Palladium-Catalyzed Cross-Coupling of Arly triflates with Phenylboric acid

Abstract

Dichloro[1,1'-bis(diphenylphosphino)ferrocene]palladium(Ⅱ) [PdCl_(2)(dppf)]를 촉매량으로 사용하여 4-acetylbiphenyl, 2-acetylbiphenyl, 4-benzoylbinhenyl, 2-benzoylbiphenyl, 2-benzoyl-5-chloro-4-methylbiphenyl을 합성하였다. 반응에 사용된 유기 친전자체는 각각의 phenol유도체로부터 aryl triflates로 합성하여 사용하였고, 유기금속 화합물로는 phenylboric acid를 사용하였다. 다음으로 phenylboric acid와 4-acetylphenyl triflate를 사용하여 cross-coupling의 적합한 반응조건을 찾기 위한 실험을 수행하였는데, 촉매로는 PdCl_(2)(dppf)가 가장 높은 수득율을 보여주었으며, tetrakis(triphenylphosphine) palladium(0) [Pd(PPh_(3))_(4)]를 사용한 실험에서는 수득율에는 크게 영향을 미치지는 않으나 부반응이 증가하는 결과를 나타내었다. 반면에 dichloro[1,3-bis-(diphenylphosphine)propane]nickel(Ⅱ) [NiCl_(2)(dppp)]를 사용한 경우에는 생성물을 얻지 못하였으며, 촉매를 사용하지 않은 실험에서도 반응이 전혀 진행되지 않았다. 유기금속 화합물로 사용한 phenylboric acid는 반응에 반드시 염기가 사용되어야하며, 사용한 염기중에는 다소 강한 염기인 K_(3)PO_(4)가 가장 좋은 효과를 보여주었다. 용매는 THF와 dioxane이 좋은 결과를 나타냈으나, 다른 실험에서 좋은 결과를 보여주였던 DMF는 부반응이 증가하는 결과와 함께 추출시 물과 섞이는 관계로 용매로는 적당하지 못하였다. Aryl triflate의 합성은 pyridine을 용매로 사용한 경우보다 염기양으로 사용하였을 때 더 나은 결과를 보여주었다. 유기 친전자체로 aryl triflate를 사용한 경우는 aryl bromide를 사용한 실험 보다 수득율면에서 약간 떨어지나 aryl chloride를 사용한 경우보다는 반응성이 좋았으며, 유기 친전자체로 사용할 수 없었던 hydroxy기를 사용할 수 있게되어 반응 중간물질로 큰 의의를 가진다고 하겠다. 유기금속 화합물로 phenylboric acid를 사용한 실험에서는 phenylboric acid가 공기중에서 안정하여 이전까지 cross-coupling에서 주로 사용되었던 Grignard reagent보다 취급하기가 용이하며, ester, amide, nitrile, nitro 등의 다른 여러 작용기와는 반응하지 않기 때문에 원하는 작용기를 가진 화합물을 합성할 수있는 장점을 가졌다. 따라서 촉매 존재하에서 aryl triflate와 phenylboric acid를 사용한 cross-coupling 반응은 여러가지 작용기를 가진 unsymmetrical biaryl의 합성뿐만아니라 나아가서 천연물의 기본 골격을 이루는 다양한 biary1합성으로까지 그 유용성이 크다고 하겠다.;The palladium-catalyzed cross-coupling reaction of aryl triflates with phenylboric acid in the presence of potassium carbonate gives high yields. Various aryl triflates are valuable starting materials for carbon-carbon bond formation because of their stability and great availability from phenol derivatives. The hydroxy group of phenol derivatives is converted into triflate group easily by treating trifluoromethanesulfonic anhydride. In the present study, palladium-catalyzed carbon-carbon cross-coupling reaction of aryl triflates with phenylboric acid gave 4-acetylbiphenyl, 2-acetylbiphenyl, 4-benzoylbiphenyl, 2-benzoylbiphenyl, and 5-chloro-4- methyl-2-phenylbenzophenone. First part of experiments was determined with 4-acetylphenyl triflate and phenylboric acid as partners to estabilish the most appropriate reaction conditions. The most of our coupling reaction carried out at reflux temperutaure in THF. This carbon-carbon cross-coupling of aryl triflate with phenylboric acid by using K_(3)PO_(4), PdCl_(2)(dppf) gave 4-acetylbiphenyl with small amounts of homocoupled products. PdCl_(2)(dppf) as catalyst turned out to be better than others such as NiCl_(2)(dppp). Various base, K_(3)PO_(4), K_(2)CO_(3), Na_(2)CO_(3), LI_(2)CO_(3) have been used in the reaction mixture to increase nucleophilicity of organoborane compound. The qualtative mechanism of this reaction has been proposed. None of free ligand effect has been detected in our experiments. In the palladim-catalyzed coupling of aryl halides or aryl triflate, the order of reactivity Br >OTf > C1 was observed. Benzoyl Mate derivatives were high yield than acetyl triflate derivatives. Finally, para position of the substituent was more excellent yield than ortho position due to the steric effect.