Síntesis de una Familia de Ligandos Arsinas Mediante Reacciones de Acoplamiento Cruzado de Suzuki Asistidas por Microondas

GISELA J. QUINTEROS; SANDRA E. MARTÍN

Lanus

Congreso; XXVIII Congreso Argentino de Química; 2010

Asociación Química Argentina - AQA

SÍNTESIS DE UNA FAMILIA DE LIGANDOS ARSINAS MEDIANTEREACCIONES DE ACOPLAMIENTO CRUZADO DE SUZUKI ASISTIDA PORMICROONDASQuinteros, Gisela J. ; Martín, Sandra E.INFIQC, Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Químicas,Universidad Nacional de Córdoba, Medina Allende y Haya de la Torre, X5000HUA,Córdoba, Argentina.e-mail: gquinteros@fcq.unc.edu.arEl Pd es uno de los metales más empleado como catalizador en reacciones para la formación de enlaces C-C y C-heteroátomo, entre las que se destacan las reacciones de acoplamiento de Suzuki y de Stille.1En catálisis homogénea la reactividad y selectividad de los complejos organometálicos son factores que se encuentran directamente relacionados con los ligandos unidos al metal, ya que los efectos estéricos y propiedades electrónicas de estos son los que dirigen la actividad del catalizador.2 La elección del ligando es un factor crucial para determinar el curso de las reacciones, por lo que el diseño de ligandos con nuevas propiedades electrónicas y diferentes efectos estéricos, así como, con distintos grupos funcionales, resulta un área de intensos estudios.Existe un gran interés en la síntesis de ligandos bifenilos monofosfinas,3 habiéndose desarrollado una familia de estos ligandos, que pertenecen a la clase de fosfinas estéricamente impedidas y generalmente ricas en electrones.En el diseño de nuevos ligandos las arsinas terciarias surgen como una buena alternativa frente a los predominantes ligandos fosfinas. Si bien las arsinas se han establecido como excelentes ligandos en algunas reacciones, su desarrollo se ha visto relegado debido principalmente a la falta de estrategias sintéticas que permitan obtener arsinas funcionalizadas con buenos rendimientos.Un paso de crucial importancia en la síntesis de ligandos arsina es la introducción del resto -AsPh2. En nuestro grupo de trabajo hemos desarrollado una estrategia sintética para llevar a cabo la formación de enlaces C-heteroátomos vía la reacción de acoplamiento cruzado catalizada por Pd (reacción de Stille) con organoheteroestannanos del tipo n-Bu3SnZPhn (Z = P, As, Sb, Se) sintetizados in situ, y distintos electrófilos (RX), en una reacción de tipo “one-pot”.4,5 De este modo, describimos por primera vez la formación del organoestannano n-Bu3SnAsPh2, y sus aplicaciones para la obtención de enlaces C-As.4c,5 Recientemente, llevamos a cabo la arsinación con sustratos impedidos y hemos sintetizamos el ligando 2- (difenilarsina)bifenilo AsPh2(bph) (bph = bifenilo), empleando la estrategia de transferencia de organoheteroátomos a partir de estannanos.6 Esta es la herramienta que nos permite introducir el heteroátomo en la síntesis de ligandos.Asimismo, hemos sintetizado una serie de ligandos monoarsina AsPh2(bph) sustituidos como 2 mediante la reacción de acoplamiento cruzado de Suzuki de la difenilarilarsina bromada 1 con ácidos fenilborónicos (ec. 1).En este trabajo presentamos la síntesis de esta familia de ligandos bifenilosmonoarsinados con diversos sustituyentes en los anillos aromáticos siguiendo laestrategia descripta, llevando a cabo la reacción de Suzuki por activación conmicroondas (MW). En los últimos años, el uso de microondas en síntesis orgánica hajugado un papel fundamental, debido a sus considerables ventajas frente a métodosconvencionales.7,8La síntesis de estos ligandos se llevó a cabo mediante la estrategia que involucródos etapas. La primera etapa es crucial dentro de los objetivos planteados, ya quecorresponde a la introducción del resto -AsPh2. A partir del iodobromobenceno 3 ymediante la reacción de arsinación catalizada por Pd5,6 se obtuvo la difenilarilarsinabromada 1 con un 83% de rendimiento aislado (ec. 2).La formación del esqueleto bifenilo se llevó a cabo por reacciones deacoplamiento cruzado de Suzuki catalizada por Pd entre la bromoarildifenilarsina 1 ylos ácidos arilborónicos sustituidos 5 activada por MW (ec. 3).Para optimizar la reacción de acoplamiento se probaron distintas condicionesmodificando el solvente, los equivalentes de ácido borónico, la temperatura, el métodode MW empleado y el tiempo de reacción. Las mejores condiciones encontradasfueron: 1 mol % de Pd(OAc)2; 4 mol % de PPh3; 1 eq. de bromoarildifenilarsina 1; 1,5eq. de ácido arilborónico sustituido 5; 2 eq. de K3PO4; 5 mL Dioxano/Agua (5:1), bajoatmósfera de N2. La condiciones de irradiación en MW fueron: sistema cerrado,método dinámico, Tº = 150 ºC, tiempo = 10-40 min.De este modo, logramos obtener los ligandos bifenilarsinas con rendimientos quevan de buenos a excelentes (Figura 1).A medida que fue aumentando la sustitución de los ácidos borónicos fuenecesario incrementar el tiempo de reacción, no obstante en el caso del ligando 6 c elaumento en el tiempo no fue suficiente, y en las mismas condiciones empleadas paralos otros ácidos borónicos se obtuvo un menor rendimiento de producto. Para estesustrato, se ensayaron distintos tiempos de reacción y métodos de irradiación por MW,siendo las mejores condiciones alcanzadas al aplicar un método a potencia fija (50 W),sin modificar las demás variables.El empleo de MW como fuente alternativa de calentamiento permite obtener losligandos bifenilarsinas con excelentes rendimientos, de una manera sencilla, limpia yen muy cortos tiempos de reacción.1 Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions; de Mejere, A., Diederich, F., Eds.;Wiley-VCH: Weinheim, Germanny, 2004.2 a) Seyden-Penne, J.; “Chiral Auxiliaries and Ligands in Asymmetric Synthesis”,Wiley-Interscience Publication, 1995. b) Whitesell, J. K. Chem. Rev. 1989, 1581. c)Pu, L. Chem. Rev. 1998, 98, 2405.3 a) Old, D. W.; Wolfe, J. P.; Buchwald, S. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9722. b)Wolfe, J. P.; Singer, R. A.; Yang, B. H.; Buchwald, S. L. J. Am. Chem. Soc. 1999,121, 9550. c) Wolfe, J. P.; Buchwald, S. L. Angew. Chem. Ind. Ed. 1999, 38, 2413.4 a) Martín, S. E.; Bonaterra, M.; Rossi, R. A. J. Organomet. Chem. 2002, 664, 223-227. b) Bonaterra, M.; Martín, S. E.; Rossi, R. A.Tetrahedron Lett. 2006, 47, 3511-3515. c) Bonaterra, M.; Rossi, R. A.; Martín, S. E. Organometallics 2009, 28, 933.5 Bonaterra, M.; Martín, S. E.; Rossi, R. A. Org. Lett. 2003, 5, 2731-2734.6 Uberman, P. M.; Lanteri, M. N; Martín, S. E. Organometallics 2009, 28, 6927.7 André Loupy in Microwaves in Organic Synthesis,Second Edition, 2006, Wiley-VCH, KGaA, Weinheim.8 Alonso F.; Beletskaya, I.; Yus, M. Tetrahedron 2008, 64, 3047-3101.