Cyanierung von Arylbromiden mit K4[Fe(CN)6] katalysiert durch Dichlor[bis{1–(dicyclohexylphosphanyl)piperidin }]palladium, eine molekulare Quelle von Nanopartikeln, und die an den Katalysatordesaktivierungsprozessen beteiligten Reaktionen

Dichlorpalladium (1) ist ein hochaktives und allgemein anwendbares C‐C kreuzkupplungskatalysator. Neben ihrer hohen katalytischen Aktivität in Suzuki-, Heck- und Negishi-Reaktionen wandelte Verbindung 1 auch effizient verschiedene elektronisch aktivierte, nicht aktivierte und desaktivierte Arylbromide, die Fluoridatome, Trifluormethangruppen, Nitrile, Acetale, Ketone, Aldehyde, Ether, Ester, Amide sowie heterocyclische Arylbromide, wie Pyridine und deren Derivate, oder Thiophene in ihre jeweiligen aromatischen Nitrile mit K4 als Cyanierungsmittel innerhalb von 24 h in NMP bei 140°C im Reaktionsgemisch um anwesenheit von nur 0,05 mol % Katalysator. Katalysatordesaktivierungsprozesse zeigten, dass überschüssiges Cyanid die molekularen Mechanismen effizient beeinflusste und die Katalyse bei Beteiligung von Nanopartikeln aufgrund der Bildung inaktiver Cyanidkomplexe wie 2−, 2− und 2− hemmte. Daher ist die Wahl des Cyanierungsmittels entscheidend für den Erfolg der Reaktion, da ein scharfes Gleichgewicht zwischen der Geschwindigkeit der Cyanidproduktion, der effizienten Produktbildung und der Katalysatorvergiftung besteht. Während beispielsweise bei der Untersuchung von Cyanierungsreaktionen mit Zn(CN)2 als Cyanierungsmittel keine Produktbildung erhalten wurde, bildeten sich bei der Verwendung von Hexacyanoferrat(II) glatt aromatische Nitrile. Der Grund für diesen auffälligen Unterschied in der Reaktivität war die höhere Stabilität von Hexacyanoferrat (II), die zu einer geringeren Cyanidproduktion führte und somit Katalysatordesaktivierungsprozesse verhinderte. Dieser Weg wurde durch den kolorimetrischen Nachweis von Cyaniden bestätigt: während die Umwandlung von β‐Solvato‐α‐Cyanocobrinsäure-heptamethylester in Dicyanocobrinsäure-heptamethylester zeigte, dass die Cyanidherstellung von Zn(CN)2 bei 25°C in NMP ablief, waren für die Cyanidherstellung mit K4 Reaktionstemperaturen von >100°C erforderlich. Mechanistische Untersuchungen zeigen, dass Palladium-Nanopartikel die katalytisch aktive Form der Verbindung 1 darstellen.

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