[发明专利]用于交叉偶联反应的Pd(acac) 2的亲核杂环卡宾衍生物

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2006年4月4日提交的美国临时申请No.60/788,989和2005年5月27日提交的美国临时申请No.60/685,620的权益，在此引入这两件临时申请的全部内容作为参考。

技术领域

本发明一般性地涉及具有二齿单阴离子配体的钯配合物、亲核杂环卡宾(NHC)、和在碳-碳和碳-杂原子键形成反应中使用的阴离子配体，以及制造这些配合物的方法。

背景技术

钯催化的碳-碳和碳-杂原子键形成反应，下文也称作交叉偶联反应，例如但不限于常规反应如Suzuki-Miyaura、Stille、Heck、Sonagashira、Negishi、Kumada交叉偶联、Buchwald-Hartwig氨化、催化的醚形成、催化的酮α-芳基化以及催化的硫醚形成反应，它们是有机化学中极有效的合成手段。

然而，需要克服与使用这些反应相关的主要限制。一种限制在于，传统催化剂如钯四(三苯基膦)或者从适合的三芳基膦和Pd(II)或Pd(0)前体原位形成的催化剂，通常具有低活性，并且因此需要以相对较高浓度存在，以实现高转化率。钯的高成本和与在产物中由于用过催化剂后除去钯金属残余物相关的高成本使得使用这种高浓度是不理想的。另一种限制在于，所述传统催化剂在使用失活的芳基溴化物的交叉偶联反应中表现出较低活性，并通常对于偶联芳基氯化物无效。与溴化物和碘化物类似物相比，芳基氯化物由于其较好的可获得性及有吸引力的价格而是特别有吸引力的底物类别，因而这种传统催化剂的无效性成为问题。

在过去十年中，集中于在工业规模和实验室规模下钯化合物和其催化应用的研究有所增加。无配体体系是已知的，并已经进行了研究，然而应充分理解，对金属中心的辅助配位在确定催化体系的功效中起关键作用，因此这种无配体体系不是特别有效的。因此，大体积的富电子膦配体如P(t-Bu)₂Me和P(t-Bu)₃目前已用于稳定Pd(0)中间体，并且因此已经被研究是有效的。然而，膦配体具有如下几处缺点：

(1)它们经常倾向于空气氧化，并因此需要无空气处理，

(2)当这些配体处于较高温度时，发生显著的P-C键分解，因此需要使用过量的膦，和

(3)它们经常在还原步骤中与Pd前体如Pd(OAc)₂反应，形成P_nPd(0)和膦氧化物；

这限制了它们的应用。

由于亲核杂环卡宾(NHC)配体在均相催化作用中代表了对三元膦的有吸引力的选择，因而它们在最近几年内越来越受到欢迎。通常，NHC表现出在很大程度上不同于膦的反应行为，例如，表现出高热稳定性和耐氧化条件。已经研发了基于咪唑盐(对空气敏感型NHC的空气稳定型前体)和Pd(0)或Pd(II)源组合的几种体系，用于原位产生催化活性物质，其中所述活性物质介导许多有机反应，主要是交叉偶联反应。这些初步体系等已经证实了NHC/Pd的比例对反应效率的重要性，在大多数情况下，配体与金属的优化比为1∶1。为此，已经对单体性带有NHC的Pd(II)配合物的开发做出了努力，并研究了它们的催化活性。通常，在这些明确的体系中观察到较短的反应时间，因为卡宾已与钯中心配位。此外，通过降低在配体配位之前导致配体或钯前体分解的副反应的可能性，使用确定的预催化剂允许更好地知道配体稳定的钯物质在溶液中的量。

在许多结构中，已经报道了单体性(NHC)Pd(烯丙基)Cl配合物和(NHC)Pd(羧酸根)配合物的合成，并已经研究了活化机理和催化活性。合成大部分这些配合物直接涉及包括使用空气敏感型NHC和相应钯源的成功原位体系。例如，已经有人报道了使用二氮杂丁二烯配体和Pd(OAc)₂或Pd(acac)₂作为钯前体的Heck反应用的催化体系。

2，4-戊二酮(乙酰丙酮，Hacac)和其他β-羰基化合物是极为通用的，并且是在过渡金属化学中的常用配体，因为它们可以工业规模生产。2，4-戊二酮通常以η²-O，O方式键合金属离子，尽管在铂(II)和钯(II)配合物中已经观察到一些其他配位模式。之前的工作集中在乙酰丙酮合钯(II)和相关化合物与膦生成新配合物的反应性，但是未报道催化应用。近年来，其他人已经广泛研究了这种类型的配合物作为氢化催化剂的用途。