Исследование механизма реакции NHC–R- и NHC=O-сочетаний, активируемых медью, в условиях системы Чана–Эванса–Лама

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе впервые рассмотрены явления образования частиц NHC–R и NHC=O, индуцированное медью, в реакционной системе арилирования анилина по Чану–Эвансу–Ламу. Рассмотренные сочетания между карбеном NHC и остатками арилбороновой кислоты были продемонстрированы с использованием 5-ти различных арилбороновых кислот и трех комплексов Cu/NHC. Также показано, что образование азолона NHC=O происходит за счет переноса кислорода из атмосферы с помощью меди на карбеновый центр NHC. Комплексом экспериментальных физико-химических методов анализа, а также с помощью методов квантовой химии впервые показано, что путь деградации комплексов Cu/NHC через образование частиц NHC–R контролируется кинетически, а через образование NHC=O – термодинамически, что вносит значительный вклад в понимание наблюдаемых явлений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Галушко

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: galushkoas@ioc.ac.ru
Россия, 119991 Москва

В. А. Скуратович

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук

Email: galushkoas@ioc.ac.ru
Россия, 119991 Москва

М. В. Грудова

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук

Email: galushkoas@ioc.ac.ru
Россия, 119991 Москва

В. В. Ильюшенкова

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук

Email: galushkoas@ioc.ac.ru
Россия, 119991 Москва

Р. Р. Шайдуллин

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук

Email: galushkoas@ioc.ac.ru
Россия, 119991 Москва

Д. О. Прима

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук

Email: galushkoas@ioc.ac.ru
Россия, 119991 Москва

Список литературы

  1. Öfele K. // J. Organomet. Chem. 1968. V. 12. № 3. P. P42–P43. https://doi.org/10.1016/S0022-328X(00)88691-X
  2. Wanzlick H.W., Schönherr H.J. // Angew. Chem. Int. Ed. 1968. V. 7. № 2. P. 141–142. https://doi.org/10.1002/anie.196801412
  3. Mudge M.N., Bhadbhade M., Ball G.E., Colbran S.B. // Inorg. Chem. 2023. V. 62. № 46. P. 18901–18914. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c02348
  4. Jacobsen H., Corre, A., Poater A., Costabile C., Cavallo L. // Coord. Chem. Rev. 2009. V. 253. № 5–6. P. 687–703. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2008.06.006
  5. Phipps C.A., Hofsommer D.T., Zirilli C.D., Duff B.G., Mashuta M.S., Buchanan R.M., Grapperhaus C.A. // Inorg. Chem. 2023. V. 62. № 6. P. 2751–2759. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.2c03868
  6. Groos J., Koy M., Musso J., Neuwirt M., Pham T., Hauser P.M., Frey W., Buchmeiser M.R. // Organometallics. 2022. V. 41. № 10. P. 1167–1183. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.2c00080
  7. Nylund P.V.S., Ségaud N.C., Albrecht M. // Organometallics. 2021. V. 40. № 10. P. 1538–1550. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.1c00200
  8. Zlotin S.G., Egorova K.S., Ananikov V.P., Akulov A.A., Varaksin M.V., Chupakhin O.N., Charushin V.N., Bryliakov K.P., Averin A.D., Beletskaya I.P., Dolengovski E.L., Budnikova Yu.H., Sinyashin O.G., Gafurov Z.N., Kantyukov A.O., Yakhvarov D.G., Aksenov A.V., Elinson M.N., Nenajdenko V.G., Chibiryaev A.M., Nesterov N.S., Kozlova E.A., Martyanov O.N., Balova I.A., Sorokoumov V.N., Guk D.A., Beloglazkina E.K., Lemenovskii D.A., Chukicheva I.Yu., Frolova L.L., Izmest'ev E.S., Dvornikova I.A., Popov A.V., Kutchin A.V., Borisova D.M., Kalinina A.A., Muzafarov A.M., Kuchurov I.V., Maximov A.L., Zolotukhina A.V. // Russ. Chem. Rev. 2023. V. 92. № 12. RCR5104. https://doi.org/10.59761/RCR5104
  9. Li W.H., Li C.Y., Xiong H.Y., Liu Y., Huang W.Y., Ji G.J., Jiang Z., Tang H.T., Pan Y.M., Ding Y.J. // Angew. Chem. Int. Ed. 2019. V. 58. № 8. P. 2448–2453. https://doi.org/10.1002/anie.201814493
  10. Kashihara M., Zhong R.L., Semba K., Sakaki S., Nakao Y. // Chem. Commun. 2019. V. 55. № 63. P. 9291–9294. https://doi.org/10.1039/C9CC05055H
  11. Wang C.-A., Rahman M.M., Bisz E., Dziuk B., Szostak R., Szostak M. // ACS Catal. 2022. V. 12. № 4. P. 2426–2433. https://doi.org/10.1021/acscatal.1c05738
  12. Zheng D.Z., Xiong H.G., Song A.X., Yao H.G., Xu C. // Org. Biomol. Chem. 2022. V. 20. № 10. P. 2096–2101. https://doi.org/10.1039/D1OB02051J
  13. Li D.H., Lan X.B., Song A.X., Rahman M.M., Xu C., Huang F.D., Szostak R., Szostak M., Liu F.S. // Chem. – Eur. J. 2022. V. 28. № 4. P. e202103341. https://doi.org/10.1002/chem.202103341
  14. Riethmann M., Föhrenbacher S.A., Keiling H., Ignat'ev N.V., Finze M., Radius U. // Inorg. Chem. 2024. V. 63. № 18. P. 8351–8365. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.4c00750
  15. Jaimes–Romano E., Valdés H., Hernández–Ortega S., Mollfulleda R., Swart M., Morales–Morales D. // J. Catal. 2023. V. 426. P. 247–256. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2023.07.001
  16. Rodríguez-Cruz M.A., Hernández-Ortega S., Valdés H., Rufino-Felipe E., Morales-Morales D. // J. Catal. 2020. V. 383 P. 193–198. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.01.016
  17. Neshat A., Khezri R., Yousefshahi M.R., Gholinejad M., Varmaghani F. // Eur. J. Inorg. Chem. 2023. V. 26. № 36. P. e202300437. https://doi.org/10.1002/ejic.202300437
  18. Denisova E.A., Kostyukovich A.Y., Fakhrutdinov A.N., Korabelnikova V.A., Galushko A.S., Ananikov V.P. // ACS Catal. 2022. V. 12. № 12. P. 6980–6996. https://doi.org/10.1021/acscatal.2c01749
  19. Pandey M.K., Choudhury J. // ACS Omega. 2020. V. 5. № 48. P. 30775–30786. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c04819
  20. Maji B., Bhandari A., Bhattacharya D., Choudhury J. // Organometallics. 2022. V. 41. № 13. P. 1609–1620. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.2c00107
  21. Chernyshev V.M., Denisova E.A., Eremin D.B., Ananikov V. P. // Chem. Sci. 2020. V. 11. P. 6957–6977. https://doi.org/10.1039/D0SC02629H
  22. Ananikov V.P., Beletskaya I.P. // Organometallics. 2012. V. 31. № 5. P. 1595–1604. https://doi.org/10.1021/om201120n
  23. Zalesskiy S.S., Ananikov V.P. // Organometallics. 2012. V. 31. № 6. P. 2302–2309. https://doi.org/10.1021/om201217r
  24. Eremin D.B., Ananikov V.P. // Coord. Chem. Rev. 2017. V. 346. P. 2–19. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2016.12.021
  25. Chernyshev V.M., Khazipov O.V., Shevchenko M.A., Chernenko A.Y., Astakhov A.V., Eremin D.B., Pasyukov D.V., Kashin A.S., Ananikov V.P. // Chem. Sci. 2018. V. 9. № 25. P. 5564–5577. https://doi.org/10.1039/C8SC01353E
  26. Eremin D.B., Boiko D.A., Kostyukovich A.Y., Burykina J.V., Denisova E.A., Anania M., Martens J., Berden G., Oomens J., Roithova J., Ananikov V.P. // Chem. Eur. J. 2020. V. 26. № 67. P. 15672–15681. https://doi.org/10.1002/chem.202003533
  27. Gordeev E.G., Eremin D.B., Chernyshev V.M., Ananikov V.P. // Organometallics. 2017. V. 37. № 5. P. 787–796. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.7b00669
  28. Chan D.M.T., Monaco K.L., Wang R.-P., Winters M.P. // Tetrahedron Lett. 1998. V. 39. № 19. P. 2933–2936. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(98)00503-6
  29. Evans D.A., Katz J.L., West T.R. // Tetrahedron Lett. 1998. V. 39. № 19. P. 2937–2940. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(98)00502-4
  30. Lam P.Y.S., Clark C.G., Saubern S., Adams J., Winters M.P., Chan D.M.T., Combs A. // Tetrahedron Lett. 1998. V. 39. № 19. P. 2941–2944. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(98)00504-8
  31. Lam P.Y.S., Vincent G., Bonne D., Clark C.G. // Tetrahedron Lett. 2003. V. 44. № 26. P. 4927–4931. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(03)01037-2
  32. King A.E., Brunold T.C., Stahl S.S. // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. № 14. P. 5044–5045. https://doi.org/10.1021/ja9006657
  33. Gajare S., Jagadale M., Naikwade A., Bansode P., Rashinkar G. // Appl. Organomet. Chem. 2019. V. 33 № 6. P. e4915. https://doi.org/10.1002/aoc.4915
  34. Guo M., Chen B., Chen K., Guo S., Liu F.-S., Xu C., Yao H.-G. // Tetrahedron Lett. 2022. V. № 107. P. 154074. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2022.154074
  35. Cope J.D., Sheridan P.E., Galloway C.J., Awoyemi R.F., Stokes S.L., Emerson J.P. // Organometallics. 2020. V. 39. № 24. P. 4457–4464. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.0c00552
  36. Galushko A.S., Skuratovich V.A., Grudova M.V., Ilyushenkova V.V., Ivanova N.M. // Russ. Chem. Bull. 2024. V. 73. P. 1182–1188. https://doi.org/10.1007/s11172-024-4233-7
  37. Neese F. // WIRES Comput. Molec. Sci. 2022. V. 12. № 5. e1606. https://doi.org/10.1002/wcms.1606
  38. Henkelman G., Uberuaga B. P., Jónsson H. // J. Chem. Phys. 2000. V. 113. P. 9901–9904. https://doi.org/10.1063/1.1329672
  39. Weigend F., Ahlrichs R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2005. V. 7. P. 3297–3305. https://doi.org/10.1039/B508541A
  40. Grimme S., Antony J., Ehrlich S., Krieg H. // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. № 15. P. 154104. https://doi.org/10.1063/1.3382344
  41. Grimme S., Ehrlich S., Goerigk L. // J. Comput. Chem. 2011. V. 32. № 7. P. 1456–1465. https://doi.org/10.1002/jcc.21759
  42. Marenich A.V., Cramer C.J., Truhlar D.G. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. № 18. P. 6378–6396. https://doi.org/10.1021/jp810292n
  43. Santoro O., Collado A., Slawin A.M.Z., Nolan S.P., Cazin C.S.J. // Chem. Commun. 2013. V. 49. № 89. P. 10483–10485. https://doi.org/10.1039/C3CC45488F
  44. Raubenheimer H.G., Cronje S., Olivier P.J. // J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1995. № P. 313−316. https://doi.org/10.1039/DT9950000313
  45. Ohishi T., Nishiura M., Hou Z. // Angew. Chem. Int. Ed. 2008 V. 47. № 31. P. 5792–5795. https://doi.org/10.1002/anie.200801857
  46. Partyka D.V., Esswein A.J., Zeller M., Hunter A.D., Gray T.G. // Organometallics. 2007. V. 26. № 14. P. 3279–3282. https://doi.org/10.1021/om700346v
  47. Kuehn L., Eichhorn A.F., Schmidt D., Marder T.B., Radius U. // J. Organomet. Chem. 2020. V. 919. P. 121249. https://doi.org/10.1016/j.jorganchem.2020.121249
  48. Li D., Ollevier T. // J. Organomet. Chem. 2020. V. 906. P. 121025. https://doi.org/10.1016/j.jorganchem.2019.121025
  49. Pentsak E.O., Ananikov V.P. // Eur. J. Org. Chem. 2019. V. 26. P. 4239–4247. https://doi.org/10.1002/ejoc.201900410
  50. Henkelman G., Uberuaga B.P., Jónsson H. // J. Chem. Phys. 2000. V. 113. P. 9901–9904. https://doi.org/10.1063/1.1329672
  51. Vantourout J.C., Miras H.N., Isidro-Llobet A., Sproules S., Watson A.J.B. // J. Am. Chem. Soc. 2017. V. 139. № 13. P. 4769−4779. https://doi.org/10.1021/jacs.6b12800

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Известные пути образования частиц NHC–R и NHC=O в каталитических системах на основе NHC-комплексов никеля и палладия (а) [22, 26]; в данной работе мы исследовали механизм образования частиц NHC–R и NHC=O в реакции Чана–Эванса–Лама из комплексов Cu/NHC (б).

Скачать (180KB)
Метаданные
3. Схема 1. Схема проведения реакции арилирования анилина, пяти арилбороновых кислот 1–5 и четырех комплексов M/NHC, использованных в исследовании.

Скачать (260KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Предполагаемый механизм формирования частиц NHC–Ar и NHC=O в системах Cu/NHC с арилбороновыми кислотами в условиях реакции Чана–Эванса–Лама. ПС – переходное состояние, НЧ – наночастицы (а); поверхности потенциальной энергии для формирования продуктов BIMe–Ph и BIMe=O из единого предшественника (б).

Скачать (487KB)
Метаданные
5. Рис. 3. СПЭМ-изображения наночастиц, образующихся в реакционной системе с арилбороновой кислотой 5 (пробу отбирали через 5 ч после начала реакции) (а)–(г); ИЭР-МСВР спектры, подтверждающие наличие продукта NHC–R-сочетания в присутствии кислорода воздуха (д) и его отсутствие в бескислородной среде (е).

Скачать (583KB)
Метаданные
6. Приложение
Скачать (2MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025