ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2021, том 57, № 1, с. 92-102
УДК 547.652.1
РЕАКЦИЯ ПЕРЕКРЕСТНОГО СОЧЕТАНИЯ
В СИСТЕМЕ АРИЛГАЛОГЕНИД-АРИЛАЦЕТИЛЕН-
АЛКЕН В «БЕЗЛИГАНДНЫХ» КАТАЛИТИЧЕСКИХ
УСЛОВИЯХ
© 2021 г. Н. А. Лагода, Е. В. Видяева, Е. В. Ларина, А. А. Курохтина, А. Ф. Шмидт*
ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет», химический факультет,
Россия, 664003 Иркутск, ул. К. Маркса, 1
*e-mail: aschmidt@chem.isu.ru
Поступила в редакцию 10.11.2020 г.
После доработки 14.11.2020 г.
Принята к публикации 22.11.2020 г.
В работе представлены результаты исследования трехкомпонентного сочетания в системе арилгалоге-
нид-арилацетилен-алкен с использованием простейших «безлигандных» (не содержащих добавок орга-
нических лигандов) каталитических систем на основе солей палладия. Обнаружено, что в реакционной
системе помимо маршрутов образования продукта трёхкомпонентного сочетания субстратов реализуется
маршрут кросс-димеризации арилацетилена с алкеном. Показана принципиальная возможность управ-
ления селективностью реакции по образующимся в условиях трехкомпонентного сочетания продуктам.
Ключевые слова: трехкомпонентное сочетание, катализ, палладий, карбопалладирование, производные
1,3-бутадиенов
DOI: 10.31857/S0514749221010109
ВВЕДЕНИЕ
тание арилгалогенидов с алкинами в присутствии
дополнительных нуклеофилов (схема 1), таких как
Получение непредельных соединений с не-
металлоорганические реагенты [8], арилборные
сколькими арильными заместителями представля-
кислоты [8-12], терминальные алкины [13-15], а
ет собой актуальную задачу тонкого органического
также алкены [16-19]. Ключевой стадией этих ре-
синтеза. Это обусловлено широким спектром при-
акций является карбопалладирование молекулы
менения получаемых соединений в производстве
арилацетилена σ-арильным комплексом палладия
продуктов современной химической промышлен-
с образованием соответствующего σ-алкенильного
ности - в первую очередь, в качестве сырья для по-
комплекса (схема 1, стадия Б).
лучения полимерных продуктов с заданными свой-
ствами, а также фармацевтических и агрохимиче-
Роль дополнительного нуклеофила заключа-
ских препаратов [1-6]. Палладий-катализируемые
ется в осуществлении
«перехвата» растущего
реакции двухкомпонентного кросс-сочетания
палладий-алкенильного интермедиата путем его
являются мощным инструментом органического
связывания, что позволяет получать линейные
синтеза из-за возможности конструирования но-
нециклические продукты благодаря прерыванию
вых соединений с арильными заместителями из
последовательности стадий карбопалладирова-
легкодоступных компонентов различными спосо-
ния с регенерацией исходной формы катализатора.
бами [7]. Среди родственных реакций, являющих-
Настоящее исследование является продолжением
ся перспективными для тонкого органического
опубликованных ранее работ, посвященных взаи-
синтеза, можно отметить трехкомпонентное соче-
модействию σ-алкенильного комплекса палладия
92
РЕАКЦИЯ ПЕРЕКРЕСТНОГО СОЧЕТАНИЯ
93
Схема 1
Ar'
Ar''
RM
Ar
R
Ar'
PdI
Ar'
Ar''
ArI
Ar'
Ar''
R'
Pd(0)
ArPdI
А
Б
Ar
Ar''
Ar
σ-арильный
R''
Ar'
Ar''
комплекс
σ-алкенильный
R'
комплекс
Ar
R''
RM = ArB(OH)2; органические соединения
непереходных металлов
с различными нуклеофилами [11, 15], и содержит
Мицороки-Хека 1a типа [1+0+1] образовывался
результаты исследования трехкомпонентной си-
преимущественно β-региоизомер.
стемы, в которой в качестве нуклеофила выступает
Анализ масс-спектров продуктов, полученных
алкен.
при замене иодбензола на 4-иоданизол в реакции с
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
толаном и н-бутилакрилатом, указывал на вхожде-
ние одного арильного фрагмента молекулы арил-
Нами было обнаружено, что в реакции соче-
галогенида в состав продуктов 1c-2c, при этом
тания иодбензола, толана и н-бутилакрилата при
масс-спектр соединения типа 3 не изменился и
использовании простейших «безлигандных» ката-
был аналогичен спектру продукта, образующегося
литических систем на основе солей палладия (т.е.
в реакции с иодбензолом. Проведение реакции с
не содержащих добавок фосфиновых, аминовых,
использованием стирола также приводило к ана-
карбеновых и иных сильных органических ли-
логичному набору соединений: было обнаружено
гандов) и карбоната натрия в качестве основания,
образование продуктов реакции Мицороки-Хека -
помимо ожидаемого продукта трехмолекулярной
α- и β-региоизомеров типа [1+0+1] [1-метокси-
сборки типа [1+1+1] - тетразамещенного 1,3-бу-
4-(1-фенилэтинил)бензола и 4-метоксистильбена,
тадиена 2a (схема 2), а также продукта двухком-
1b], трехкомпонентного сочетания типа [1+1+1]
понентного кросс-сочетания арилиодида и алкена
2b, а также продуктов двухкомпонентного сочета-
типа [1+0+1] (продукт реакции Мицороки-Хека
ния типа [0+1+1] 3b (схема 2).
1a) (схема 2), в значимых количествах образу-
ется продукт димеризации толана с алкеном
Об образовании продуктов трехкомпонент-
типа [0+1+1] - тризамещенный 1,3-бутадиен 3a
ной сборки типа [1+1+1] с использованием «без-
(схема 2). При использовании в качестве алке-
лигандных» и фосфинсодержащих каталити-
на н-бутилакрилата в качестве продукта реакции
ческих систем уже сообщалось ранее [16-18,
Схема 2
R
Ph
H(Ar)
R
Ph
[Pd]
R
ArI + Ph
Ph
+
R
+
+
ДМФА, основание,
Ph
140°C
Ar(H)
Ph
Ar
1a-c, 10-50%
2a-c, 11-14%
3a-c, 5-53%
[1+0+1]
[1+1+1]
[0+1+1]
Ar = Ph, R = C(O)OnBu (a); Ar = 4-CH3O-C6H4, R = Ph (b); Ar = 4-CH3O-C6H4, R = C(O)OnBu (c).
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021
94
ЛАГОДА и др.
20]. В этих работах помимо продуктов типа 2
ром, а не по механизму циклоприсоединения, как
(схема 2), были зафиксированы стильбены, как
было предложено для рутений- и кобальт- катали-
продукты побочной реакции Мицороки-Хека.
зируемых вариантов этой реакции [23, 28].
Однако, о формировании продуктов кросс-ди-
С учетом известных в металлоорганической
меризации арилацетилена с алкеном (продукт 3,
химии элементарных стадий, а также предположе-
схема 2) в условиях трехкомпонентного сочетания
ний о механизме кросс-димеризации [27], на схе-
при использовании «безлигандных» палладиевых
ме 3 представлен возможный механизм процессов,
каталитических систем, насколько нам известно,
протекающих в условиях исследуемой реакции.
ранее не сообщалось. Дело в том, что прямое вза-
Ключевой стадией трехкомпонентного сочета-
имодействие алкинов с алкенами с образованием
ния, как было указано выше, является карбопал-
продуктов типа 3 - тризамещенных 1,3-бутадие-
ладирование молекулы арилацетилена (стадия Б,
нов - обычно осуществляется с использованием
схема 3) σ-арильным комплексом палладия - про-
рутениевых, кобальтовых, родиевых, никелевых
дуктом окислительного присоединения арилгало-
каталитических систем [21-26]. В работе [27] в
генида к Pd(0) - с образованием соответствующего
присутствии основания и палладиевых комплек-
σ-алкенильного комплекса. Затем протекает после-
сов со стерически затрудненными алкилфосфино-
довательное внедрение молекулы алкена, удаление
выми лигандами также было обнаружено образо-
β-водорода и высвобождение HX с последующей
вание продуктов типа 3 в реакции дизамещенных
регенерацией Pd(0), что приводит к образованию
алкинов с алкенами, при этом авторы приводят
соответствующих продуктов трехкомпонентного
доказательства в пользу протекания кросс-диме-
сочетания 2. Образование стильбенов 1, очевидно,
ризации по гидридному механизму, когда частицы
протекает по классическому механизму реакции
гидрида палладия являются активным катализато-
Мицороки-Хека. Следовательно, конкурентное
Схема 3
Ph
ArI
Ph
R
HX
Ph
IPd
Pd(0)
А
Ph
ArPdI
H
Д
Г
I
В
Ph
R
Б
R
Ph
Ph
III
HPdI
IPd
R
Ph
Ph
Ar
1
II
IPd
H
[1+0+1]
Ph
Ar
R
R
IPd
Ph
IPd
Ph
R
H
Ph
H
Ph
R
Ph
Ar
H
R
Ph
Ph
Ph
3
Ar
[0+1+1]
2
[1+1+1]
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021
РЕАКЦИЯ ПЕРЕКРЕСТНОГО СОЧЕТАНИЯ
95
карбопалладирование алкена (стадия В, схема 3)
дает возможность одновременной оценки величин
или алкина (стадия Б, схема 3) σ-арильным ком-
интегральной и дифференциальной селективно-
плексом палладия, образующимся в стадии А
стей без какой-либо предварительной обработки
(схема 3), является основным этапом, определя-
первичных экспериментальных данных.
ющим селективность образования диенов 2 либо
Проведение серии предварительных экспери-
стильбенов 1. Образующийся в каталитических
ментов показало, что величинами выходов продук-
циклах I и II интермедиат HPdI, согласно работе
тов 1-3 в условиях реакции трехкомпонентного
[27], является активным катализатором в цикле III
сочетания можно управлять в широких пределах
(схема 3). Этот интермедиат при взаимодействии
(схема 2). Так, например, при уменьшении кон-
с алкином приводит к образованию σ-алкенильно-
центрации арилиодида (см. таблицу, строки 1-3)
го комплекса палладия, аналогичного продуктам
экспериментально зафиксировано значительное
окислительного присоединения винилгалогени-
уменьшение выхода продукта кросс-димеризации
дов к Pd(0). Таким образом, стадии Д и Г являются
толана с алкеном, что согласуется с гидридным ме-
основными стадиями, определяющими селектив-
ханизмом образования продуктов 3c, представлен-
ность образования диенов 3 либо продуктов 1 и 2.
ном на схеме 3.
В качестве модельной для установления харак-
Наибольший выход продукта кросс-димериза-
тера влияния различных параметров на селектив-
ции был достигнут при использовании PdCl2 в
ность и выход продуктов была выбрана реакция
качестве предшественника катализатора и Na2CO3
сочетания 4-иоданизола, толана и н-бутилакрила-
в качестве основания (см. таблицу, строки 1-2).
та. При проведении экспериментов фиксировались
При этом в отсутствие 4-иоданизола образования
значения концентраций веществ-участников реак-
продукта вообще не наблюдалось (см. таблицу,
ции в различные моменты времени, что позволило
строка 4). Однако если из системы исключались и
отслеживать помимо величины интегральной се-
4-иоданизол, и основание (см. таблицу, строка 5),
лективности по окончании реакции также и изме-
продукт кросс-димеризации арилацетилена с алке-
нения дифференциальной селективности реакции
ном все же образовывался в незначительных коли-
во времени. Поскольку дифференциальную се-
чествах, что согласуется с увеличением вероятно-
лективность определяют как отношение скорости
сти образования гидрида палладия, необходимого
образования соответствующего продукта реакции
для функционирования каталитического цикла III
к суммарной скорости образования всех продук-
(схема 3) и образования продукта , в отсутствие
тов, ее величина может быть оценена с помощью
основания. Таким образом, в условиях трехкомпо-
построения зависимостей концентрации данного
нентного сочетания, когда в каталитической си-
продукта от суммарной концентрации всех обра-
стеме присутствует арилгалогенид и основание,
зующихся в данной реакции продуктов - так на-
количество образующегося гидрида палладия до-
зываемых фазовых траекторий реакции [29]. При
статочно, чтобы арилацетилен успевал взаимодей-
таком построении тангенс угла наклона касатель-
ствовать с ним с образованием продукта . Таким
ной к любой точке фазовой траектории будет пред-
образом, наблюдаемые закономерности согласу-
ставлять собой отношение скорости накопления
ются с гидридным механизмом кросс-димериза-
данного продукта к суммарной скорости накопле-
ции, предложенном в [27]. Природа основания и
ния всех продуктов, т.е. будет равен величине диф-
его концентрация сложным образом влияли на
ференциальной селективности реакции. При этом
селективность и выходы продуктов по различным
величину интегральной селективности реакции
маршрутам. Так, в отсутствие основания ожида-
будет характеризовать положение конечной точки
емо увеличивалась дифференциальная селектив-
такой фазовой траектории, поскольку она соот-
ность по продукту кросс-димеризации (наклон
ветствует величинам концентраций продуктов по
фазовой траектории на рис. 1, b, фазовая траекто-
окончании реакции. Таким образом, построение
рия 4), при этом значительно падали выходы про-
фазовых траекторий в координатах «концентрация
дуктов и (см. таблицу, строка 9). Изучение
интересующего продукта» - «суммарная концен-
влияния концентрации основания на дифференци-
трация всех образующихся в реакции продуктов»
альную и интегральную селективности по продук-
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021
96
ЛАГОДА и др.
Выходы продуктов в реакции 4-иоданизола, толана и н-бутилакрилата
Выход продуктов, %
4-Иоданизол (М)/основание (М)
Предшественник катализатора
1c
2c
3c
1
4-иоданизол (2 M)/Na2CO3 (1.3 M)
PdCl2
22
26
53
2
4-иоданизол (1 M)/Na2CO3 (1.3 M)
PdCl2
27
27
45
3
4-иоданизол (0.5 M)/Na2CO3 (1.3 M)
PdCl2
50
25
24
4
-/Na2CO3 (1.3 M)
PdCl2
-
-
-
5
-/-
PdCl2
-
-
2.7
6
4-иоданизол (1 M)/NaOAc (1.95 M)
PdCl2
44
31
24
7
4-иоданизол (1 M)/NaOAc (1.3 M)
PdCl2
43
37
21
8
4-иоданизол (1 M)/NaOAc (0.3 M)
PdCl2
27
13
24
9
4-иоданизол (1 M)/- а
PdCl2
10
12
22
10
4-иоданизол (1 M)/NaНCO3 (1.3 M)
PdCl2
25
20
39
11
4-иоданизол (1 M)/КOAc (1.3 M)
PdCl2
50
44
5
12
4-иоданизол (1 M)/Na2CO3 (1.3 M)
Pd(асас)2
30
14
43
13
4-иоданизол (1 M)/Na2CO3 (1.3 M)
Pd(OAc)2
39
37
24
14
4-иоданизол (1 M)/NaOAc (1.3 M)
Pd(OAc)2
40
36
21
15
4-иоданизол (1 M)/NaOAc (1.3 M)
Pd(асас)2
38
43
17
а Продолжительность реакции 19.5 ч
там реакции трехкомпонентного сочетания прово-
изменению концентрации основания оказывалась
дили на примере NaOAc. Концентрация основания
чувствительной дифференциальная селективность
оказывала слабое влияние на дифференциальную
по продуктам и (рис. 1, a и b). При этом ве-
селективность по продукту трехкомпонентного со-
личина выхода продукта практически не меня-
четания, однако абсолютное значение выхода про-
лась, в то время как для продукта наблюдалось
дукта падало при уменьшении концентрации
значительное снижение величины его выхода (см.
основания (см. таблицу, строка 8). Кроме того, к
таблицу, строки 6-9). Такие изменения величин
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021
РЕАКЦИЯ ПЕРЕКРЕСТНОГО СОЧЕТАНИЯ
97
(a)
(b)
50
30
25
40
20
30
15
20
1
1
10
2
2
10
3
3
5
4
4
0
0
0
50
100
0
50
100
c (1c+2c+3c), %
c (1c+2c+3c), %
Рис. 1. Зависимости концентраций продуктов (a) 1c, (b) 3c от суммарной концентрации продуктов 1c-3c (фазо-
вые траектории) в реакции трехкомпонентного сочетания 4-иоданизола, толана и н-бутилакрилата от концен-
трации NaOAc: 1.95 (1), 1.3 (2), 0.3 (3) М, без основания (4) (в присутствии PdCl2 в качестве предшественника
катализатора)
выходов продуктов приводили к увеличению зна-
Совпадение фазовых траекторий (рис. 2, b, фа-
чения дифференциальной селективности реакции
зовые траектории 3 и 4), построенных по концен-
по продукту кросс-димеризации (рис. 1, b, фа-
трации продукта 2c, свидетельствующее о неиз-
зовые траектории 3 и 4).
менности дифференциальной селективности, на-
блюдалось не только в присутствии NaOAc и KOAc
Из представленных на рис. 2 фазовых траек-
в качестве основания, но и при использовании ка-
торий следует, что величина дифференциальной
талитических систем, содержащих ацетат-ионы и
селективности по различным продуктам была чув-
отличные от PdCl2 предшественники катализатора
ствительной и к природе используемого в реак-
(рис. 3). Важно отметить, что величины интеграль-
ции основания. Так, применение NaOAc и KOAc
ной селективности по продукту 2c во всех пред-
в качестве основания приводило к наибольшим
ставленных на рис. 3 зависимостях были близкими
значениям селективности и абсолютного значения
и варьировались в интервале 36-44% (см. таблицу,
выхода продукта трехкомпонентного сочетания
строки 7, 11, 13-15), что значительно превышало
2c (рис. 2, b, фазовые траектории 3 и 4). Причем
значения, наблюдаемые при использовании ката-
фазовые траектории в этом случае были нелиней-
литических систем, не содержащих в своем соста-
ными и увеличение селективности по продукту 2c
ве ацетат-ионов (см. таблицу, строки 2, 10, 12).
происходило после достижения реакцией более
Можно предположить, что определяющим
50% конверсии. В начале реакции природа основа-
фактором, влияющим на селективность и выход
ния практически не сказывалась на селективности
продукта 2c, является присутствие в каталитиче-
по продукту 2c. В присутствии KOAc практиче-
ской системе ацетат-ионов. Использование ката-
ски подавлялось протекание кросс-димеризации
литической системы, содержащей Pd(acac)2 в ка-
(рис. 2, c, фазовая траектория 4), однако интен-
честве предшественника катализатора и NaOAc
сифицировалось протекание реакции Мицороки-
в качестве основания, приводило к практически
Хека (рис. 2, a, фазовая траектория 4), в результате
трехкратному увеличению выхода продукта 2c (до
чего увеличения дифференциальной селективно-
43%) (в сравнении с каталитической системой с
сти по продукту трехкомпонентного сочетания не
Na2CO3 в качестве основания (см. таблицу, строки
происходило.
12 и 15).
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021
98
ЛАГОДА и др.
(a)
(b)
60
50
50
40
1
1
40
2
30
2
3
3
30
4
4
20
20
10
10
0
0
0
50
100
0
50
100
c (1c+2c+3c), %
c (1c+2c+3c), %
(c)
50
40
1
2
30
3
4
20
10
0
0
50
100
c (1c+2c+3c), %
Рис. 2. Зависимости концентраций продуктов (a) 1c, (b) 2c, (c) 3c от суммарной концентрации продуктов 1c-3c
(фазовые траектории) в реакции трехкомпонентного сочетания 4-иоданизола, толана и н-бутилакрилата от
природы используемого основания - NaНCO3 (1), Na2CO3 (2), NaOAc (3), KOAc (4) (в присутствии PdCl2 в
качестве предшественника катализатора)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
либо Pd(acac)2], основание
(0.75-4.88 ммоль
NaOAc, 3.25 ммоль Na2CO3, NaHCO3 либо KOAc)
Реакция трехкомпонентного сочетания в
и нафталин (0.5 ммоль) в качестве внутреннего
системе арилгалогенид-толан-алкен. Реакцию
стандарта. Продолжительность реакции 3-4 ч.
проводили в термостатируемом при 140°С ре-
Периодически отбираемые пробы реакционного
акторе, снабженном резиновой мембраной и
магнитной мешалкой (скорость перемешива-
раствора экстрагировали хлороформом в соотно-
ния 477.5 об/мин), смешивая в 2.5 мл ДМФА
шении 1:1. Качественный анализ проб реакцион-
арилиодид (2.5 ммоль), толан (5 ммоль) и алкен
ных растворов проводился на хромато-масс-спек-
(2.5 ммоль), палладиевый предшественник ката-
трометре Shimadzu GC-MS QP-2010 Ultra с иони-
лизатора [0.02 ммоль, 0.8 мол % PdCl2, Pd(OAc)2
зацией электронным ударом (энергия ионизации
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021
РЕАКЦИЯ ПЕРЕКРЕСТНОГО СОЧЕТАНИЯ
99
70 эВ, колонка GsBP-5MS (0.25 мкм×0.25 мм×30 м),
50
газ-носитель гелий, методика программируемого
45
нагрева от 110 до 300°С, режим сканирования всех
40
целочисленных значений m/z в диапазоне от 15
до 900 со скоростью 5000 а.е.м/сек). Полученные
35
1
масс-спектры сравнивались с библиотечными (би-
30
2
блиотеки сравнения Wiley, NIST, NIST05) и аутен-
25
3
тичными образцами (Aldrich). Количественный
4
20
анализ проб реакционной смеси проводили на га-
5
зожидкостном хроматографе «Хроматэк-Кристалл
15
5000» (ДИП, колонка HP-5 15 м, газ-носитель азот,
10
методика программируемого нагрева от 110 до
5
300°С); значения аналитических выходов продук-
0
тов определяли методом внутреннего стандарта
0
50
100
(нафталин) с использованием экспериментальных
c (1c+2c+3c), %
и расчетных факторов отклика, определяемых по
Рис. 3. Зависимости концентрации продукта 2c
аутентичным образцам и по уравнениям матери-
от суммарной концентрации продуктов 1c-3c в
ального баланса реакции, соответственно.
реакции трехкомпонентного сочетания 4-иода-
низола, толана и н-бутилакрилата в присутствии
Масс-спектры соединений 1а-3а в реакции
различных каталитических систем, содержащих
трехкомпонентного сочетания в системе иод-
ацетат-ионы: PdCl2+ NaOAc (1), PdCl2+ KOAc
бензол-толан-н-бутилакрилат
[Ar
= Ph, R
=
(2), Pd(OAc)2 + NaOAc (3), Pd(OAc)2 + Na2CO3
C(O)OnBu] представлены ниже.
(4), Pd(acac)2 +NaOAc (5)
н-Бутилциннамат (1a) (схема 2). Масс-спектр,
(55.20), 165 (36.64), 152 (33.44), 167 (21.51), 211
m/z (Iотн, %): 204 (24.37) [M]+, 131 (100.00), 148
(15.85), 89 (13.95), 179 (1.10).
(68.58), 103 (57.52), 147 (55.19), 77 (36.13), 104
[1-(4-Метоксифенил)бута-1,3-диен-1,2,4-три-
(11.99), 132 (11.24).
ил]трибензол (2b). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 388
н-Бутил-4,5,5-трифенилпента-2,4-диеноат
(100.00) [M]+, 297 (44.08), 311 (37.53), 389 (29.98),
(2a). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 382 (73.40) [M]+,
279 (13.91), 155 (13.35), 387 (12.68), 265 (10.90),
281 (100.00), 280 (58.59), 203 (45.25), 279 (28.31),
298 (10.76).
202 (23.33), 282 (22.66), 265 (22.02), 383 (21.5), 266
(Бута-1,3-диен-1,2,4-триил)трибензол
(3b).
(16.07).
Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 282 (100.00) [M]+, 191
(79.78), 203 (26.49), 204 (24.23), 283 (23.25), 204
н-Бутил-4,5-дифенилпента-2,4-диеноат
(3a).
(20.82), 202 (18.45).
Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 306 (35.04) [M]+, 205
(100.00), 204 (42.35), 203 (26.9), 91 (19.36), 206
Масс-спектры соединений 1c-3c в реакции
(17.09), 202 (16.16).
трехкомпонентного сочетания в системе 4-иода-
низол-толан-н-бутилакрилат [Ar = 4-СН3О-С6Н4,
Масс-спектры соединений 1b-3b в реакции
R = C(O)OnBu] представлены ниже.
трехкомпонентного сочетания в системе 4-иода-
н-Бутил-3-(4-метоксифенил)акрилат
(1c).
низол-толан-стирол (Ar = 4-СН3О-С6Н4, R = Ph)
Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 234 (51.64) [M]+, 161
представлены ниже.
(100.00), 178 (93.02), 134 (49.54), 133 (42.49), 121
4-Метоксистильбен
(1b). Масс-спектр, m/z
(40.74), 77 (18.72), 118 (17.21).
(Iотн, %): 210 (100) [M]+, 165 (33.22), 167 (30.05),
н-Бутил-5-(4-метоксифенил)-4,5-дифенил-
152 (27.77), 195 (18.48), 209 (17.11), 211 (15.37),
пента-2,4-диеноат (2c). Масс-спектр, m/z (Iотн,
179 (14.69).
%): 412 (79.55) [M]+, 311 (100.00), 310 (44.95), 312
1-Метокси-4-(1-фенилэтинил)бензол
(1b).
(24.07), 413 (23.72), 296 (19.44), 279 (18.34), 321
Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 210 (100.00) [M]+, 195
(11.32), 265 (10.70).
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021
100
ЛАГОДА и др.
н-Бутил-4,5-дифенилпента-2,4-диеноат (3c) =
J. Org. Chem. 2018, 83, 4441-4454. doi 10.1021/
(3a). Масс-спектр, m/z (Iотн, %): 306 (34.81) [M]+,
acs.joc.8b00150
205 (100.00), 204 (43.68), 203 (26.75), 91 (23.40),
4.
Kwok R.T.K., Leung C.W.T., Lam J.W.Y., Tang B.Z.
206 (17.43), 202 (16.16).
Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 4228-4238. doi 10.1039/
C4CS00325J
ВЫВОДЫ
5.
Devendar P., Qu R.-Y., Kang W.-M., He B.,
Yang G.-F. J. Agric. Food Chem. 2018, 66, 8914-8934.
Продемонстрировано, что реакции сочетания
doi 10.1021/acs.jafc.8b03792
арилиодидов с диарилацетиленами и монозаме-
6.
Dumrath A., Lübbe C., Beller M. Palladium-
щенными алкенами в условиях использования
Catalyzed Coupling Reactions: Practical Aspects
простых и, следовательно, наиболее привлекатель-
and Future Developments. Weinheim: Wiley-VCH
ных с практической точки зрения «безлигандных»
Verlag GmbH & Co. 2013, 21, 445-489. doi 10.1002/
каталитических систем на основе солей палладия
9783527648283.ch12
могут быть использованы для получения продукта
7.
Corbet J.P., Mignani G. Chem. Rev. 2006, 106, 2651-
трехкомпонентной сборки типа [1+1+1] - тетраза-
2710. doi 10.1021/cr0505268
мещенных 1,3-бутадиенов, представляющих инте-
8.
Zhou C., Emrich D.E., Larock R.C. Org. Lett. 2003, 5,
рес благодаря их фото-, электрохимическим и био-
1579-1582. doi 10.1021/ol034435d
логическим свойствам [2, 4, 30-32]. Кроме того, в
9.
Satoh T., Ogino S., Miura M., Nomura M. Angew.
условиях «безлигандного» катализа впервые был
Chem., Int. Ed. 2004, 43, 5063-5065. doi 10.1002/
зафиксирован продукт димеризации толана с алке-
anie.200460409
ном - тризамещенный 1,3-бутадиен, что указывает
10.
Zhou C., Larock R.C. J. Org. Chem. 2005, 70,
на возможность синтеза таких соединений в усло-
3765-3777. doi 10.1021/jo048265+
виях реакций кросс-сочетания. Полученные нами
11.
Ярош Е.В., Ларина Е.В., Лагода Н.А., Курохти-
результаты демонстрируют возможность управле-
на А.А., Шмидт А.Ф. ЖорХ. 2019, 55, 782-786.
ния селективностью процесса с целью оптимиза-
[Yarosh E.V., Larina E.V., Lagoda N.A., Kurokhti-
ции выходов целевых диеновых продуктов.
na A.A., Schmidt A.F. Russ. J. Org. Chem. 2019, 55,
678-681.] doi 10.1134/S1070428019050154
БЛАГОДАРНОСТИ
12.
Lv W., Liu S., Chen Y., Wen S., Lan Y., Cheng G.
ACS Catalysis. 2020, 10, 10516-10522. doi 10.1021/
Исследование выполнено при использова-
acscatal.0c02522
нии оборудования Центра коллективного поль-
13.
Pal M., Parasuraman K., Subramanian V., Dakarapu R.,
зования аналитическим оборудованием ИГУ
Yeleswarapu K.R. Tetrahedron Lett. 2004, 45, 2305-
(http://ckp-rf.ru/ckp/3264/).
2309. doi 10.1016/j.tetlet.2004.01.113
ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА
14.
Shi M., Liu L.-P., Tang J. Org. Lett. 2005, 7, 3085-
3088. doi 10.1021/ol051101a
Исследование выполнено при финансовой под-
15.
Ларина Е.В., Курохтина А.А., Ярош Е.В., Лаго-
держке Российского Научного фонда грант № 19-
да Н.А., Шмидт А.Ф. ЖОрХ. 2016, 52, 1367-1368.
73-00047.
[Larina E.V., Kurokhtina A.A., Yarosh E.V., Lago-
da N.A., Schmidt A.F. Russ. J. Org. Chem. 2016, 52,
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
1356-1358.] doi 10.1134/S1070428016090190
Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-
16.
Wen Y., Huang L., Jiang H. J. Org. Chem. 2012, 77,
тересов.
5418-5422. doi 10.1021/jo300662x
17.
Shibata K., Satoh T., Miura M. Org. Lett. 2005, 7,
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1781-1783. doi 10.1021/ol0503743
1. Eissen M., Lenoir D. ACS Sustain. Chem. Eng. 2017,
18.
Kantam M.L., Srinivas P., Kumar K.B.S., Trivedi R.
5, 10459-10473. doi 10.1021/acssuschemeng.7b02479
Catal Commun.
2007,
8,
991-996. doi
10.1016/
2. Tavazzi S., Mora S., Alessandrini L., Silvestri L. J.
j.catcom.2006.10.011
Chem. Phys. 2011, 134, 034707. doi 10.1063/1.3524207
19.
Horiguchi H., Hirano K., Satoh T., Miura M. Adv.
3. Hao T.-T., Liang H.-R., Ou-Yang Y.-H., Yin C.-Z.,
Synth. Catal. 2009, 351, 1431-1436. doi 10.1002/
Zheng X.-L., Yuan M.-L., Li R.-X., Fu H.-Y., Chen H.
adsc.200900096
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021
РЕАКЦИЯ ПЕРЕКРЕСТНОГО СОЧЕТАНИЯ
101
20. Shibata K., Satoh T., Miura M. Adv. Synth. Catal. 2007,
27. Mizoroki A., Lindhardt A.T., Mantel M.L.H.,
349, 2317-2325. doi 10.1002/adsc.200700171
Skrydstrup T. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 2, 2668-
2672. doi 10.1002/anie.200705558
21. Li T., Zhang J., Yu C., Lu X., Xu L., Zhong G. Chem.
Commun.
2017,
53,
12926-12929. doi
10.1039/
28. Mitsudo T., Zhang S.-W., Nagao M., Watanabe Y.
C7CC07777G
J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1991, 598-599. doi
10.1039/C39910000598
22. Neisius N.M., Plietker B. Angew. Chem., Int. Ed. 2009,
29. Шмидт А.Ф., Курохтина А.А., Ларина Е.В., Ки-
48, 5752-5755. doi 10.1002/anie.200901928
нетика и катализ. 2012, 53, 86-93. [Schmidt A.,
23. Mannathan S., Cheng C.-H. Chem. Commun. 2010, 46,
Kurokhtina A., Larina E., Kinetics and Catalysis. 2012,
1923-1925. doi 10.1039/B920071A
53, 84-90.] doi 10.1134/S0023158412060109
24. Tsuchikama K., Kuwata Y., Tahara Yu-ki, Yoshinami Y.,
30. Mora S., Tavazzi S., Spearman P. Synthetic Metals.
Shibata T. Org. Lett. 2007, 9, 3097-3099. doi 10.1021/
2012,
162,
1737-1740.
doi
10.1016/
ol0711669
j.synthmet.2011.09.029
25. Shibata Y., Otake Y., Hirano M., Tanaka K. Org. Lett.
31. Gage J.L., Kirst H.A., O’Neil D., David B.A.,
2009, 11, 689-692. doi 10.1021/ol802767s
Smith C.K., Naylor S.A. Bioorg. Med. Chem. 2003, 11,
26. Horie H., Koyama I., Kurahashi T., Matsubara S.
4083-4091. doi 10.1016/S0968-0896(03)00330-4
Chem. Commun. 2011, 47, 2658-2666. doi 10.1039/
32. Davis R., Mallia V. A., Das S. Chem. Mater. 2003, 15,
C0CC04061D
1057-1063. doi 10.1021/cm020710z
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021
102
ЛАГОДА и др.
Cross-Coupling Reaction in the System of Aryl Halide-
Arylacetylene-Alkene under “Ligand-free’’
Catalityc Conditions
N. A. Lagoda, E. V. Vidyaeva, E. V. Larina, A. A. Kurokhtina, and A. F. Schmidt*
Irkutsk State University, Chemical Department, ul. K. Marksa, 1, Irkutsk, 664003 Russia
*e-mail: aschmidt@chem.isu.ru
Received November 10, 2020; revised November 14, 2020; accepted November 22, 2020
The results of the study of aryl halide-arylacetylene-alkene three-component coupling using the simplest
“ligand-free” (without organic ligand additives) catalytic systems based on palladium salts are presented. It
was found that the route for arylacetylene cross-dimerization with alkene realized in the reaction system along
with the formation of the product of the three-component coupling. The possibility for controlling the reaction
selectivity of the particular products formed is also shown.
Keywords: three-component coupling, catalysis, palladium, carbopalladation, 1,3-butadiene derivatives
ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 57 № 1 2021