Palladium-Tetraphosphine Complex: An Efficient Catalyst for Allylic Substitution and Suzuki Cross-Coupling

Abstract

A new tetraphosphine, the cis-cis-cis-1,2,3,4-tetrakis(diphenylphosphinomethyl)cyclopentane (Tedicyp) has been synthesized and used in palladium-catalyzed reactions. This tetraphosphine in combination with [Pd(C₃H₅)Cl]₂ affords a very efficient catalyst for coupling reactions. Turnover numbers of 980 000 for allylic amination, 9 800 000 for allylic alkylation and 97 000 000 for Suzuki cross-coupling can be obtained in the presence of this catalyst.

Key words

palladium - phosphines - catalysis - alkylation - amination

References

• For reviews on palladium catalysis:
• 1a Tsuji J. Palladium Reagent and Catalysis, Innovation in Organic Synthesis   Wiley; New York: 1995. 
• 1b Malleron J.-L. Fiaud J.-C. Legros J.-Y. Handbook of Palladium Catalyzed Organic Reaction   Academic Press; London: 1997. 
• For reviews on allylic substitution reactions:
• 2a Hayashi T. In Catalytic Asymmetric Synthesis   Ojima I. VCH; New York: 1993.  p.325 
• 2b Pfaltz A. Lautens M. Comprehensive Asymmetric Catalysis II   Jacobsen EN. Pfaltz A. Yamamoto H. Springer Verlag; Heidelberg: 1999.  p.833 
• 2c Consiglio G. Waymouth RM. Chem. Rev.  1989,  89:  257 
• 3 For a review on the cross coupling of aryl bromides with arylboronic acids: Suzuki A. Metal-Catalysed Cross-Coupling Reaction   Diederich F. Stang PJ. Wiley; New York: 1998. 
• For reviews on the palladium-catalyzed Heck reaction:
• 4a Heck RF. Vinyl Substitution with Organopalladium Intermediates, In Comprehensive Organic Synthesis   Vol. 4:  Trost BM. Fleming I. Pergamon; Oxford: 1991. 
• 4b Reetz MT. Transition Metal Catalyzed Reactions   Davies SG. Murahashi S.-I. Blackwell; Oxford: 1999. 
• 4c Beletskaya I. Cheprakov A. Chem. Rev.  2000,  100:  3009 
• 5a Beller M. Fischer H. Herrmann WA. Öfele K. Brossmer C. Angew. Chem. Int. Ed. Engl.  1995,  34:  1848 
• 5b Herrmann W. Brossmer C. Reisinger C.-P. Reimeier T. Öfele K. Beller M. Chem. Eur. J.  1997,  3:  1357 
• 5c Herrmann WA. Bohm VPC. Reisinger C.-P. J. Organomet. Chem.  1999,  576:  23 
• 6 Gibson S. Foster D. Eastham G. Tooze R. Cole-Hamilton D. Chem. Commun.  2001,  779 
• For examples of Suzuki or Heck reactions using phosphite ligands:
• 7a Bedford R. Welch S. Chem. Commun.  2001,  129 
• 7b Albisson D. Bedford R. Scully N. Tetrahedron Lett.  1998,  39:  9793 
• 7c Zapf A. Beller M. Chem. Eur. J.  2000,  6:  1830 
• 7d Zapf A. Beller M. Synlett  1998,  792 
• For examples of Suzuki or Heck reactions using amine ligands:
• 8a Weissman H. Milstein D. Chem. Commun.  1999,  1901 
• 8b Ohff M. Ohff A. Milstein D. Chem. Commun.  1999,  357 
• 8c Iyer S. Ramesh C. Tetrahedron Lett.  2000,  41:  8981 
• 8d Alonso DA. Najera C. Pacheco MC. Org. Lett.  2000,  2:  1823 
• 8e Beletskaya I. Kashin A. Karlstedt N. Mitin A. Cheprakov A. Kazankov G. J. Organomet. Chem.  2001,  622:  89 
• 8f Brunel J.-M. Heumann A. Buono G. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  1946 
• For examples of Suzuki or Heck reactions using sulfur ligands:
• 9a Gruber A. Zim D. Ebeling G. Monteiro A. Dupont J. Org. Lett.  2000,  2:  1287 
• 9b Zim D. Gruber A. Ebeling G. Dupont J. Monteiro A. Org. Lett.  2000,  2:  2881 
• 10 Reddy R. Surekha K. Lee G.-H. Peng S.-M. Liu S.-T. Organometallics  2000,  19:  2637 
• 11 Ohff M. Ohff A. van der Boom M. Milstein D. J. Am. Chem. Soc.  1997,  119:  11687 
• 12 Miyaazaki F. Yamaguchi K. Shibasaki M. Tetrahedron Lett.  1999,  40:  7379 
• 13a For examples of Suzuki or Heck reaction using SCS type ligands: Bergbreiter D. Osburn P. Liu Y.-S. J. Am. Chem. Soc.  1999,  121:  9531 
• 13b

  See also Ref. [5a]

• 14a Wolfe J. Buchwald S. Angew. Chem. Int. Ed.  1999,  38:  2413 
• 14b Wolfe J. Singer R. Yang B. Buchwald S. J. Am. Chem. Soc.  1999,  121:  9550 
• 14c Old D. Wolfe J. Buchwald S. J. Am. Chem. Soc.  1998,  120:  9722 
• 14d Bei X. Turner H. Weinberg H. Guram A. J. Org. Chem.  1999,  64:  6797 
• 14e Littke A. Fu G. J. Org. Chem.  1999,  64:  10 
• 14f Littke A. Dai C. Fu G. J. Am. Chem. Soc.  2000,  122:  4020 
• 14g Zapf A. Ehrentraut A. Beller M. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  4153 
• For examples of Suzuki cross-coupling using carbene ligands:
• 15a Weskamp T. Böhm VPW. Herrmann WA. J. Organomet. Chem.  1999,  585:  348 
• 15b Zhang C. Huang J. Trudell M. Nolan S. J. Org. Chem.  1999,  64:  3804 
• 15c Böhm VPW. Gstöttmayr C. Weskamp T. Herrmann WA. J. Organomet. Chem.  2000,  595:  186 
• 15d Zhang C. Trudell M. Tetrahedron Lett.  2000,  41:  595 
• 15e McGuiness D. Cavell K. Organometallics  2000,  19:  741 
• 16a Mason MR. Duff CM. Miller LL. Jacobson RA. Verkade JG. Inorg. Chem.  1992,  31:  2746 
• 16b Steenwinkel P. Kolmschott S. Gossage RA. Dani P. Veldman N. Speck AL. van Koten G. Eur. J. Inorg. Chem.  1998,  477 
• 16c Bianchini C. Lee HM. Meli A. Oberhauser W. Vizza F. Brüggeller P. Haid R. Langes C. Chem. Commun.  2000,  777 
• 17 For a review on the synthesis of polypodal diphenylphosphine ligands: Laurenti D. Santelli M. Org. Prep. Proc. Int.  1999,  31:  245 
• 18 Laurenti D. Feuerstein M. Pèpe G. Doucet H. Santelli M. J. Org. Chem.  2001,  66:  1633 
• 19 Feuerstein M. Laurenti D. Doucet H. Santelli M. Chem. Commun.  2001,  43 
• 20 For a review on palladium-catalyzed reactions in aqueous medium: Genet J.-P. Savignac M. J. Organomet. Chem.  1999,  576:  305 
• 21 Feuerstein M. Laurenti D. Doucet H. Santelli M. Tetrahedron Lett.  2001,  42:  2313 
• 22 For a review on biaryl synthesis: Stanforth S. Tetrahedron  1998,  54:  263 
• 23 Feuerstein M. Laurenti D. Bougeant C. Doucet H. Santelli M. Chem. Commun.  2001,  325 
• 24a Amatore C. Jutand A. Khalil F. M"Barki M. Mottier L. Organometallics  1993,  12:  3168 
• 24b Amatore C. Broeker G. Jutand A. Khalil F. J. Am. Chem. Soc.  1997,  119:  5176 
• 24c Amatore C. Jutand A. Acc. Chem. Res.  2000,  33:  314 
• 25 Padwa A. Filipkowski MA. Meske M. Murphree S. Watterson SH. Ni Z. J. Org. Chem.  1994,  59:  588 
• 26 Bergbreiter DE. Liu Y. Osburn P. J. Am. Chem. Soc.  1998,  120:  4250