Palladium 2010

1

Le Palladium

Pd(0) et Pd(II)

Le PALLADIUM Pd

Co

Rh

Ir

Fe

Ru

Os

Cr

Mo

W

Ni

Pd

Pt

Cu

Ag

Au

(Ar)

3d2 4s2

(Ar)

3d3 4s2

(Ar)

3d5 4s1

(Ar)

3d5 4s2

(Ar)

3d6 4s2

(Ar)

3d7 4s2

(Ar)

3d8 4s2

(Ar)

3d10 4s1

(Ar)

4d10 5s0

(Ar)

4d10 5s1

(Ar)

4d8 5s1

(Ar)

4d7 5s1

Réactions de couplage

V MnTi

Palladium Pd(0) : L'espèce catalytique palladiée

Pd(0)L2 :

Pd(0)L2Sels de Pd(II)

R PdII

dérivés du Pd(0)L2 stables

X

additionoxydante

degré d'oxydation 0

riche en électron, nucléophile

possède des sites de coordination

Réactions de couplage

RX

à partir des sels de Pd(0)

Palladium Pd(0) : L'espèce catalytique palladiée

PdCl2 + PPh3 + hydrazine

Pd(PPh3)4 : palladium tétrakis-triphénylphosphine

(jaune)

espèce catalytiqueen faible quantité

Na2PdCl4 + PPh3 + NaBH4

Réactions de couplage

PdTPP4

PdTPP4 PdTPP2PdTPP3

PdTPP4

PdTPP4

commercial ou ->

insertion

BaseR X

R

PdX

HPdIIXL2

Carbométallation : Réaction de Heck

trans

L

L

Addition Oxydante

-élimination

EWG

PdIIX

EWG

R

EWG

R

Pd0L2

Pd0 ou PdII

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

Réactions de couplage

Pd(OAc)2, nBu4Cl

K2CO3, DMF, ta

Pd(Cl)2,TPP2

NEt3, DMF, 75ºC

Pd(OAc)2, TPP

AgOAc, NEt3, MeCN reflux

Pd(OAc)2, P(o-tolyl)3

NEt3, DMF, 60ºC

Pd(OAc)2, nBu4Cl

AcOK, DMF, 80ºC

89%

56%

CHO

92%

I

OTf

CO2R

C4H9 I

OTf

OTf

B

O

O

N

Boc

Boc

OH

B

O

O

CHO

CO2R

C4H9

OH

NBoc

Boc

68%

75%

Carbométallation : Réaction de Heck Intermoléculaire

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

Réactions de couplage

Br

Ac

OMeMeO

iPrOCO2tBu

I

ICO2Me

MeO

OTf

OBu

Br

OBu

Ac

OMeMeO

iPrOCO2tBu

MeO

CO2Me

OBu

OBu

Pd(OAc)2, P(p-tol)3

NET3, DMF, 100ºC

Pd(OAc)2, TPPTS

NEt3, H2O- CH3CN, 25ºC

Pd(OAc)2, TPP

K2CO3, nBu4NCl, H2O

Pd(OAc)2, dppp

NET3, DMF, 80ºC

Pd(OAc)2, dppp

TlOAc, DMF, 80ºC

90%

89%

98%

97%

97%

Carbométallation : Réaction de Heck Intermoléculaire

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

Réactions de couplage

Carbométallation : Réaction de Heck asymétrique

Création d'un centre quaternaire lors de la réaction d'insertion :

la -élimination a lieu à l'opposé de l'insertion

3 modes possibles :

La -élimination a lieu à l'opposé de l'insertionpour des raisons électroniques ou stériques

•

•

• La -élimination est impossible

réaction tandem

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

Réactions de couplage

A BA

RPdII

Rapide A

R

Carbométallation : Réaction de Heck asymétrique

Pdo

L**

La -élimination a lieu à l'opposé de l'insertion pourdes raisons électroniques ou stériques

B B

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

Réactions de couplage

Carbométallation : Réaction de Heck asymétrique

La -élimination a lieu à l'opposé de l'insertionpour des raisons électroniques ou stériques

OTfO

O

OTfN

N

CO2Et

CO2Me

CO2Et

MeO2C

58%

87% ee

Me2N NMe2

95%

99% ee

Pd(OAc)2

R-BINAP

benzène, ta

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

Réactions de couplage

DA

A

RPdII

réaction tandem

•

Carbométallation : Réaction de Heck asymétrique

B

CPdo

L*

B

La -élimination est impossible

C

D

réaction tandem

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

Réactions de couplage

SYNTHESE TANDEM

Negishi J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7923 tandem Heck (4) / carbonylation

organopalladate vivant

élimination impossible

réaction tandemO

nBuO

CO2Me

MeO2C

HO

nBu

CO2Me

MeO2C

I

PdCl2TPP2, NEt3

CO (1,1 atm)

66%

HO

nBu

CO2Me

MeO2C

IPd

HO

nBu

CO2Me

MeO2C

PdI

nBu

CO2Me

MeO2C

HO

polyinsertionsintramoléculaires

[(II)Pd]

insertionintramoléculaire

carbonylation

nBu

CO2Me

MeO2C

HO

O

[(II)Pd]

ZIP

réaction intramoléculairede l'alcool

Nu-

Pd0L2

R X R CO

R X

R PdII X

Réactions de carbonylation

Pd0L2

Addition Oxydante

Nu

Nu- CO

InsertionCO PdII XR

+

R CO Nu

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

Réactions de couplage

CO

NN

OTf

Ph

OTf

NH2

I

O

SiO

SnBu3

OTIPS

NN

Ph

NH2

O

SiO

OTIPS

O

O

H

O

O

NHBoc

CO2Me

O

O

SiO

OTIPS

NHBoc

CO2Me

IZn

CO 50 atm.

CO 1atm.

CO 1atm.

CO 1atm.

Pd(OAc)2, dppf, NEt3

DMF, 50ºC

Pd(OAc)2, dppf, NEt3

DMF, 70ºC

68%

94%

PdTTP4, THF, 20ºC

PdCl2TTP2, THF, 20ºC

1/2 I2

52%

65%

Réactions de carbonylation

Réactions de couplage

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

MeOH

(C8H17)3SiH

Réactions de carbonylation

I

O

PdI

O

PdIO

COPdI

O

COOMe

CO 40atm.

O

OO

PdCl2TTP2, NEt3

MeOH, CH3CN-benzène

95ºC70%

Palladium Pd(0) : 1 - Réactions d'insertion

Réactions de couplage

carbonylation

insertion +

carbonylation

insertion +

carbonylation

MeOH

Palladium Pd(0) : 2 - Réactions de couplage

ClPh

ClCl

Cl

C5H11

PhPh

PhCl

C5H11

Réaction de Corriu-Kumada-Tamao Pd(0)

BrMg

PdCl2TPP2

NEt3, THF, 20ºC

PdCl2TPP2

NEt3, THF, 20ºC

PdCl2TPP2

NEt3, THF, 20ºC

93%

77%

55%

Cahiez

Réactions de couplage

PhMgCl

PhMgCl

PdTPP4

THF, 20ºC, 1h

92%IMe MgBr Me

OTf MgBr

H

Ph

Ph

H

PCl2alaphos

LiBr

toluène, Et2O

30ºC, 6h

93%

Réaction de Corriu-Kumada-Tamao

Ph

MgBr

73%+

PCl2alaphos

LiBr

toluène, Et2O

20ºC, 3h

Ph

Palladium Pd(0) : 2 - Réactions de couplage

BrTfO

96%

TfO

+

Br

PdCl2TPP2NEt3, CuI, THF

20ºC, 40h

Ph

Ph

+

+

Réactions de couplage

R

Ar MgX

R

Ar MgX

R

Ar MgX

BrR'

(±)

Réaction de Corriu-Kumada-Tamao : synthèse asymétrique

Ar R'

R

Palladium Pd(0) : 2 - Réactions de couplage

résolution dynamique

Réactions de couplage

Pd(0) L*

R3

LiR2

R1 R3

ZnYR2

R1

R3

BR2

R1

• + YLi

• R3

R2

R1

3

Palladium Pd(0) : Réactions de couplage

ZnEt

Réaction de Negishi : préparation des vinylzincs

Transmétallation

Réactions de couplage

ZnY2

ZnEt2

Ar ZnY XR2 Ar R2

Ph ZnCl

Ph ZnCl

PdTPP4,

THF, 20ºC, 18 h

•

PdTPP4,

THF, 50ºC, 12 h

+

Réaction de Negishi

Pd(0)

Palladium Pd(0) : Réactions de couplage

Pd(OAc)2, AsPh3

THF, 20ºC, 3 h

95%

55%

89%Ph ZnCl

ZnCl

CN

NC

NC

PdTPP4,

THF, 25ºC, 12 h

82%

SO2FPh

OTf

OBr

O

I

Réactions de couplage

XR2

80%

94%

+ZnYR1

ZnBrMe3Si

ZnCl

ZnCl

Ph ZnCl

ZnBrC7H15

BrMeO2S

MeO2S

O

HO I

O O

Br

•

BrNC

Pd(0)

O

HO I

72%

PdCl2TPP2,

DMF, 25ºC, 12 h

PdTPP4,

THF, 0ºC,1 h

58%

PdCl2dppf,

THF, 65ºC, 72 h

PdCl2(MeCN)2,

DMF, 25ºC, 12 h

70%

Pd(OAc)2, TPP

THF, reflux, 3 h

Réaction de NegishiPalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

R2R1

I I

ZnCl

I PdIIPd

H

+

Negishi

Pd(0) Heck

Tandem Negishi-Heck

PdCl2TPP2, DIBALH

THF, 66%, 10h

66%

Réaction de NegishiPalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

- HPdI

I

O O OTBS

PMP

ZntBu

O O OTBS

PMP

O O OTBS

PMP

OPMB

OTBS

I

OPMB

OTBS

Discodermolide

ZnCl2

tBuLi, Et2O

- 78ºC–>20ºC

PdTPP4

Et2O, 20ºC66%

Réaction de NegishiPalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

R I Pd

I

LL

R

Pd

L

IL

R

R R'

TransCis

Pd R

L

R'

I

L

SnR'SnY3

Pd(0) L2

Y

Y

Y

L

pentacoordiné

Pd(0) L2

Pd

R'

R

L

Réaction de StillePalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

Y3SnI

L

Transmétallation étape limitante•

•

• alcynyle > alcényle > aryle > allyle> benzyle >>>> alkyle

Phosphines plus nucléofuges et plus dissociantes Pfu3 et AsPh3

Réaction de StillePalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

Pd(II)Pd(0)

R R Y3Sn SnY3

RPd(II)Y3SnRPd(II)R

R R

Pd(II)

RY3Sn

•

SnY3Y3Sn

Homocouplage des dérivés stannylés

+

Y3SnR

2 RSnY3

Réaction de Stille Palladium Pd (0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

R'RR

SnBu3

R

Bu3SnH H

R' R'

Pd

L

SnBu3

L

H

R'R

R'R

Pd

L

SnBu3

L

H

R'H

RPd

L

SnBu3

L

Préparation des vinylstannanes

voie organométallique

R'H

R

+

Pd(0)L2

Bu3SnH, PdCl2TPP2

SnBu3

Réaction de StillePalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

Bu3SnH

hydropalladation

HBu3Sn

H

Préparation des vinylstannanes

voie organométallique

OH OH

Al

H

O

HH

H

Réaction de StillePalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

LiAlH4

Bu3SnOTf

HR

Préparation des alcynylstannanes

SnY3R

SiMe3R SnY3R

Réaction de StillePalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

BuLi

Y3SnCl

TBAF

Y3SnCl

Préparation des arylstannanes

I SnY3

R R

Pd(0)

I(Br) SnY3

R R

Réaction de StillePalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

Y3SnCl

Y3SnSnY3

Li

Bu3SnO

O OTf

O O

HN

HN

Bu 3Sn I

H

H

H

H H

H

HH

HN

HN

H

H

H

H H

H

HH

PdTPP4

THF, LiCl, reflux

PdCl2TPP2

DMF, O2,

25ºC

nn

48%

57%

papuamine

Réaction de StillePalladium Pd (0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

Bu3SnCl + stable/ Bu 3SnOTf

R1 X R2 B

R3

R4

Réaction de Suzuki

R1 R2+

R1 = vinyle

aryle

R2 = vinyle

aryle

alkyle

X = Br

I

OTf

(Cl)

R3 = OH

OR

Alkyle

Pd(0)

Base

Palladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

Préparation de l'espèce organométallique

R RLi

RB(OH)2

RX

ortholithiation 1) B(OR)3

2) H+

échange halogène/métal

Réaction de SuzukiPalladium Pd (0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

ester acide borique

acide boronique

Préparation de l'espèce organométallique

R

R

BH

R

R

B

B

Réaction de SuzukiPalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

N

N

N

B(OH)2

Boc

OMe

TfO

C11H23

H

N

N

OMe

C11H23

HN

Boc

N

B(OH)2CO2Me

I H

OO

N

OO

PdTPP4, K2CO3

dioxane 90ºC, 6 h

73%

O

PdTPP4, K2CO3

DME,reflux 9,24 h

49%

Réaction de SuzukiPalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

Base +

R2 X

Elimination réductrice

Transmétallation

Réaction de Sonogashira-Linstrumelle

R2R1

L2PdR2

X

H R1

Cu R1

L2PdR2

Pd0 ou Pd II

Addition Oxydante

R1

Pd0L2

Palladium Pd (0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

CuX

80-99%

X = NH2, NHR, OH

NEt3, H2O, MeCN

25ºC

Ar I

H R

Ar R

I

X

H R

Pd(OAc)2, TPPTS

NEt3, H2O, MeCN

25ºC

XR

Pd(OAc)2, TPPTS

57-99%

Réaction de Sonogashira-LinstrumellePalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

Br Br

TMSTMS

Br

TMSTMS

NH2

TMSTMS

NH2H2N

NH233%

21%

PdCl2TPP2, CuI, NEt3

25ºC, 24 h

Réaction de Sonogashira-LinstrumellePalladium Pd(0) : Réactions de couplage

Réactions de couplage

Buchwald-Hartwig : amination

Buchwald-Hartwig : amination

(Inversion)

Y

RétentionPd(II)

Nu-Addition

Oxydante Nu

(Inversion)

Nucléophiles mouspKa < 20

Nu-

Pd(II) R' R' (H)

Inversion

Nucléophiles durspKa > 20

R'Met ou H- (Transmétallationqd R'Met)

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du PalladiumRéaction de Tsuji-Trost

Réactions de couplage

Complexes -allyliques du Palladium mous -> bonne réactivité / Nu mous

R R'

Y

R R'

Nu

R

R'Y

R

R'Nu

R

R'

Pd(II)

R

Pd(II)

R

R'Y

R

Nu

R'

R'

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du PalladiumRéaction de Tsuji-Trost

Réactions de couplage

OCOR

OCOOR

Hal

OP(O)(OR)2

NO2

SO2Ph

OPh

R3N+

R

Pd(II)

Z

O

Y

OR

OR EWGEWG

OO

OY =

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du PalladiumRéaction de Tsuji-Trost

Réactions de couplage

Pd(0), NuH, Base

RO

ClAcO NuAcO

O

RO O

O

RO O

Pd(0), NuH

Pd(II)

Nu

NuH

Nu

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du PalladiumRéaction de Tsuji-Trost

Réactions de couplage

ROH

pas de Base ext

NuH

Pd(II)

Nu

O

OO

O

O

Pd(II)

OHOH

Nu

Pd(0), NuH, pas de Base ext

OHNu

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du PalladiumRéaction de Tsuji-Trost

Réactions de couplage

OCO2Et

OH

OHOHO

Nucléophiles Oxygénés : hydroxyle

Pd2dba3

dppp

THF, 50ºC

64%

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du PalladiumRéaction de Tsuji-Trost

Réactions de couplage

R R

PdL*2

R

Nu

R

Nu

PdL*2

EWG1

R EWG2

R

EWG1

EWG2

Synthèse asymétrique

¥

Nu-

• Désymétrisation

• Nucléophile prochiral

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du PalladiumRéaction de Tsuji-Trost

Réactions de couplage

R R

X

Complexes -allylique meso

SYNTHESE BIDIRECTIONNELLE

Trost J. Am. Chem. Soc. 1995, 40, 10143

O

O

1/ dihydroxylation

2/ protection3/ réduction diastéréosélective 1,2ZnBH4

OCO2CH3

OCO2CH3

O

OZn2+

R2

H

R1

H-

O

O( -allylPdCl)2TMSN3

L*

ee>95%rdt : 82%

OCO2CH3

N3

O

O

désymétrisation par Tsuji-Trost L*

NHHNO O

PPh2 Ph2P

pancratistatine

en absence de L*

OCO2CH3

N3

O

O

N3

OCO2CH3

O

O+

racémique

plan de sym

N

OH

OH

O

O

OH O

HO

HO

Synthèse asymétrique

O

O

NH

NH

NH

N

NH

N

Ibogamine

PdTPP4

NEt3, CH3CN, 70ºC

45%

Palladium Pd (0) : Complexes ΠΠΠΠ -allyliques du Palladium Réaction de Tsuji-Trost

Réactions de couplage

Pd(II)AA

R'A

CONuANu

R' M-élimination

Réaction de type palladium-ène

Cross-coupling

CO, NuH

carbonylation

via un

-allyl

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du Palladium

Réactions de couplage

Réaction de type palladium-ène

HPdLnOAc

H

Cat : Pd2dba3-CHCl3

OAc

H

PdLnOAc

H

H

HPdLnOAc

PdLn

Solvant : AcOH > MeOH >> THF>>> PhMe

PdLnOAc

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du Palladium

Réactions de couplage

N

OCOR

N

Pd(II)

SO2Ar

X*O2C

SO2Ar

X*O2C

N

SO2Ar

X*O2C

N

COPd(II)

SO2Ar

X*O2C

Réaction de type palladium-ène

O

N

SO2Ar

X*O2C

O

Pd(II)

Pd2dba3-CHCl3

Pbu3

CO(1 atmosphère

AcOH, 80ºC, 3 h

45-53%

CO

insertion 1

-élimination

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du Palladium

Réactions de couplage

Pd2dba3-CHCl3

TPP

THF, reflux

OP

61-83%

Réaction de type palladium-ène

3

X

AcO

R

SnBu3

cross-coupling

cross-coupling

X

Pd(II)

X

X

R

X

R

X

AcO

X

Pd(II)

X

R

sans ZnCl2

avec ZnCl2

X= C, O, N

idem

61-83%

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du Palladium

Réactions de couplage

élimination

élimination impossible

Pd(OAc)2

TPP

Base 80ºC

Réaction de type palladium-ène

AcO

X X

Pd(II)

X = NSO2Ph

X

70-80%

Heck

-élimination

Palladium Pd(0) : Complexes -allyliques du Palladium

Réactions de couplage

-élimination impossible ->

Palladium Pd(II)

Pd(II)

cat

Pd0)

cat

B (oxydé)

[O]

stoech

Réactions de couplage

A

Réaction d'oléfines avec des nucléophiles

Le procédé Wacker (Nu = H2O)

R

R

O

RCHO

RO ROCHO

RO

Pd

RO

Pd OH

RO

Markovnikov le + souvent

OH

Pd(OAc)2

HClO4

MeCN, H2O

Anti-Markovnikov

Palladium Pd(II)

Réactions de couplage

Anti-Markovnikov

OR

R'

OR

R'

O

OR

R'CHO

R'

OH

OH

R'

OH

OH

O

R'

O

O

R'

O

O

CHO

R'

OH

HO

OH

Pd L

L

PdCl2, CuCl2, O2

DMF, H2O, 25ºC, 12 h

PdCl2, CuCl2, O2

DMF, H2O, 25ºC, 24 h

R'

Le procédé Wacker (Nu = H2O)

O

O

PdCl2, CuCl2, O2

DMF, H2O, 25ºC, 12 h

PdLL

90%

93%

Réaction d'oléfines avec des nucléophiles

Palladium Pd(II)

Réactions de couplage

Markovnikov Anti-Markovnikov

Markovnikov

Anti-Markovnikov

Nucléophiles Azotés

Br

NHTs

Br

NHTs

Br

NHTs

Pd(II)

NH2 NH

NH2NH

PdCl2(MeCN)2Quinone

25ºC, 12 h

NH

80%

+

Réaction d'oléfines avec des nucléophiles

Palladium Pd (II)

Réactions de couplage

Nucléophiles Carbonés

PdCl

O

OLi

O

OLi

PdCl2(MeCN)2 stoech

PdCl2

47%

Réaction d'oléfines avec des nucléophiles

Palladium Pd(II)

Réactions de couplage

Markovnikov

SYNTHESE TANDEM

Larock J. Org. Chem. 1993, 58, 4589

HO

TBSO

+ OEt +C5H11

O 72%

TBSO O

C5H11

OEt

HO

TBSO

OEt

Pd

TBSO

O

OEt

PdTBSO

O

OEt

Pd

complexe Pdaddition du Nu

C5H11

O

TBSO

O

OEt

C5H11

Pd

O

syn insertion

réaction d'oléf ines activées

par des complexes de Pd(II)

en présence de nucléophiles (Wacker) + HeckPd(OAc)2

O

Ph

O

Ph

O O

NS

NS

O

Ph

NPh

O

Ph

NPh

Ph Ph

OH O

OBzOBzO

BzOOMe

Claisen

Claisen

Hetéro-Claisen

BzOBzO

BzOOH

O

Oxy-Cope

Cope

10 10

Ferrier

Hetéro-Claisen

Réarrangements SigmatropiquesPalladium Pd(II)

Réactions de couplage

Carbocyclisation de Ferrier