Recyclable NHC catalyst for the development of a generalized approach to continuous Buchwald-Hartwig reaction and work-up

A generalized approach to the optimization and implementation of Buchwald-Hartwig reactions in flow is reported, through the combination of three key factors: a highly active palladium catalyst; a universal approach for continuous work-up and purification, and a methodology for catalyst recycling and reuse. The palladium N-heterocyclic carbene (NHC) pre-catalyst [Pd(IPr*)(cin)Cl] 4 (IPr* = 1,3-bis(2,6-bis(diphenylmethyl)-4-methylphenyl)imidazol-2-ylidene; cin = η3-cinnamyl) is an excellent choice for continuous Buchwald-Hartwig reactions, due to its inherent high activity and stability. In preparation for running this reaction in flow (published concurrently), a detailed study has been carried out into its water stability, ultimately allowing the recycling of the catalyst in the organic phase up to 3 times in batch mode. A “right-first-time” work-up methodology has also been developed, resulting in a universal protocol that allows the selective extraction of the Buchwald-Hartwig product into the aqueous stream as a salt, while retaining the aryl bromide starting material in the organic stream with the catalyst, thus negating the requirement for further purification. It is therefore envisaged that this approach will particularly amenable to exploitation in the Pharmaceutical industry. An optimized, scalable synthesis of [Pd(IPr*)(cin)Cl] is also reported on multi-hundred gram scale

Extending the utility of [Pd(NHC)(cinnamyl)Cl] precatalysts : Direct arylation of heterocycles

The use of [Pd(NHC)(cinnamyl)Cl] precatalysts in the direct arylation of heterocycles has been investigated. Among four different precatalysts, [Pd(SIPr)(cinnamyl)Cl] proved to be the most efficient promoter of the reaction. The C–H functionalization of sulfuror nitrogen-containing heterocycles has been achieved at low catalyst loadings. These catalyst charges range from 0.1 to 0.01 mol % palladium.Publisher PDFPeer reviewe

Synthèse et fonctionnalisation des furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines par voie organométallique

The work described in this PhD thesis concerns a regioselective metalation study of two fused heterocycles : the furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines. The influence of the lithiated agent on the reaction course and on the selectivity of the lithiation has been studied with several bases : n-BuLi, LTMP, LDA and [n-BuLi/LiDMAE]. From a fundamental point of view, this study allowed us to establish some rules concerning the functionalisation of fused heterocycles, and then, a chemical library of polyfunctionalised furo[3,2-b]- and [2,3-c]pyridines has been designed. Some of the compounds obtained in this way were engaged in metallo-catalysed coupling reactions. The difficulties we met during this work allowed us to discover a double functionalisation sequence of ?-deficient heterocycles via a cascade process combining the trapping of lithiated intermediates and the nucleophilic addition of some in-situ released species. The development of this sequence afforded direct access to difunctionalised pyrazines, pyridines and furo[3,2-b]pyridinesLe travail décrit dans ce mémoire concerne l'étude de la métallation régiosélective de deux bicycles fusionnés complexes : les furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines. L'influence de la nature du système basique sur le cours de la réaction et sur la régiosélectivité de la lithiation a été étudiée avec différentes bases : n-BuLi, LTMP, LDA et [n-BuLi/LiDMAE]. D'un point de vue fondamental, cette étude nous a permis d'établir quelques règles pour la fonctionnalisation des hétérocycles complexes, ce qui nous a conduit à l'obtention efficace et rapide d'une vaste chimiothèque de furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines polyfonctionnalisés et refonctionnalisables. Quelques composés préparés ont ainsi été mis en jeu dans des réactions de couplage catalysées par les métaux de transition (Pd, Ni). Les difficultés rencontrées au cours de ce travail nous ont permises de mettre en évidence une séquence de double fonctionnalisation des hétérocycles ?-déficients par une séquence "one-pot" combinant le piégeage d'un intermédiaire lithié par un électrophile et l'addition nucléophile d'une espèce réactive générée in-situ. Le développement de cette séquence nous a conduits à l'obtention directe de pyrazines, pyridines et furo[3,2-b]pyridines disubstituée

Synthesis and functionalisation of furo [3,2-b]- et [2,3-c]pyridines by using an organometallic way

Le travail décrit dans ce mémoire concerne l'étude de la métallation régiosélective de deux bicycles fusionnés complexes : les furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines. L'influence de la nature du système basique sur le cours de la réaction et sur la régiosélectivité de la lithiation a été étudiée avec différentes bases : n-BuLi, LTMP, LDA et [n-BuLi/LiDMAE]. D'un point de vue fondamental, cette étude nous a permis d'établir quelques règles pour la fonctionnalisation des hétérocycles complexes, ce qui nous a conduit à l'obtention efficace et rapide d'une vaste chimiothèque de furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines polyfonctionnalisés et refonctionnalisables. Quelques composés préparés ont ainsi été mis en jeu dans des réactions de couplage catalysées par les métaux de transition (Pd, Ni). Les difficultés rencontrées au cours de ce travail nous ont permises de mettre en évidence une séquence de double fonctionnalisation des hétérocycles ?-déficients par une séquence "one-pot" combinant le piégeage d'un intermédiaire lithié par un électrophile et l'addition nucléophile d'une espèce réactive générée in-situ. Le développement de cette séquence nous a conduits à l'obtention directe de pyrazines, pyridines et furo[3,2-b]pyridines disubstituéesThe work described in this PhD thesis concerns a regioselective metalation study of two fused heterocycles : the furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines. The influence of the lithiated agent on the reaction course and on the selectivity of the lithiation has been studied with several bases : n-BuLi, LTMP, LDA and [n-BuLi/LiDMAE]. From a fundamental point of view, this study allowed us to establish some rules concerning the functionalisation of fused heterocycles, and then, a chemical library of polyfunctionalised furo[3,2-b]- and [2,3-c]pyridines has been designed. Some of the compounds obtained in this way were engaged in metallo-catalysed coupling reactions. The difficulties we met during this work allowed us to discover a double functionalisation sequence of ?-deficient heterocycles via a cascade process combining the trapping of lithiated intermediates and the nucleophilic addition of some in-situ released species. The development of this sequence afforded direct access to difunctionalised pyrazines, pyridines and furo[3,2-b]pyridine

Synthèse et fonctionnalisation des furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines par voie organométallique

Le travail décrit dans ce mémoire concerne l'étude de la métallation régiosélective de deux bicycles fusionnés complexes : les furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines. L'influence de la nature du système basique sur le cours de la réaction et sur la régiosélectivité de la lithiation a été étudiée avec différentes bases : n-BuLi, LTMP, LDA et [n-BuLi/LiDMAE]. D'un point de vue fondamental, cette étude nous a permis d'établir quelques règles pour la fonctionnalisation des hétérocycles complexes, ce qui nous a conduit à l'obtention efficace et rapide d'une vaste chimiothèque de furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines polyfonctionnalisés et refonctionnalisables. Quelques composés préparés ont ainsi été mis en jeu dans des réactions de couplage catalysées par les métaux de transition (Pd, Ni). Les difficultés rencontrées au cours de ce travail nous ont permises de mettre en évidence une séquence de double fonctionnalisation des hétérocycles ?-déficients par une séquence "one-pot" combinant le piégeage d'un intermédiaire lithié par un électrophile et l'addition nucléophile d'une espèce réactive générée in-situ. Le développement de cette séquence nous a conduits à l'obtention directe de pyrazines, pyridines et furo[3,2-b]pyridines disubstituéesThe work described in this PhD thesis concerns a regioselective metalation study of two fused heterocycles : the furo[3,2-b]- et [2,3-c]pyridines. The influence of the lithiated agent on the reaction course and on the selectivity of the lithiation has been studied with several bases : n-BuLi, LTMP, LDA and [n-BuLi/LiDMAE]. From a fundamental point of view, this study allowed us to establish some rules concerning the functionalisation of fused heterocycles, and then, a chemical library of polyfunctionalised furo[3,2-b]- and [2,3-c]pyridines has been designed. Some of the compounds obtained in this way were engaged in metallo-catalysed coupling reactions. The difficulties we met during this work allowed us to discover a double functionalisation sequence of ?-deficient heterocycles via a cascade process combining the trapping of lithiated intermediates and the nucleophilic addition of some in-situ released species. The development of this sequence afforded direct access to difunctionalised pyrazines, pyridines and furo[3,2-b]pyridinesNANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF

Toolbox for Regioselective Lithiations of Furo[2,3- c ]pyridine

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An efficient palladium-NHC (NHC=N-heterocyclic carbene) and aryl amination pre-catalyst : [Pd(IPr*)(cinnamyl)Cl]

The well-defined [Pd(IPr*)(cinnamyl)Cl] complex is reported as one of the best N-heterocyclic carbene (NHC)-based pre-catalysts for the BuchwaldHartwig amination reaction. This catalytic system displays high efficiency for the coupling of numerous (hetero)aryl chlorides, with a wide range of amines, at room temperature or at extremely low catalyst loading (as low as 0.025 mol%)

One-pot double functionalisation of π-deficient heterocyclic lithium reagents

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Direct S-arylation of unactivated arylsulfoxides using [Pd(IPr*)(cin)Cl]

The direct S-arylation of unactivated arylsulfoxides catalyzed by [Pd(IPr*)(cin)Cl] is described. Several arylmethylsulfoxides were coupled to various aryl halides in moderate to good yields (17 examples, 34-85%). Scope, limitations, and reaction mechanism are discussed

Solvent-free aryl amination catalysed by [Pd(NHC)] complexes

A highly effective solvent-free protocol for the Buchwald-Hartwig amination of unactivated aryl chlorides is described. The effect of various [Pd(NHC)] pre-catalyst systems on the reactivity has been studied. [Pd(IPr*)(cin)Cl] is reported as the complex of choice for the transformation