Ródio

Nature Communications volume 13, Número do artigo: 2934 (2022) Citar este artigo

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O uso generalizado de bibliotecas de ligantes de fosfina é frequentemente dificultado pelos desafios associados à sua preparação modular. Aqui, relatamos um protocolo que anexa arenes a arilfosfinas para acessar uma série de biaril monofosfinas via ativação orto C-H direcionada por P(III) catalisada por ródio, permitindo arilação direta de uma, duas e três vezes sem precedentes . Nossos achados experimentais e teóricos revelam um mecanismo envolvendo a adição oxidativa de brometos de arila ao catalisador Rh, além da metalação orto C-H por meio de um anel ciclometalado de quatro membros. Dada a pronta disponibilidade de substratos, nossa abordagem abre as portas para o desenvolvimento de métodos mais gerais para a construção de ligantes de fosfina.

As fosfinas encontraram inúmeras aplicações em todas as facetas da ciência química1,2,3,4,5. Dentre eles, as biaril monofosfinas surgiram como uma classe de ligantes privilegiados para metais de transição em diversas transformações, principalmente em reações de acoplamento cruzado6,7,8,9,10,11. Até o momento, várias gerações de biaril monofosfinas foram projetadas por Buchwald12,13 e outros grupos14,15,16,17, e muitas delas agora são comercializadas (Fig. 1a). Tradicionalmente, esses compostos podem ser produzidos por meio de um protocolo de um pote por meio da adição de um reagente de metal aril a um benzino gerado in situ e, em seguida, fosfinação do intermediário com um reagente de clorofosfina ativado por um catalisador de cobre (Fig. 1b)18. Essa abordagem é eficiente, mas seu uso em espécies organometálicas sensíveis é frequentemente limitado, exigindo a pré-instalação de haletos nos substratos e etapas operacionais complicadas. Em comparação com os métodos de acoplamento tradicionais, a estratégia de arilação direta por meio da ativação de C-H surgiu como uma metodologia valiosa que permite a formação de compostos biarílicos com excelente átomo e economia de etapas19,20,21,22,23. Nossa hipótese é que a arilação catalítica da ligação C-H em fosfinas pode permitir uma alternativa, mas um caminho muito mais fácil para monofosfinas biaril.

a Algumas biaril monofosfinas disponíveis comercialmente. b Metátese da ligação carbono-fósforo catalisada por paládio. c Arilação direta sintonizável catalisada por ródio de fosfinas com brometos de arila.

Normalmente, a assistência de grupos diretores de coordenação de metal em substratos pode levar a uma excelente regiosseletividade24,25,26,27,28,29,30. Dentro desse paradigma, a arilação C-H catalisada por metais de transição de óxidos de fosfina por meio de O-quelação foi desenvolvida para construir monofosfinas biaril31,32,33,34,35. No entanto, este método requer etapas adicionais para pré-instalação e remoção de átomos de O. Devido à forte coordenação entre metais de transição e átomos de P(III), sabe-se há muito tempo que as arilfosfinas formam anéis quelatos de quatro membros via orto C-H metalação, mas as variantes catalíticas representam um desafio crítico36. Até recentemente, nós e o grupo Takaya relatamos, respectivamente, a borilação catalítica orto C-H37,38 e a sililação39 de arilfosfinas. No entanto, um outro acoplamento cruzado Suzuki-Miyaura ou Hiyama catalisado por paládio com haletos de arila precisa ser usado para a construção de monofosfinas de biaril. Portanto, a arilação direta de arilfosfinas para acessar diversas biaril monofosfinas de forma catalítica ainda está em alta demanda.

Aqui, relatamos uma ativação C-H direcionada por P(III) catalisada por ródio de arilfosfinas com haletos de arila para acessar rapidamente uma biblioteca de monofosfinas biaril. Notavelmente, a ativação de C-H de uma, duas e três vezes pode ocorrer pelo controle estérico de brometos de aril, fornecendo ligantes de monofosfina biaril com arquiteturas estericamente sobrecarregadas e substituintes sintonizados eletronicamente de maneira ajustável (Fig. 1c). Na primeira arilação C-H, a reação prossegue através de um anel quelato de quatro membros de arilfosfinas, e a segunda e terceira arilação das fosfinas biaril formadas in situ através de um anel quelato de seis membros40,41,42,43. Portanto, o uso de brometos de arila impedidos estericamente pode mostrar apenas uma ativação de C-H; O tratamento de brometos de arila com tamanho moderado pode sofrer dupla ativação C-H; A seleção de brometos de arila apenas com substituintes para pode levar a uma ativação de C-H tripla.