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Catalyseurs et ligands Buchwald

En tant que chimiste, vous vous concentrez sur la découverte de nouvelles propriétés chimiques et leurs applications pratiques. Nous soutenons vos avancées grâce à une gamme complète de catalyseurs et de ligands Buchwald. En collaboration avec Stephen Buchwald et son groupe de recherche du MIT, nous proposons des précatalyseurs au palladium hautement actifs et des ligands biaryl phosphine pour des réactions de couplage croisé efficaces, formant des liaisons telles que C-C, C-N, etc. Ces ligands riches en électrons et ajustables fournissent des systèmes catalytiques stables et réactifs, réduisant les charges catalytiques et les temps de réaction, et éliminant le besoin d'agents réducteurs, ce qui permet de nouvelles méthodes impossibles à réaliser avec les sources de Pd traditionnelles. 



Structure chimique représentant un squelette biphényle avec un groupe phosphine (PR₂) fixé à la position ortho du cycle phényle supérieur. Le cycle phényle inférieur comporte deux substituants désignés R′ et R″ aux positions ortho et para par rapport à la liaison biphényle.

Ligands de Buchwald

  • Buchwald et son équipe ont mis au point des ligands biarylphosphine qui améliorent l'efficacité, la sélectivité et la polyvalence de la réaction.
  • Les ligands antérieurs, tels que la dicyclohexylphosphine diméthylamine, permettaient les couplages chlorure d'aryle-alkylamine.
  • Les ligands avancés (par exemple XPhos,di-t-BuXPhos) offrent une activité et une compatibilité supérieures avec les substrats encombrés.
  • Les ligands volumineux ont amélioré les performances catalytiques et les taux de conversion dans les couplages C-N.
  • Le groupe Buchwald a également mis au point une N-arylation catalysée par le cuivre pour les imidazoles et autres hétérocycles.
Structure chimique représentant un complexe de palladium appelé « Gen I ». L'atome central de palladium (Pd) est lié à un atome de chlore (Cl), à un ligand aminé (NH₂) fixé par un système cyclique de type benzylamine, et à un ligand générique représenté par L. Un cycle benzénique est fusionné au système cyclique de type benzylamine, orthogonalement au palladium.

Précatalyseurs Buchwald Gen 1

  • Les précatalyseurs de première génération (G1) utilisent des ligands à base de 2-phényléthane-1-amine pour une stabilité accrue en phase liquide et en phase solide.
  • Stables à l'air et à l'humidité, ils sont faciles à manipuler.
  • Le LPd(0) se forme in situ par élimination réductrice favorisée par une base, produisant de l'indoline comme sous-produit.
  • Des températures plus élevées sont souvent utilisées avec des bases plus faibles pour faciliter la déprotonation du ligand et activer le catalyseur.
Structure chimique représentant un complexe de palladium appelé « Gen II ». L'atome central de palladium (Pd) est lié à un atome de chlore (Cl), à un ligand aminé (NH₂) fixé par un système cyclique de type benzylamine et à un ligand générique représenté par L. Deux cycles benzéniques sont fusionnés au système cyclique de type benzylamine, en position ortho et para par rapport au palladium.

Précatalyseurs Buchwald Gen 2

  • Les précatalyseurs de deuxième génération (G2) utilisent du 2-aminobiphényle à la place du 2-phényléthan-1-amine.
  • Ils présentent une réactivité améliorée avec les bases plus faibles (par exemple, les phosphates, les carbonates faibles).
  • Ils permettent souvent l'activation du catalyseur à des températures plus basses.
  • La réactivité améliorée résulte de l'acidité plus élevée de l'amine aromatique dans le G2 par rapport à l'amine aliphatique dans le G1.
  • Caractéristiques principales : stable à l'air et à l'humidité, haute efficacité, conditions douces, temps de réaction courts et faibles charges de catalyseur.
  • A démontré d'excellentes performances dans les réactions de couplage croisé de Suzuki.
Deux structures chimiques représentant des complexes de palladium appelés « Gen III » et « Gen IV ». L'atome central de palladium (Pd) de chacun est lié à un atome de chlore (Cl), à un ligand amine (NH₂) fixé par un système cyclique de type benzylamine, à un ligand générique représenté par L et à un ligand mésylate (OMs). Deux cycles benzéniques sont fusionnés au système cyclique de type benzylamine, en position ortho et para par rapport au palladium. La molécule Gen IV se distingue par un groupe méthyle attaché au ligand amine.

Précatalyseurs Buchwald Gen 3 et 4

  • Les précatalyseurs Buchwald G3 et G4 sont des complexes de palladium avancés et stables destinés à diverses réactions de couplage croisé (C–C, C–N, C–O, C–F, C–CF₃, C–S).
  • Ils offrent une bonne solubilité et une bonne activité, ce qui permet d'utiliser des charges catalytiques plus faibles et/ou des temps de réaction plus courts.
  • Le G3 utilise un ligand mésylate (par opposition au chlorure) pour améliorer la solubilité, la stabilité et s'adapter à des ligands plus volumineux.
  • Le G4 utilise le N-méthyl-2-aminobiphényle comme ligand amine, générant un sous-produit plus bénin (N-méthylcarbazole par rapport au carbazole).
  • Les deux générations sont efficaces dans des réactions clés telles que Suzuki-Miyaura, l'aminocarbonylation et la N-arylation.
Structure chimique d'un complexe de palladium de sixième génération comprenant un centre palladium (Pd) lié à un atome de brome (Br), un ligand générique représenté par L et un groupe phényle avec un substituant trifluorométhyle (CF₃) en position para par rapport au palladium.

Précatalyseurs Buchwald Gen 6

  • Les précatalyseurs G6 sont des complexes d'addition oxydative (OAC) offrant des performances avancées. Ces précatalyseurs en cycle facilitent l'activation du catalyseur.
  • Ils conservent leur stabilité thermique et à l'air tout en permettant une activation sans base et une synthèse simplifiée.
  • Ils évitent la formation de sous-produits carbazoliques lors de l'activation du précatalyseur.
  • Ils peuvent supporter des ligands extrêmement volumineux et améliorer la solubilité et la stabilité.
  • Ils permettent la formation efficace de liaisons C–C, C–N, C–O, C–F et C–S.
  • Offrent systématiquement une réactivité plus élevée et de meilleurs rendements que les générations précédentes.

Ressources connexes

  • Brochure: Buchwald Precatalysts

    Discover our comprehensive selection of G1 to G6 Buchwald precatalysts, featuring Pd(II) complexes with highly active, versatile, and tunable biarylphosphine ligands.

  • Article: G6 Buchwald Precatalysts

    Buchwald G6 precatalysts are oxidative addition complexes that enhance palladium-catalyzed cross-coupling reactions. They provide higher reactivity, stability, and simplified synthesis, facilitating the formation of various bonds with improved selectivity and fewer byproducts.

  • Article: G3 and G4 Buchwald Precatalysts

    G3 and G4 Buchwald palladium precatalysts are the newest air, moisture, and thermally stable crossing-coupling complexes used in bond formation for their versatility and high reactivity.

  • Article: G2 Buchwald Precatalysts

    Second-generation Buchwald precatalysts, particularly XPhos, improve reactivity in palladium-catalyzed cross-coupling reactions. These catalysts utilize bulky dialkylbiaryl phosphine ligands for enhanced efficiency and stability in synthetic applications.

  • Article: Buchwald Phosphine Ligands

    Buchwald phosphine ligands for C-C, C-N, and C-O bond formation.

  • Article: Buchwald Ligands

    Buchwald and coworkers develop versatile phosphine ligands for Pd-catalyzed C–N bond formation; enhancing synthetic reactions for 20 years.

  • Article: AlPhos and [(AlPhosPd)2•COD] for Pd-Catalyzed Fluorination

    Fluorine containing aromatics (ArF) are desirable compounds with applications in medicinal chemistry and the agricultural industry.

  • Buchwald Group – Professor Product Portal

    Professor Stephen Buckwald and the Buchwald group have developed a series of highly active and versatile palladium precatalysts and biarylphosphine ligands used in a variety of cross-coupling reactions.

  • Article: Scale-Up Guide: Buchwald-Hartwig Amination

    Kitalysis high-throughput screening kits are designed for Buchwald-Hartwig amination reactions. These kits contain air and moisture-stable preformed catalysts, facilitating efficient scale-up of catalytic reactions.

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Références

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Kinzel T, Zhang Y, Buchwald SL. 2010. A New Palladium Precatalyst Allows for the Fast Suzuki−Miyaura Coupling Reactions of Unstable Polyfluorophenyl and 2-Heteroaryl Boronic Acids. J. Am. Chem. Soc.. 132(40):14073-14075. https://doi.org/10.1021/ja1073799
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Bruno NC, Tudge MT, Buchwald SL. Design and preparation of new palladium precatalysts for C–C and C–N cross-coupling reactions. Chem. Sci.. 4(3):916-920. https://doi.org/10.1039/c2sc20903a
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Drance MJ, Wang S, Gembicky M, Rheingold AL, Figueroa JS. 2020. Probing for Four-Coordinate Zerovalent Iron in a π-Acidic Ligand Field: A Functional Source of FeL4 Enabled by Labile Dinitrogen Binding. Organometallics. 39(18):3394-3402. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.0c00487
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