PdCl₂(dppf)를 촉매로 한 Biaryl의 합성에 관한 연구

Abstract

Grignard reagent와 halobenzene을 carbon-carbon cross-coupling하여 biphenyl과 4-fluorobiphenyl을 합성하였다. 이 때 촉매로 dichloro[1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene]palladium(Ⅱ)[PdCl_(2)(dppf)]을 사용하였다. 지금까지 보고된 연구 결과에 의하면 PdCl_(2)(dppf)는 sp^(3)-sp^(2) carbon coulping이나 sp^(3)-sp^(3) carbon coulping에서 좋은 촉매 효과를 나타내었는데 sp^(2)-sp^(2) carbon coulping인 본 실험에서도 매우 좋은 촉매 효과를 보여 주었다. 촉매를 사용하지 않은 반응은 거의 진행되지 않았으며 dichloro[1,3-bis(diphenylphosphino)propane]nickel(Ⅱ)[NiCl_(2)(dppp)]을 촉매로 사용하였을 때는 PdCl_(2)(dppf)에 비해 비교적 낮은 수득율을 나타내었다. 본 연구에서는 halobenzene의 변화에 따른 반응성 뿐만 아니라 반응 온도 및 용매 효과에 대해서도 살펴보았다. Iodobenzene과 bromobenzene에서는 높은 수득율을 보여준 반면 chlorobenzene에서는 아주 저조한 수득율을 나타내었다. 즉 PhI ≥ PhBr ≫ PhCl의 반응 순서를 나타내었다. 반응 온도에 따른 수득율은 큰 차이를 보이지 않았으나 0℃, 실온, 50℃로 온도가 높아질수록 반응 시간이 짧아졌으며, 용매로 tetrahydrofuran을 사용하였을 때가 diethyl ether를 사용하였을 경우보다 높은 수득율을 나타내었다. Grignard reagent로는 phenylmagnesium chloride나 4-fluorophenyl magnesium bromide를 사용하였는데 두 반응 물질간의 반응성의 차이는 볼 수 없었다. 마지막으로 지금까지 제안된 몇가지 반응 메카니즘에 대해 살펴보았다.;The formation of carbon-carbon bonds is one of the most important operations in organic synthesis. Transition metal complexes have been shown to be particularly effective catalysts for coupling of organic halides with Grignard reagents. In the present study, palladium-catalyzed carbon-carban cross- coupling of halobenzene with Grignard reagents affords biphenyl and 4-fluorobiphenyl. Dichloro[l,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene]palla- dium(Ⅱ) [PdCl_(2)(dppf)] was found to catalyze the reactions of halobenzene with phenylmagnesium chloride and 4-fluorophenylmagnesium bromide to give the corresponding cross-coupling products in high yields. Reactivity of halobenzene was examined for the coupling with the Grignard reagent in the presence of PdCl_(2)(dppf) as catalyst. The reactivity order PhI ≥ PhBr ≫ PhCI was observed. This reaction was accelerated in an increased temperature and in tetrahydrofuran as a solvent. The PdCl_(2)(dppf) catalyzed coupling reaction mechanism involves oxidative addition, metathesis( transmetalation), and reductive elimination step. The reductive elimination step may be the rate-determining step among three steps. PdCl_(2)(dppf) accelerates reductive elimination to form the coupling product selectively.