Imposição de Controle Catalítico em Reações de Funcionalização da Ligação C–H Alquenílica Catalisadas por Paládio Clássico

As transformações de grupos funcionais realizadas pelas reações de Wacker e Heck catalisadas por paládio são radicalmente diferentes, mas ambas são reações de funcionalização da ligação C-H alquenílica que encontraram ampla utilização na síntese orgânica. A comunidade sintética depende fortemente dessas reações importantes, mas questões de seletividade decorrentes do controle pelo substrato, em vez do controle pelo catalisador, impediram a realização de seu pleno potencial. Devido a importantes semelhanças nos respectivos passos de nucleopalladatação determinantes de seletividade e eliminação de β-hidrogênio desses processos, postulamos que a percepção mecanística adquirida através do desenvolvimento de uma dessas reações catalíticas pode ser aplicada à outra. Neste Relato, detalhamos nossos esforços para desenvolver variantes controladas por catalisador tanto da oxidação Wacker quanto da reação Heck para abordar limitações sintéticas e fornecer percepção mecanística sobre os processos organometálicos subjacentes a essas reações. Em contraste com relatórios anteriores, descobrimos que catalisadores de paládio eletrofílicos com contra-íons não coordenantes permitiram o uso de um ligante básico de Lewis para promover de forma eficiente reações de oxidação Wacker mediadas por hidroperóxido de tert-butilo (TBHP) de estirenos. Esta descoberta levou ao desenvolvimento guiado mecanicamente de uma reação Wacker catalisada por um complexo de paládio com um ligante bidentado. Esta ligadura pode proibir a coordenação de heteroátomos alílicos, permitindo assim a aplicação da oxidação Wacker a substratos que se comportaram mal em condições clássicas. Da mesma forma, descobrimos inesperadamente que intermediários Pd-σ-alquila eletrofílicos são capazes de distinguir entre ligações C-H eletronicamente inequivalentes durante a eliminação de β-hidrogênio. Como resultado, desenvolvemos reações de Heck oxidativas seletivas para E-estireno de substratos de alceno eletronicamente não enviesados, que foram previamente malsucedidas, utilizando derivados de ácido arilborônico. A percepção mecanística adquirida com o desenvolvimento desta química permitiu o design racional de uma reação de Heck clássica igualmente seletiva para E-estireno, utilizando sais de arildiazonio e uma ampla gama de substratos de alceno. As principais descobertas mecanísticas do desenvolvimento dessas reações fornecem novos insights sobre como conferir previsivelmente controle catalítico em processos organometálicos que, de outra forma, produzirão misturas complexas de produtos. Dada nossa nova compreensão, estamos otimistas de que reações que introduzem maior complexidade em relação a processos clássicos simples podem agora ser desenvolvidas com base em nossa capacidade de prever os passos determinantes de seletividade de nucleopalladatação e eliminação de β-hidrogênio através do design do catalisador.