Poliacrilamida impregnada com PdCl2: preparo, caracterização e aplicação catalítica na reação de Suzuki-Miyaura

Abstract

Os acoplamentos cruzados de Suzuki-Miyaura são de extrema importância devido a sua aplicabilidade industrial, especialmente, na indústria farmacêutica. Para aumentar o escopo da referida reação, produziu-se um novo catalisador impregnando PdCl2 em poliacrilamida (PAAM). Assim, o precursor catalítico Pd/PAAM foi caracterizado através de microscopia eletrônica de varredura (MEV-EDS), espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR). O sistema catalítico para a reação de Suzuki-Miyaura foi otimizado em condições ambientalmente amigáveis, pois é livre de fosfina, utiliza etanol como solvente e baixa quantidade de paládio (120 mg; 0,3 mol%) a uma temperatura de 100 ºC e K2CO3 como base. O catalisador Pd/PAAM mostrou-se eficiente para iodetos de arila com rendimentos na ordem de 99%, para brometos de arila os resultados foram de 98% e para cloretos de arila os rendimentos obtidos foram de 45%, tolerando diversos grupos substituintes no anel aromático. Também verificou-se o reuso do Pd/PAAM constatando-se atividade catalítica até o quinto reciclo (seis reações consecutivas), para a reação de acoplamento entre o ácido fenilborônico com 4-iodoanilina, utilizando etanol como solvente e K2CO3 como base, sendo a mesma reduzida gradativamente por lixiviação do metal. O rendimento final obtido após cinco reciclos foi de 45%. O precursor catalítico Pd/PAAM mostra-se uma alternativa de baixo custo, eficiente e isento de ligantes auxiliares tóxicos. Enfim, o novo sistema catalítico Pd/PAAM desenvolvido para reações de acoplamento cruzado C-C de Suzuki-Miyaura, além de eficiente, apresentou benefícios interessantes como baixo custo e menor impacto ambiental.

Suzuki-Miyaura cross-coupling are extremely important because of this several applications such as, especially in the pharmaceutical industry. To increase the scope of that reaction produced a new catalyst PdCl2 impregnating polyacrylamide (PAAM). Thus, the catalyst precursor Pd/PAAM was characterized by scanning electron microscopy (SEM-EDS), optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-OES) and infrared spectroscopy Fourier transform (FT-IR). The catalyst system for Suzuki-Miyaura reaction was optimized in environmentally friendly conditions, i.e., it is free from phosphine, uses ethanol as solvent and the low amount of palladium (120 mg, 0,3 mol%) at a temperature of 100 °C and K2CO3 as a base. The Pd / PAAM was efficient for halide aryl with yields in the order of 99%, to bromides aryl results were 98% and aryl chlorides the yields obtained were 45%, tolerating different substituent groups on the ring aromatic. Moreover the reuse of Pd / PAAM was also evaluated catalytic activity until the fifth recycle (six consecutive reactions) to the coupling reaction between phenylboronic acid and 4-iodoaniline using ethanol as solvent and K2CO3 as base, being the same gradually reduced by leaching metal. The final yield obtained after five recycles was 45%. The catalyst precursor Pd / PAAM shows an alternative low-cost, efficient and free from toxic auxiliary ligands. Finally the new catalytic system Pd/PAAM developed for cross-coupling reactions of Suzuki-Miyaura C-C, besides efficiently present edinteresting benefits such aslow cost and reduced environmental impact.