[(NHC)<sub>2</sub>Cu]X Complexes as Efficient Catalysts for Azide–Alkyne Click Chemistry at Low Catalyst Loadings

Díez‐González, Silvia; Nolan, Steven P.

doi:10.1002/anie.200803289

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“…The quotation marks on the section title are used to highlight this point. Diéz‐González and Nolan reported that, under neat conditions (i.e., no solvent), a cuprous/N‐heterocyclic carbene (NHC) complex ([ICy) 2 Cu]PF 6 ; Figure ) catalyzed triazole formation between benzyl azide and phenylacetylene in under 5 min (Scheme a) 9. It was an astonishingly fast reaction, which was driven in part by the high exothermicity of CuAAC under neat conditions—without solvent to dissipate the heat, the temperature of the reaction is expected to rise rapidly as the reaction proceeds 10…”

Section: “The Records”mentioning

confidence: 99%

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On the Mechanism of Copper(I)-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition

Zhu

Brassard

Zhang

et al. 2016

The Chemical Record

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The copper(I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) reaction regiospecifically produces 1,4-disubstituted-1,2,3-triazole molecules. This heterocycle formation chemistry has high tolerance to reaction conditions and substrate structures. Therefore, it has been practiced not only within, but also far beyond the area of heterocyclic chemistry. Herein, the mechanistic understanding of CuAAC is summarized, with a particular emphasis on the significance of copper/azide interactions. Our analysis concludes that the formation of the azide/copper(I) acetylide complex in the early stage of the reaction dictates the reaction rate. The subsequent triazole ring-formation step is fast and consequently possibly kinetically invisible. Therefore, structures of substrates and copper catalysts, as well as other reaction variables that are conducive to the formation of the copper/alkyne/azide ternary complex predisposed for cycloaddition would result in highly efficient CuAAC reactions. Specifically, terminal alkynes with relatively low pKa values and an inclination to engage in π-backbonding with copper(I), azides with ancillary copper-binding ligands (aka chelating azides), and copper catalysts that resist aggregation, balance redox activity with Lewis acidity, and allow for dinuclear cooperative catalysis are favored in CuAAC reactions. Brief discussions on the mechanistic aspects of internal alkyne-involved CuAAC reactions are also included, based on the relatively limited data that are available at this point.

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Section: “The Records”mentioning

confidence: 99%

“… a) Proton transfer directly from alkyne to triazolide; b) general base‐catalyzed proton transfer. B=NHC ligand,9 Et 3 N,30 or possibly ascorbate, acetate, and other carboxylates.…”

Section: Mechanismmentioning

confidence: 99%

On the Mechanism of Copper(I)-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition

Zhu

Brassard

Zhang

et al. 2016

The Chemical Record

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“…It is worth to note that, in most cases explored in this work, there was no need of any additional base in the reaction medium as well as of any ligands for the catalytic system. 15,16 The selected benzoheterocyclic alkynes are S-propargyl derivatives of benzimidazole-2-thiol (1a), benzothiazole-2-thiol (1b) and benzoxazole-2-thiol (1c), N-propargyl derivatives of benzimidazole (1d) and phthalimide (1e). N-(3-Azidopropyl-and 4-azidobutyl) phthalimides (2a,b) were chosen as the phthalimide block.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Synthesis of a new class of triazole-linked benzoheterocycles via 1,3-dipolar cycloaddition

Barbosa¹,

Oliveira²

2011

J. Braz. Chem. Soc.

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Uma nova série de derivados 1,2,3,-triazólicos foi sintetizada a partir de ftalimidas e alcinos terminais na presença de quantidade catalítica de CuI. O presente protocolo forneceu 1,2,3-triazóis em moderados a bons rendimentos (44-89%).A new series of 1,2,3-triazole derivatives have been synthesized from phthalimides and terminal alkynes in the presence of a catalytic amount of CuI. The present protocol affords 1,2,3-triazoles in moderate to good yields (44-89%).

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“…Die Protonierung eines sogar noch basischeren Imidazol-2-yliden-Steuerliganden eines einkernigen Kupfer(I)-Komplexes durch Phenylacetylen wurde schon von Díez-Gonzµlez und Nolan beschrieben. [14] [23] Die beiden zentralen Kupfer(I)-Ionen werden von vier Acetylidliganden jeweils s-koordiniert und weisen je 18 VaSchema 2. Protonierung des zweikernigen CuAAC-Katalysatorkomplexes 1 mit EthylpropiolatzuCluster 2.E=CO 2 Et, Xyl = 3,5-Dimethylphenyl.…”

Section: Methodsunclassified

Fluktuierender Kupferacetylid‐Cluster in der CuAAC‐Katalyse

et al. 2015

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Ein molekular definierter Kupferacetylidcluster mit N-heterocyclischen Carben-Steuerliganden (NHC) wurde zum ersten Mal unter sauren Reaktionsbedingungen hergestellt. Dieser Cluster ist der erste molekulare Kupferacetylid-Komplex, der eine hohe Aktivität in der Kupfer-katalysierten AzidAlkin-Cycloaddition aufweist, bei Essigsäurezusatz sogar bei À5 8 8C. [3] und oxidative Kupplungsreaktionen, wie sie von Glaser, [4] Hay, [5] Eglinton [6] sowie von Cadiot und Chodkiewicz entwickelt wurden. [7] Die Forschungsgruppen von Meldal und Sharpless haben die Kupfer-katalysierte Azid-Alkin-Cycloaddition (CuAAC) entdeckt, [8,9] die als eine der wichtigsten Beispiele für KlickReaktionen bekannt wurde,u nd die sowohl in der präpara-tiven organischen Chemie,d er Polymerwissenschaft, der Materialchemie und vor allem in Biokonjugationsreaktionen sehr häufig angewendet wird.[10] Kupferacetylide treten als Intermediate sowohl in Kupfer-vermittelten als auch in Kupfer-katalysierten Umsetzungen von terminalen Alkinen auf.D ie Koordination von mehr als einem Kupfer(I)-Ion an das Acetylid-Anion erhçht die Acidität des terminalen AlkinSubstrats drastisch um etwa zehn Grçßenordnungen. [11,12] Kupfer(I)-Komplexe mit N-heterocyclischen Carbenen als Steuerliganden oder mit Carboxylatliganden sind die nach heutigem Wissensstand aktivsten CuAAC-Katalysatoren. [13][14][15] Die Isolierunge ines molekular definierten und katalytisch aktiven NHC-Kupferacetylid-Komplexes oder -Clusters aus einem Kupfercarboxylat-Vorläufer ist somit ein wichtiges Ziel. In Bezug auf den Mechanismus der CuAACReaktion deuten viele experimentelle Resultate auf die Beteiligung von zwei Kupfer(I)-Ionen im geschwindigkeitsbestimmenden Schritt hin (Schema 1).Das Postulat eines einkernigen Reaktionswegs ist inkompatibel mit den folgenden experimentellen Ergebnissen: 1) einem Geschwindigkeitsgesetz mit einer Abhängigkeit zweiter Ordnung von der Kupfer(I)-Konzentration, [16] 2) einer nur langsamen stçchiometrischen Reaktion eines einkernigen NHC-Kupferacetylid-Komplexes mit einem Organoazid unter Bildung eines dann isolierten Tr iazolidkomplexes, [17] 3) der überlegenen katalytischen Aktivität von Dikupferkomplexen, [13] 4) der entscheidenden katalytischen Rolle von exogenem Kupfersalz bei Verwendung eines einkernigen Kupferacetylids, [18] 5) einer Studie mit Kupferisotopenmarkierung [18] und 6) durch Massenspektrometrie nachgewiesene wichtige Dikupfer-Intermediate. [19] Tr otz dieser experimentellen Daten und theoretischer Erklärungsmodel-le [20,21] zugunsten eines zweikernigen CuAAC-Mechanismus

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