Síntesis, caracterización y reactividad de complejos ciclopaladiados derivados de aril-oximas= Synthesis, characterization and reactivity of cyclopalladated complexes derived from aril-oximes

Abstract

Objetivos Los objetivos de esta Tesis Doctoral son sintetizar y caracterizar complejos ciclopaladiados derivados de aril-oximas y estudiar su reactividad frente a especies insaturadas y bases. Metodología i) Estudiar la bibliografía sobre el tema. ii) Elegir (y, si es necesario, sintetizar) las aril-oximas adecuadas para que puedan conducir a complejos organometálicos novedosos y/o a productos orgánicos de interés. iii) Preparar distintos tipos de aril complejos de paladio por reacción de los precursores metálicos adecuados y las distintas aril-oximas tratando de modificar su nuclearidad y su carga, así como los ligandos auxiliares, de manera que podamos controlar su reactividad. iv) Estudiar la reactividad de los complejos preparados frente a moléculas insaturadas (CO, isocianuros, alquinos,…) y bases. v) Si los complejos que se obtienen son estables, se caracterizarán completamente. vi) Si el complejo experimenta un proceso de despaladiación, se investigarán los productos orgánicos de descomposición. Conclusiones 1.) Se ha sintetizado la primera familia de complejos ciclopaladiados derivados de acetofenona oxima completamente caracterizados, así como los primeros complejos ciclopaladiados derivados de las oximas de p-nitroacetofenona, 3,4,5-trimetoxiacetofenona, fenilacetona o benzamida, y se ha estudiado su estructura y su reactividad. 2.) Se han preparado los primeros oximato complejos de cualquier metal por desprotonación de algunos de estos oxima paladaciclos. 3.) Un novedoso proceso de conversión quelato-a-pincer permitió la síntesis de complejos C,N,N’-, C,N,S- o C,N,C’-pincer de [5+5], [5+6] o [6+6] miembros, mediante la generación de un nuevo “brazo” coordinante en el ligando quelato por ataque del grupo oximato de un ariloximato complejo al carbono metilénico de un halometil derivado, o a un alquino para producir una cicloadición. 4.) La inserción de isocianuros en el enlace Pd–Carilo de paladaciclos derivados de oxima permitió la síntesis de los primeros iminoariloxima complejos de cualquier metal, incluyendo complejos C,N,N’- o C,N,S-pincer de [6+6] o [6+5] miembros. Algunos iminobenzoil complejos derivados de fenilacetona oxima experimentan un proceso de despaladiación/ciclación que produce 1,2-dihidro-1-imino(R)-2-hidroxi-3-metil-isoquinolinas (R = Xy, tBu), nuevas amidinas de la serie de la isoquinolina. 5.) El complejo [AuCl(SMe2] se ha usado, por primera vez, como secuestrador de un ligando isocianuro. 6.) La inserción de CO en el enlace Pd–Carilo de complejos ciclopaladiados derivados de fenilacetona oxima, seguida de un proceso de despaladiación/ciclación, produjo 1,2-dihidro-1-oxo-2-hidroxi-3-metil-isoquinolina. 7.) La inserción de alquinos en el enlace Pd–Carilo de complejos ciclopaladiados derivados de fenilacetona oxima produjo alquenil(oxima) paladaciclos de ocho miembros neutros o catiónicos, o especies diméricas tetrapaladiadas que contienen un ligando oximato puente -alil-coordinado que soporta un sustituyente spirocíclico. 8.) Un complejo ciclopaladiado derivado de benzamidoxima se comporta como un ácido diprótico frente a Pd(OAc)2 para formar, en presencia de tBubpy, un complejo dinuclear catiónico que contiene un ligando benzimido(oximato) tetradentado puente sin precedentes. 9.) El dimetilacetilendicarboxilato se inserta en el enlace C–H del sustituyente -enaminona en orto de un aril complejo de paladio(II), produciendo, principalmente, el isómero Z del derivado alquenil sustituido, que se isomeriza al isómero E, o se transforma, por reacción con Ag+ e isocianuro, en un iminobenzoil complejo C,N,O-pincer, cuyo isómero Z, a su vez, experimenta un proceso fotoquímico de oxigenación por el O2 atmosférico bajo irradiación de luz visible para producir un nuevo complejo pincer con pérdida de AcOH. 10.) Durante una estancia predoctoral en la Queen´s University de Belfast (UK), un complejo de Pd(II) con el ligando bathocuproína (2,9-dimetil-4,7-difenil-1,10-fenantrolina) fue unido a gel de sílice mediante enlaces sulfonamida, y la actividad catalítica del complejo inmovilizado fue estudiada a nivel preliminar para la reacción de Heck oxidante utilizando oxígeno molecular como único agente oxidante y en ausencia de base o ligandos añadidos en fase homogénea.

Objectives The overall aim of this PhD Thesis is to extend the chemistry of aryl palladium complexes into new ortho-functionalized organic substrates in order to find unusual patterns of reactivity/structure and to prepare interesting organic compounds difficult to obtain by other means. Specifically, the objectives of this work are to synthesize and characterize cyclopalladated complexes derived from aryl-oximes and study their reactivity towards unsaturated species and bases. Methodology i) Study the literature on the subject. ii) Choose (and, if needed, synthesize) the appropriate aryl-oximes that can lead to novel organometallic complexes and/or organic products of interest. iii) Prepare different types of aryl palladium complexes by reacting the appropriate metal precursors with the selected aryl-oximes trying to change their nuclearity and their charge, as well as the auxiliary ligands, so that their reactivity can be controlled. iv) Study the reactivity of the prepared complexes towards different unsaturated molecules (CO, isocyanides, alkynes,…) and bases. v) If the obtained complexes are stable, they would be completely characterized. vi) If the complex undergoes a depalladation process, the organic compound(s), product(s) of decomposition, would be investigated. Conclusions 1.) The first family of well-characterized complexes derived from acetophenone oxime, and the first cyclopalladated complexes derived from the oximes of p-nitroacetophenone, 3,4,5-trimethoxyacetophenone, phenylacetone or benzamide have been synthetized, and their structures and reactivity have been studied. 2.) Deprotonation reactions on some of these oxime palladacycles allowed the synthesis of the first aryloximato complexes of any metal. 3.) A novel chelate-to-pincer complex conversion process allowed the synthesis of [5+5]-, [5+6]- or [6+6]-membered C,N,N’-, C,N,S- or C,N,C’-pincer complexes. The new strategy consists on the generation of a new coordinating “arm” on the chelating ligand by attack of the oximato function in an aryloximato complex to the methylene carbon of halomethyl derivatives bearing a coordinating group, or to an alkyne to give a cycloaddition. 4.) The insertion of isocyanides into the Pd–Caryl bond of both chelate and pincer oxime-derived palladacycles allowed the synthesis of the first iminoaryloxime complexes of any metal, including [6+6]- or [6+5]-membered C,N,N’- or C,N,S-pincer complexes. Some iminobenzoyl complexes derived from phenylacetone oxime undergo a depalladation/coupling process leading to novel amidines of the isoquinoline series. 5.) The complex [AuCl(SMe2] has been used for the first time as an isocyanide ligand scavenger. 6.) The insertion of CO into the Pd–Caryl bond of cyclopalladated phenylacetone oxime complexes, followed by a depalladation/coupling process, yielded 1,2-dihydro-1-oxo-2-hydroxy-3-methyl-isoquinoline. 7.) The insertion of alkynes into the Pd–Caryl bond of cyclopalladated phenylacetone oxime complexes produced neutral or cationic eight-membered alkenyl(oxime) palladacycles, or dimeric tetrapalladated species containing -allyl-coordinated bridging oximato ligand bearing a spirocyclic substituent. 8.) A cationic cyclopalladated amidoxime complex behaves as a diprotic acid toward Pd(OAc)2 to give a cationic dinuclear complex, containing an unprecedented bridging tetradentate benzimido(oximate) ligand. 9.) DMAD inserts into the C–H bond of the ortho -enaminone substituent of an aryl palladium(II) complex affording the Z alkenyl-substituted isomer, which isomerizes upon heating to the E isomer, or transforms, by reaction with Ag+ and isocyanide, into an iminobenzoyl C,N,O-pincer complex. This, in turn, is photo-oxygenated by atmospheric oxygen under visible light irradiation to afford a new pincer complex after AcOH loss. 10.) During a predoctoral stay at Queen´s University Belfast (UK), a Pd(II) complex with barthocuproine was attached to silica via sulfonamide bonds, and the catalytic activity of the immobilized complex was explored at a preliminary level for the oxidative Heck reaction using O2 as the sole reoxidant in the absence of homogeneous base or ligand additives.