Reações de acoplamento suzuki em meio homogêneo : viabilidade de reciclagem do catalisador e síntese de diarilmetanos

Abstract

Este trabalho trata da reação de acoplamento Suzuki (reação entre haletos de arila ou benzila e ácidos arilborônicos) catalisada por compostos de paládio, e foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa foi desenvolvido um sistema simples para a reação de Suzuki, em meio homogêneo, utilizando um sistema ternário de solventes (MeOH, PEO e n-heptano) (figura 1), que viabiliza o reciclo do catalisador por várias vezes. No sistema proposto foi utilizado como solvente a mistura metanol / poli( óxido de etileno), e no fmal da reação a bifenila formada foi extraída com solvente apoIar (n-heptano), com elevados rendimentos. Neste estudo, também foi possível obter produtos diferentes (rendimentos 70-80%) a cada reciclo, variando apenas o haleto de arila empregado no acoplamento. Na segunda etapa deste trabalho, foi desenvolvido um sistema para a realização do acoplamento Suzuki entre haletos de benzilas e ácidos arilborônicos catalisado por paládio. Durante o estudo de otimização foi possível verificar que estas reações ocorrem com baixa concentração de catalisador (0,002-1mol%), bem como constatou-se que o tempo de reação variou de 3h30min a 11horas, dependendo da quantidade de catalisador utilizado. O sistema se mostrou eficiente para reações com cloretos de benzila, levando a diarilmetanos com elevados rendimentos (>90%). A partir de reações competitivas se constatou que grupos substituintes no anel do haleto de benzila ou do ácido arilborônico não exercem influência estérica ou eletrônica significativa, bem como foi possível constatar que os brometos de benzilas são cinco vezes mais reativos que os cloretos de benzila. Finalmente, foi possível determinar uma reatividade relativa para os diferentes substratos halogenados frente à reação de Suzuki catalisada pelo sistema Pd(OAc)2IPPh3: (ArI > PhCH2Br > PhCH2CI > ArBr).

In this work the Pd-catalyzed Suzuki cross-coupling reaction of aryl halides or benzyl halides with aryl boronic acids was studied. In the first part of this work, we have fmd out that a system of poly (ethylene oxide) / methanol can be used as solvent medium for the Pd-catalyzed Suzuki cross-coupling reaction under mild condition. Afier the end of the reaction the product is extracted with heptane and the polar phase can be reused several without any change in the activity (Fig.1). Pure biaryl products are obtained from the no polar phase in excellent isolated yields (>90%). The same catalyst-containing polar phase was used to coupling different aryl halides, furnishing the products in good to high isolated yields (70-80%). In the second part of we have developed a simple and efficent catalytic system for the Suzuki cross-coupling reaction of benzyl halides (bromides and chlorides) with aryl boronic acids. The catalyst precursor is prepared in situ from palladium acetate and triphentylphosphine showing high activity for reaction of benzylic bromides and chlorides with arylboronic acids. The reaction can be carried out at low catalys loading (0.002 - lmol%) and under mild conditions (80°C), furnishing diarylmethane derivatives in high yelds (86-99%). Compared with the aryl halides, the Suzuki crosscoupling reaction of benzyl chlorides is much less sensitive to steric and electronic effects. On the other hand, as observed the aryl halides, the cross-coupling reaction of benzyl bromide is five times faster than the coupling of benzyl chlorides. Finally we have obtained a relative reactive for the Pd(OAchIPPh3- catalyzed Suzuki cross coupling reaction: ArI> ArCH2Br > ArCH2Cl > ArBr.