Mechanistic investigations of bipyrimidine-promoted palladium-catalyzed allylic acetoxylation of olefins

Bo-Lin Lin, Jay A Labinger, John E Bercaw
2009 Canadian journal of chemistry (Print)  
Several pyridine-like ligands were found to improve Pd(OAc) 2 -catalyzed allylic oxidation of allylbenzene to cinnamyl acetate by p-benzoquinone in acetic acid. The best ligand examined, bipyrimidine, was used to identify the catalyst precursor for this system, (bipyrimidine)Pd(OAc) 2 , which was fully characterized. Mechanistic studies suggest the reaction takes place through disproportionation of (bipyrimidine)Pd(OAc) 2 to form a bipyrimidine-bridged dimer, which reacts with olefin to form a
more » ... h olefin to form a Pd II -olefin adduct, followed by allylic C-H activation to produce (η 3 -allyl)Pd II species. The (η 3 -allyl)Pd II intermediate undergoes a reversible acetate attack to generate a Pd 0 -(allyl acetate) adduct, which subsequently reacts with p-benzoquinone to release allyl acetate and regenerate (bipyrimidine)Pd(OAc) 2 . No KIE is observed for the competition experiment between allylbenzene-d 0 and allylbenzene-d 5 (CD 2 =CDCD 2 C 6 H 5 ), suggesting that allylic C-H activation is not rate-determining. Catalytic allylic acetoxylations of other terminal olefins as well as cyclohexene were also effected by (bipyrimidine)Pd(OAc) 2 . Résumé : On a observé que plusieurs ligands apparentés à la pyridine améliorent l'oxydation allylique de l'allylbenzène en acétate de cinnamyle par la p-benzoquinone dans l'acide acétique et catalysée par le Pd(OAc) 2 . On a utilisé le meilleur ligand étudié, la bipyrimidine, pour identifier le précurseur du catalyseur pour ce système, le (bipyrimidine)Pd(OAc) 2 , qui a été complètement caractérisé. Des études mécanistiques suggèrent que la réaction se produit par le biais d'une réaction de dismutation du (bipyrimidine)Pd(OAc) 2 qui conduit à la formation d'un dimère à pont bipyrimidine qui réagit avec l'oléfine pour conduire à un adduit Pd(II)-oléfine, le tout suivi de l'activation du C-H allylique conduisant à la formation de l'espèce (η 3 -allyl)Pd(II). L'intermédiaire (η 3 -allyl)Pd(II) subit une attaque réversible par l'ion acétate qui génère un adduit Pd°-(acétate d'allyle) qui réagit subséquemment avec la p-benzoquinone pour libérer l'acétate d'allyle et régénérer le (bipyrimidine)Pd(OAc) 2 . On n'observe aucun effet isotopique cinétique pour l'expérience de compétition entre l'allylbenzène-d 0 et l'allylbenzène-d 5 (CD 2 =CDCD 2 C 6 H 5 ); ce résultat suggère que l'activation allylique n'est pas l'étape cinétiquement déterminante. Les acétoxylations allyliques catalytiques du cyclohexène et d'autres oléfines terminales sont aussi affectées par le (bipyrimidine)Pd(OAc) 2 . Mots-clés : oléfine, catalyseur de palladium, oxydation de C-H allylique, p-benzoquinone, bipyrimidine. [Traduit par la Rédaction] Lin et al. 271
doi:10.1139/v08-133 fatcat:h2ro3eibpvf2lmzr2nodi4s5hy