Synlett 2012(5): 685-698  
DOI: 10.1055/s-0031-1290350
ACCOUNT
© Georg Thieme Verlag Stuttgart ˙ New York

Molybdenum Hexacarbonyl Mediated CO Gas-Free Carbonylative Reactions

Luke R. Odell*, Francesco Russo, Mats Larhed*
Department of Medicinal Chemistry, Organic Pharmaceutical Chemistry, BMC, Uppsala University, Box 574, SE-75123 Uppsala, Sweden
Fax: +46184714474; e-Mail: luke.odell@orgfarm.uu.se; e-Mail: mats.larhed@orgfarm.uu.se;
Further Information

Publication History

Received 31 August 2011
Publication Date:
10 February 2012 (eFirst)

Abstract

This Account summarizes predominately our own experiences in developing microwave-heated palladium-catalyzed Mo(CO)6-mediated gas-free carbonylative reactions, although contributions from other groups, including non-palladium-catalyzed examples, have also been covered. Presented reactions include amino-, amido-, and alkoxycarbonylations as well as carbonylative cyclizations and carbonylative cross-couplings, using Mo(CO)6 as a solid source of CO. The methodology was developed mainly for rapid small-scale applications, avoiding the problematic use of gaseous CO in a standard laboratory. In most cases, the reported Mo(CO)6-mediated carbonylations were conducted in sealed vessels and with reaction times of less than 1 hour. The Account also highlights relevant applications in medicinal and high-speed chemistry.

1 Introduction

2 Mo(CO)6-Promoted Carbonylations - The Beginning

3 Aminocarbonylations

4 Amidocarbonylations

5 Alkoxy- and Hydroxycarbonylations

6 Carbonylative Ring Closing of Aryl Halides

7 Carbonylative Cross-Couplings

8 Palladium-Free Mo(CO)6-Promoted Carbonylations

9 Summary and Outlook

    References

  • 1a Schoenberg A. Bartoletti I. Heck RF. J. Org. Chem.  1974,  39:  3318 
  • 1b Schoenberg A. Heck RF. J. Org. Chem.  1974,  39:  3327 
  • 2a Beller M. Cornils B. Frohning CD. Kohlpaintner CW. J. Mol. Catal. A: Chem.  1995,  104:  17 
  • 2b Skolda-Foldes R. Kollar L. Curr. Org. Chem.  2002,  6:  1097 
  • 2c Barnard CFJ. Organometallics  2008,  27:  5402 
  • 2d Modern Carbonylation Methods   Kollár L. Wiley-VCH; Weinheim: 2008. 
  • 2e Brennführer A. Neumann H. Beller M. Angew. Chem. Int. Ed.  2009,  48:  4114 
  • 2f Grigg R. Mutton SP. Tetrahedron  2010,  66:  5515 
  • 2g Wu X.-F. Neumann H. Beller M. Chem. Soc. Rev.  2011,  40:  4986 
  • 4a Morimoto T. Kakiuchi K. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  5580 
  • 4b Hermange P. Gøgsig TM. Lindhardt AT. Taaning RH. Skrydstrup T. Org. Lett.  2011,  13:  2444 
  • 4c Hermange P. Lindhardt AT. Taaning RH. Bjerglund K. Lupp D. Skrydstrup T. J. Am. Chem. Soc.  2011,  133:  6061 
  • 5 Grushin VV. Alper H. Organometallics  1993,  12:  3846 
  • 6a Hosoi K. Nozaki K. Hiyama T. Org. Lett.  2002,  4:  2849 
  • 6b Wan Y. Alterman M. Larhed M. Hallberg A. J. Org. Chem.  2002,  67:  6232 
  • 6c Wan Y. Alterman M. Larhed M. Hallberg A. J. Comb. Chem.  2003,  5:  82 
  • 6d Schareina T. Zapf A. Cotté A. Gotta M. Beller M. Adv. Synth. Catal.  2010,  352:  1205 
  • 6e Sawant DN. Wagh YS. Bhatte KD. Bhanage BM. J. Org. Chem.  2011,  76:  5489 
  • 7a Morimoto T. Fuji K. Tsutsumi K. Kakiuchi K. J. Am. Chem. Soc.  2002,  124:  3806 
  • 7b Shibata T. Toshida N. Takagi K. J. Org. Chem.  2002,  67:  7446 
  • 7c Shibata T. Toshida N. Takagi K. Org. Lett.  2002,  4:  1619 
  • 8 Rao MLN. Venkatesh V. Dasgupta P. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  4975 
  • 9 Caldirola P. Chowdhury R. Johansson AM. Hacksell U. Organometallics  1995,  14:  3897 
  • 10a Strauss C. Trainor R. Aust. J. Chem.  1995,  48:  1665 
  • 10b Ersmark K. Larhed M. Wannberg J. Curr. Opin. Drug Disc.  2004,  7:  417 
  • 10c Kappe CO. Angew. Chem. Int. Ed.  2004,  43:  6250 
  • 10d Larhed M. Wannberg J. Hallberg A. QSAR Comb. Sci.  2007,  26:  51 
  • 11a Trost BM. Hachiya I. J. Am. Chem. Soc.  1998,  120:  1104 
  • 11b Trost BM. Hildbrand S. Dogra K. J. Am. Chem. Soc.  1999,  121:  10416 
  • 11c Glorius F. Pfaltz A. Org. Lett.  1999,  1:  141 
  • 12a Belda O. Kaiser N.-F. Bremberg U. Larhed M. Hallberg A. Moberg C. J. Org. Chem.  2000,  65:  5868 
  • 12b Kaiser N.-FK. Bremberg U. Larhed M. Moberg C. Hallberg A. Angew. Chem. Int. Ed.  2000,  39:  3595 
  • 13 Armarego WLF. Perrin DD. Purifications of Laboratory Chemicals   Butterworth-Heinemann; Oxford: 1997. 
  • 14 Kaiser NFK. Hallberg A. Larhed M. J. Comb. Chem.  2002,  4:  109 
  • 15 Herrmann WA. Brossmer C. Reisinger C.-P. Riermeier TH. Öfele K. Beller M. Chem. Eur. J.  1997,  3:  1357 
  • 16 Wannberg J. Larhed M. J. Org. Chem.  2003,  68:  5750 
  • 17 Yamazaki K. Kondo Y. J. Comb. Chem.  2004,  6:  121 
  • 18 Wannberg J. Dallinger D. Kappe CO. Larhed M. J. Comb. Chem.  2005,  7:  574 
  • 19 Netherton MR. Fu GC. Org. Lett.  2001,  3:  4295 
  • 20 Glasnov TN. Stadlbauer W. Kappe CO. J. Org. Chem.  2005,  70:  3864 
  • 21a Nöteberg D. Schaal W. Hamelink E. Vrang L. Larhed M. J. Comb. Chem.  2003,  5:  456 
  • 21b Wannberg J. Ersmark K. Larhed M. Top. Curr. Chem.  2006,  266:  167 
  • 22 Wannberg J. Kaiser N.-FK. Vrang L. Samuelsson B. Larhed M. Hallberg A. J. Comb. Chem.  2005,  7:  611 
  • 23 Lagerlund O. Larhed M. J. Comb. Chem.  2006,  8:  4 
  • 24 Wu X. Larhed M. Org. Lett.  2005,  7:  3327 
  • 25 Wu X. Ekegren JK. Larhed M. Organometallics  2006,  25:  1434 
  • 26 Gold H. Ax A. Vrang L. Samuelsson B. Karlén A. Hallberg A. Larhed M. Tetrahedron  2006,  62:  4671 
  • 27 Wu X. Wannberg J. Larhed M. Tetrahedron  2006,  62:  4665 
  • 28 Marradi M. Synlett  2005,  1195 ; and references therein
  • 29 Iizuka M. Kondo Y. Chem. Commun.  2006,  1739 
  • 30 Letavic MA. Ly KS. Tetrahedron Lett.  2007,  48:  2339 
  • 31 Begouin A. Queiroz M.-JRP. Eur. J. Org. Chem.  2009,  2820 
  • 32 Odell LR. Sävmarker J. Larhed M. Tetrahedron Lett.  2008,  49:  6115 
  • 33 Lagerlund O. Mantel MLH. Larhed M. Tetrahedron  2009,  65:  7646 
  • 34 Wieckowska A. Fransson R. Odell LR. Larhed M.
    J. Org. Chem.  2011,  76:  978 
  • 35 Herrero MA. Wannberg J. Larhed M. Synlett  2004,  2335 
  • 36a Wan Y. Wallinder C. Plouffe B. Beaudry H. Mahalingam AK. Wu X. Johansson B. Holm M. Botoros M. Karlén A. Pettersson A. Nyberg F. Fändriks L. Gallo-Payet N. Hallberg A. Alterman M. J. Med. Chem.  2004,  47:  5995 
  • 36b Rönn R. Sabnis YA. Gossas T. Akerblom E. Helena Danielson U. Hallberg A. Johansson A. Bioorg. Med. Chem.  2006,  14:  544 
  • 37 Wu X. Rönn R. Gossas T. Larhed M. J. Org. Chem.  2005,  70:  3094 
  • 38 Rönn R. Lampa A. Peterson SD. Gossas T. Akerblom E. Danielson UH. Karlén A. Sandström A. Bioorg. Med. Chem.  2008,  16:  2955 
  • 39 Liptrot D. Alcaraz L. Roberts B. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  5341 
  • 40 Liptrot D. Alcaraz L. Roberts B. Adv. Synth. Catal.  2010,  352:  2183 
  • 41 Georgsson J. Hallberg A. Larhed M. J. Comb. Chem.  2003,  5:  350 
  • 42 Georgsson J. Sköld C. Plouffe B. Lindeberg G. Botros M. Larhed M. Nyberg F. Gallo-Payet N. Gogoll A. Karlén A. Hallberg A. J. Med. Chem.  2005,  48:  6620 
  • 43 Gising, J.; Nilsson, M. T.; Odell, L. R.; Yahiaoui, S.; Lindh, M.; Iyer, H.; Srinivasa, B. R.; Larhed, M.; Mowbray, S. L.; Karlén, A. submitted
  • 44 Odell LR. Nilsson MT. Gising J. Lagerlund O. Muthas D. Nordqvist A. Karlén A. Larhed M. Bioorg. Med. Chem. Lett.  2009,  19:  4790 
  • 45 Lesma G. Sacchetti A. Silvani A. Synthesis  2006,  594 
  • 46 Wu X. Nilsson P. Larhed M. J. Org. Chem.  2005,  70:  346 
  • 47 Gagnier SV. Larock RC. J. Am. Chem. Soc.  2003,  125:  4804 
  • 48 Cabri W. Candiani I. Bedeschi A. Santi R. J. Org. Chem.  1992,  57:  3558 
  • 49 Cao H. Xiao W.-J. Can. J. Chem.  2005,  83:  826 
  • 50 Chen J.-R. Liao J. Xiao W.-J. Can. J. Chem.  2010,  88:  331 
  • 51 Lindh J. Fardost A. Almeida M. Nilsson P. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  2470 
  • 52 Sävmarker J. Lindh J. Nilsson P. Tetrahedron Lett.  2010,  51:  6886 
  • 53 Jafarpour F. Rashidi-Ranjbar P. Kashani AO. Eur. J. Org. Chem.  2011,  2128 
  • 54a Karpov AS. Merkul E. Rominger F. Müller TJJ. Angew. Chem. Int. Ed.  2005,  44:  6951 
  • 54b Mohamed Ahmed MS. Kobayashi K. Mori A. Org. Lett.  2005,  7:  4487 
  • 55 Iizuka M. Kondo Y. Eur. J. Org. Chem.  2007,  5180 
  • 56 Stonehouse JP. Chekmarev DS. Ivanova NV. Lang S. Pairaudeau G. Smith N. Stocks MJ. Sviridov SI. Utkina LM. Synlett  2008,  100 
  • 57 Imbeaux M. Mestdagh H. Moughamir K. Rolando C. J. Chem. Soc., Chem. Commun.  1992,  1678 
  • 58 Yu C.-M. Hong Y.-T. Lee J.-H. J. Org. Chem.  2004,  69:  8506 
  • 59 Roberts B. Liptrot D. Alcaraz L. Luker T. Stocks MJ. Org. Lett.  2010,  12:  4280 
  • 60 Ren W. Yamane M. J. Org. Chem.  2010,  75:  3017 
  • 61 Ren W. Yamane M. J. Org. Chem.  2010,  75:  8410 
  • 62 Ren W. Emi A. Yamane M. Synthesis  2011,  2303 
3

For a more detailed discussion on the reaction mechanism, see references 2c-f and the articles cited therein.