Ultra-fast Cu-based [A.sup.3]-coupling catalysts: faceted [Cu.sub.2]O microcrystals as efficient catalyst-delivery systems in batch and flow conditions.

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Date: Mar. 2022
From: Canadian Journal of Chemistry(Vol. 100, Issue 3)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 4,862 words
Lexile Measure: 1710L

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Abstract :

Cu(I) catalysts were studied for the synthesis of a propargylamine via [A.sup.3]-coupling of aldehyde, amine, and alkyne, under solvent-free and low loading conditions, using batch microwave or flow thermal heating. We explored ultra-low loading conditions with Cu(I) salts as fast and active catalysts featuring turnover frequencies (TOFs) above [10.sup.-5] [h.sup.-1]. Well-defined octahedral and cubic [Cu.sub.2]O microcrystals were also successfully applied and compared with this reaction. Both types of microcrystals exhibited excellent catalytic activities within minutes, via in situ generation of low dose of Cu(I) ions within the reaction medium, to achieve TON beyond 2000 and recycling up to 10 times in a flow reactor. The study of the catalytic system demonstrated that the activity was surface-structure dependent and allowed for the design of low Cu contamination [A.sup.3]-coupling systems, affording a product at the decigram scale, with Cu contamination below FDA recommendations for drug synthesis, without the need for a purification procedure. Key words: copper oxide, flow chemistry, A3-coupling, propargylamine, microwave, low loading. Nous avons etudie des catalyseurs a base de Cu(I) pour la synthese d'une propargylamine par couplage d'un aldehyde, d'une amine et d'un alcyne ([A.sup.3]) dans des conditions sans solvant et a faible charge catalytique, en utilisant un chauffage par micro-ondes ou un chauffage thermique en flux continu. Nous avons explore des conditions de charges tres faibles en sels de Cu(I), utilises comme catalyseurs rapides et tres actifs, avec des frequences de cycle catalytique depassant les [10.sup.-5] [h.sup.-1]. Nous avons egalement applique des microcristaux octaedriques et cubiques bien dermis de [Cu.sub.2]O a cette reaction a titre de comparaison. Les deux types de microcristaux ont presente d'excellentes activites catalytiques en quelques minutes, attribuables a une generation in situ d'une faible quantite d'ions de Cu(I) dans le milieu reactionnel, permettant d'atteindre plus de 2000 cycles catalytiques et de recycler le catalyseur jusqu'a 10 fois dans un reacteur a flux continu. L'etude du systeme catalytique a permis de montrer que l'activite etait dependante de la structure de surface et de concevoir des systemes de couplage [A.sup.3] a faible contamination par le Cu, generant un produit a l'echelle du decigramme dont la concentration de Cu residuel est inferieure aux normes de la FDA recommandees pour la synthese de medicaments, et ce, sans qu'il soit necessaire d'appliquer une procedure de purification. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: oxyde de cuivre, chimie en flux continu, couplage [A.sup.3], propargylamine, micro-ondes, faible charge.

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Gale Document Number: GALE|A697673609