1.2 Síntesis y estudio de la reactividad de complejos ciclometalados de Pd(II) y Pt(II) frente a derivados de boro.
2. Ensayos de aminoborilación de alquenos
La química organometálica para la formación de enlaces C-heteroátomo se encuentra en general menos desarrollada que la relacionada con la formación de enlaces C-C, por lo que el estudio de nuevas metodologías catalizadas por metales de transición para la formación de enlaces C-N resulta altamente interesante. Si la formación de estos nuevos enlaces C-N se combina con el empleo de organoboranos, se podría conseguir una metodología de gran interés sintético. La compatibilidad de estos compuestos borilados con la mayoría de los grupos funcionales en una gran variedad de condiciones de reacción, daría lugar a procesos económicos, limpios y eficaces.
Con este objetivo, el estudio comenzó con la síntesis de los sustratos 16, 17, 18 y 19 (Figura 14), según los procedimientos descritos en la bibliografía (ver la Parte Experimental) para, posteriormente, continuar con el estudio de su reactividad con B2(pin)2 como agente borilante. Se emplearon distintos complejos de paladio, como
catalizadores del proceso, en condiciones oxidantes de reacción, con el fin de conseguir la formación sucesiva de dos nuevos enlaces C-N y C-B en una única operación sintética (Esquema 113).
Figura 14
Esquema 113
Este proceso podría transcurrir a través de un ciclo catalítico de Pd(II)/Pd(0) (Esquema 114).
Esquema 114
La reacción podría comenzar con la coordinación del sustrato insaturado, el cual, posteriormente se ciclaría por ataque nucleófilo del N para generar el complejo de alquil-paladio A, con un nuevo enlace C-N. A continuación, podría producirse una reacción de transmetalación con el B2(pin)2 que conduciría a la formación del complejo
formación del producto final borilado y a una especie de Pd(0). Es en este momento cuando entraría en juego el agente oxidante presente en el medio, regenerando la especie de Pd(0) formada a una especie de Pd(II) catalíticamente activa en este proceso. Sin embargo, en función del oxidante empleado, también sería posible que esta reacción tuviese lugar a partir de la oxidación de la especie catalítica de Pd(II) a un complejo de Pd(IV) (Esquema 115) según los ejemplos descritos en el apartado 3 de la
Introducción de esta tesis doctoral.
Esquema 115
El proceso ocurriría del mismo modo que en el caso anteriormente descrito en el
Esquema 125 hasta la formación del complejo de alquilpaladio A. A continuación, se
produciría la oxidación del complejo A a una especie de Pd(IV) debido a la presencia del agente oxidante en el medio de reacción. Posteriormente, se produciría una reacción de transmetalación entre el complejo de Pd(IV) formado, B, y el B2(pin)2 que seguido de
una reacción de eliminación reductora, conduciría finalmente a la formación del compuesto borilado con un nuevo enlace C-N y otro C-B y a la regeneración de la especie de catalítica de Pd(II). Tanto esta posibilidad mecanística como la anterior (Esquema 125) podrían intervenir en la formación de ciclos de 6 miembros.
La reacción del compuesto 16 con Pd(TFA)2 y PhI(TFA)2 en presencia de B2(pin)2 y
mezcla compleja de reacción en la que se identificó la formación una mezcla de productos de trifluoroacetoxiciclación sin llegar a consumirse la totalidad del producto de partida y sin obtenerse productos borilados (Esquema 116).
Esquema 116
Este mismo resultado se obtuvo al utilizar Pd(OAc)2 como catalizador del proceso y
PhI(OAc)2 como agente oxidante. Se repitió la reacción utilizando un disolvente
coordinante como es el CH3CN y calentando a 50 °C pero no se consiguió mejorar los
resultados obtenidos.
Se ensayó la reactividad de los compuestos 17 y 18 (Figura 14) en las condiciones de reacción anteriormente descritas en el Esquema 116, empleando Pd(OAc)2 como
catalizador, K2CO3 y KOH como base y distintos agentes oxidantes como por ejemplo
PhI(OAc)2, PhI(TFA)2, p-benzoquinona y Selectfluor
®
, pero en ningún caso se observó laformación de compuestos borilados.
Figura 14
Cuando se estudió la reactividad del compuesto 18 utilizando PdCl2(CH3CN)2 como
catalizador, p-benzoquinona y el derivado de pivaloilo PhI(OCOtBu)
2 como agentes
oxidantes, en THF, DCE y tolueno a 70 °C, se observó la formación de mezclas complejas de reacción formadas por productos de cicloisomerización e isomerización del compuesto de partida 18. En estos experimentos también se añadió LiCl anhidro, para intentar favorecer el proceso de transmetalación, pero no se observó una mejora de los
resultados obtenidos. También se ensayó la reacción utilizando K2S2O8, NFSI (N-
fluorobencenosulfonamida) y N-FTPT (triflato de N-fluoro-1,3,5-trimetilpiridinio) como agentes oxidantes en DCE a 50 °C y Cu(OAc)2 en dioxano a 70 °C pero al igual que en los
casos anteriores no se observó la formación de compuestos borilados.
La reacción del compuesto 19 (Figura 14, pág. 152) con Pd(OAc)2 y PdCl2(CH3CN)2
como catalizadores, p-benzoquinona y N-FTPT como agentes oxidantes, utilizando como base Cs2CO3 y NaOtBu en CH3CN y dioxano a 50 y 70 °C, para todos los experimentos,
tampoco condujo a la formación de compuestos borilados.
Se llevó a cabo la síntesis de otros sustratos de partida que pudiesen estabilizar los intermedios de Pd originados en el transcurso de la reacción, como es el caso del derivado de la picolina 20, o sustratos donde el doble enlace C-C presentase distinta sustitución con el objeto de facilitar el ataque nucleófilo del N (Figura 15).
Figura 15
El estudio de la reactividad de los compuestos 20, 21 y 22 con PdCl2(MeCN)2,
PdCl2(PPh3)2, PdCl2(dppf)2, o Pd2(dba)3.CHCl3 como catalizadores, PhI(OCOtBu)2, TEMPO,
p-benzoquinona y Selectfluor
®
como agentes oxidantes, en presencia de K2CO3 yNaOCH3 en tolueno a 70 °C no condujeron a la formación de productos borilados.
Análogamente, la reacción del compuesto 23 con Pd(TFA)2 y distintos agente oxidantes,
como por ejemplo la p-benzoquinona o PhI(OCOtBu)
2, tampoco proporcionó los
resultados deseados, observándose la formación de mezclas de productos de cicloisomerización sin la incorporación de boro.
Existen varias hipótesis que podrían explicar la falta de resultados positivos en la formación de nuevos productos borilados. Una de ellas es la reacción entre los compuestos de yodo hipervalente como por ejemplo PhI(TFA)2 y PhI(OAC)2 con el
indicado en la sección 1 de este apartado de Resultados y discusión (pág. 145).342
Aunque estas reacciones no son muy rápidas, harían que se redujera la cantidad de agente oxidante en el medio, imprescindible para recuperar la especie catalíticamente activa en el caso de que el mecanismo por el que transcurre la reacción sea Pd(II)/Pd(0) (Esquema 115) o para oxidar los complejos de alquil-Pd(II) a especies de Pd(IV) según se indica en el Esquema 114.
El yodobenceno presente en el medio de reacción puede favorecer procesos laterales como acoplamientos de Heck con el doble enlace C-C de los sustratos utilizados ya que bajo las condiciones de reacción empleadas, los complejos de Pd(II) pueden descomponerse en especies de Pd(0) favoreciendo estos procesos.343 Las reacciones
llevadas a cabo adquirieron el color negro característico debido a la formación de Pd(0). Considerando los precedentes bibliográficos descritos por Cheng344 sobre
reacciones de diboración de alenos catalizadas por complejos de Pd(II), donde se aprovecha la formación de yoduro de borilo intermedio, se decidió llevar a cabo la reacción en presencia de yodo, descrita en el Esquema 117, empleando para ello los sustratos de partida 18, 19, 20, 21 y 22 (Figura 14 y 15).
Esquema 117
Sin embargo, en la mayoría de los casos de observó la formación de mezclas de productos ciclados no borilados.
Se decidió probar las condiciones estándar de ciclación borilativa desarrolladas en nuestro grupo de investigación sobre los sustratos 18 y 19 pero estas reacciones no
342 La observación experimental sobre la reactividad entre los compuestos de yodo hipervalente y el bis(pinacolato)diboro tuvo lugar con posterioridad a la realización de los ensayos recogidos en este apartado.
343 Eberhard, M. R. Org. Lett. 2004, 6, 2125-2128.
evolucionaron observándose la descomposición paulatina de los productos de partida (Esquema 118).
Esquema 118
Debido a los escasos resultados obtenidos se decidió no continuar con este estudio y explorar la viabilidad de otro tipo de sustratos insaturados como son los 1.5-eninos, los dieninos y endiinos en reacciones de carbociclación borilativa catalizadas por paladio.