu（OAc）₂ 证明对催化剂的再生无效（条目1-3）。11令我们高兴的是，对季铵盐的调查（条目4-7）发现乙酸四甲基铵可用于再生催化剂（条目5），导致产物收率为45％（约9个催化剂转换）。此外，NMe₄OAc可以通过更容易获得且廉价的NMe₄Cl和KOAc（条目8）的等摩尔组合原位形成。使用非反应性PdI₂ 的实验证明，与AgOAc一样，NMe₄OAc盐能够原位再生催化活性的Pd物质（条目9）。增加碱和碘化物抽提物的当量使得产率提高（条目10和11），具有2.05当量。NMe₄Cl提供与使用AgOAc获得的产物相似的产物产率（比较表1中条目1的条目11）。12

NMe₄ 盐对催化活性的影响是显着的，特别是与带有更大（NBu₄ 和NEt₄）或更小（NH₄）的无效氨盐相比时阳离子。这可能是由于更有利的阳离子/阴离子半径比，导致更有效的晶体堆积

表2选定的优化结果^a

对于C-H芳基化过程所需，我们假设a

如果乙酸盐抗衡阳离子在反应介质中产生高度不溶的碘化物盐，则更多的良性乙酸盐可以同样促进Pd催化剂的再生。检查

4 PDI₄ AgOAc (1) 84

a使用0.5mmol的1a和3当量进行反应。2a。 b使用内标通过 ¹H NMR分析测定产率。

a除非另有说明，所有反应均使用0.5mmol 1a和3当量进行。2a。 ^b 使用1,3,5-三甲氧基苯作为内标，通过 ¹1 H NMR分析测定产率。 ^c 反应进行48小时。NMe₄Cl和KOAc分两部分加入。

相应的碘化物盐13测定NMe₄I在AcOH中的溶解度低于0.3 mg mL^—1，这与NH₄I的较高溶解度（4.7 mg mL^—1相比更有利。 ）），NEt₄I（6.5mg / mL^—1）和NBu₄I（647mg / mL^—1）。

资料编号：[5308]