Condensare Suzuki

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Condensarea Suzuki-Miyaura , sau mai simplu reacția Suzuki , este reacția organică a unui acid aril-boronic cu o halogenură de arii printr-un complex de paladiu (0). Reacția este utilizată pe scară largă pentru formarea de legături selective CC, între două inele aromatice . A fost publicat pentru prima dată în 1979 de japonezii Akira Suzuki și Norio Miyaura [1] [2] . S-a descoperit că aceeași metodologie este o reacție generală pentru o mare varietate de reacții la formarea legăturilor CC selective, cum ar fi organomagneziu, -zinc, -silicon, -tin.

Ciclul catalitic

Reacția de condensare încrucișată a compușilor organoboron urmează un ciclu catalitic similar cu cel al altor reactanți metalici principali, care implică (a) adăugarea de oxidare a halogenuri organice sau alte electrofili pentru a da un complex de paladiu (II) R1 -Pd-X; (b) transmetalare între R1 -Pd-X și R2-B (OH) 2 cu ajutorul unei baze ; și (c) eliminarea reductivă a R1-R2 pentru a regenera paladiu (0) complex [3] .

Ciclul catalitic al reacției Suzuki.GIF

Procesul de transmetalizare

Deși cele două etape ale adăugării oxidative și ale eliminării reductive sunt înțelese în mod rezonabil, se știe puțin despre procesul de transmetalare . Pe baza informațiilor disponibile, se crede că există mai multe procese implicate în transferul grupării organice în R1-X -Pd complex. Adăugarea de hidroxid de sodiu sau alte baze provoacă o accelerare considerabilă a transmetalarea dintre R1 -Pd-X și alkylborates sau acizi organoboronic care este destul de diferit de efectul în reacțiile relative ale altor organometale [4] [5] [6] [7] . Cuaternizarea atomului de bor cu un încărcat negativ de bază crește nucleofilicitatea grupării organice pe atomul de bor datorită alchilarea R1 -Pd-X. Un anion hidroxilborat R 2 B (OH) 3 - , care este prezent în echilibru cu acidul boronic liber, ar putea alchila R 1 -Pd-X.

Tansmetallation of suzuki.GIF

Un procedeu alternativ este transmetalarea pe alcoxi-, hidroxi-, acetoxi- sau acetylacetoxy-paladiu (II) format in situ prin schimburile de liganzi între R1 -Pd-X și o bază (RO -). Astfel de complexe RO-Pd (II) sub transmetalare prin acid boronic fără ajutorul bazei .

Transmetalare în complexul Pd - OR generat in situ prin adăugare oxidativă

Complexele metoxi- [8] , hidroxi- și acetoxi-paladiu (II) [9] , sintetizate prin schimburi de liganzi între R1-Pd-X și o bază , reacționează cu acizi arilboronici pentru a da produsele de cuplare corespunzătoare. Procesele catalitice care implică adăugarea oxidativă a complexelor ArB (OH) 2 la Pd (0) au fost raportate ca un mecanism de homocondensare a acizilor arilbononici [10] .

Adăugarea oxidativă a legăturii C - B pe complexul Pd (0) .png

Deși acest proces este foarte frecvent în plus și reacțiile de cuplare ale compușilor organomercurici și organotinici, nu au fost raportate încă informații relevante pentru compușii organoboroni.

Condiții de reacție

Reacția poate fi efectuată folosind diferiți catalizatori, baze , solvenți , iar combinațiile lor afectează semnificativ randamentele și selectivitatea produselor.

Catalizatori

Pd (PPh 3 ) 4 este cel mai comun catalizator, care poate fi produs și in situ din săruri de Pd (II), de exemplu acetat de paladiu și trifenilfosfină liberă.

Efectele apei

Reacția de condensare încrucișată a compușilor organoboroni cu halogenuri organice necesită prezența unei baze încărcate negativ, cum ar fi o soluție apoasă de carbonat de sodiu sau potasiu, fosfat sau hidroxid. Deși bazele anorganice anhidre pot media reacția ca o suspensie în solvenți organici, prezența apei sau utilizarea bazelor anorganice hidratate sunt preferabile, deoarece reacția este accelerată în prezența apei . Rezultatul studiilor cinetice privind reacțiile de cuplare a acidului arilboronic cu bromoaren pentru sinteza medicamentului Losartan arată că stoichiometria totală necesită 2 echivalenți de apă și 2 echivalenți de K 2 CO 3 [11] . Reacția necesită un echivalent de apă și un echivalent de K 2 CO 3 pentru formarea KArB (OH) 3 ; și întrucât reacția de cuplare produce B (OH) 3 , celălalt echivalent de apă și carbonat este utilizat pentru a neutraliza acidul boric.

Stoichiometria apei și a bazelor.GIF

Efectele bazei

Deși Na2 CO3 este o bază slabă este eficient pentru un grup mare de reacții de cuplare ale acizilor arilboronici, dar nu este potrivit pentru reactanti cu piedicilor sterici , cum ar fi diverse orto substituenți. Transmetalare implică deplasarea nucleofilică R1 -Pd-X cu ArB (OH) 3 M, producând R1 -Pd-R2, B (OH) 3 și MX. Reacția poate fi accelerată cu un contraion (M + ) având o constantă de stabilitate ridicată pentru ionul de halogenură părăsit (Ag + > Tl + »Ba + > Cs + > K + ). Mai mult, având în vedere că o concentrație a anionului hidroxibat, care există într-o soluție alcalină în echilibru cu acidul boronic liber, crește odată cu creșterea rezistenței bazice (OH - > MPO 4 - > MCO 3 - > HCO 3 - ), aceasta este o factor care îi influențează cinetica . Bazele foarte ușoare, cum ar fi sărurile de fluor (CsF, Bu 4 NF sau Bu 4 NHF 2 pentru 2-3 echivalenți) sunt utilizate pentru reacții sensibile la prezența bazelor [12] . Deși reacția este lentă cu halogenuri sau acizi boronici împiedicați steric, o gamă largă de grupe funcționale poate fi tolerată.

Efectele substituenților

Substituenții de electroni atrăgând ( de exemplu CO , -COOH , -COR , -NO2 , -CN etc.) conjugat la poziția de atac a halogenurii de arii sunt considerate activatori ai reacției deoarece contribuie, datorită efectului de rezonanță, pentru scade densitatea sarcinii favorizând atacul nucleofil în procesul de transmetalare; după cum se poate observa din formele de rezonanță .

Efect de rezonanță a reacției Suzuki.GIF

Sarcinile pozitive, sau carbonii parțial pozitivi datorită efectului rezonanței , în inelul aromatic din vecinătatea carbonului halo-substituit acționează în mod similar, dar de data aceasta datorită unui efect inductiv [13] . Aceste efecte sunt prezentate în figura următoare.

Efectul inductiv al reacției de încărcare pozitivă suzuki.GIF

Efecte colaterale

Principalele reacții și mecanismele acestora sunt prezentate mai jos în figură. Metateza R-Pd-X la R 1 M și MX produce ambii dimeri atunci când etapa de transmetalare este relativ lentă datorită nucleofilicității reduse a reactivului organometalic.

Homocondensare în reacțiile de paladiu catalizate GIF

Participarea liganzilor arilfosfinici

Trifenil fosfine sunt excelente liganzi pentru stabilizarea speciilor de paladiu; în ciuda acestui fapt, poate apărea o reacție secundară nedorită a schimbului de arii-arii între arii-paladiu și arii-fosfină. Un produs de cuplare fenil este un produs secundar important pentru halogenurile bogate în electroni, în timp ce este obținut în cantități foarte mici cu halogenuri cu deficit de electroni. Transmetalarea este încetinită în halogenurile bogate în electroni, dar bazele puternice o pot accelera suficient, lăsând schimbul arii-arii neschimbat. Deoarece viteza de transmetalare R1 -Pd-X este în ordinea X = CI> Br> I [14], alegerea aloarene servește , de asemenea , pentru a minimiza această reacție colaterale.

Participarea liganzilor arilfosfinici.GIF

Homocondensare indusă de oxigen

În multe cazuri a fost raportat un grad mare de omocondensare. În aceste cazuri este necesar să se ia în considerare cu atenție oxigenul (a se vedea diagrama de mai jos). Când amestecul de reacție este expus la aer, acizii arilboronici pot produce cu ușurință produse de omocondensare. Reacția este lentă în condiții neutre, dar foarte rapidă în prezența bazelor apoase.

Omocondensarea indusă de oxigen a acizilor arilboronici.GIF

Dehalogenare

Reacțiile de cuplare duc adesea la deshalogenarea halogenurilor organice (RX → RH), în special atunci când alcoolii sunt folosiți ca solvent. Dimetilformamidei i se poate atribui și rolul de donator de hidrură în prezența bazei.

Dehalogenare.GIF

Notă

  1. ^ Miyaura, N. și colab. Tetraedru Lett. 1979 , 3437.
  2. ^ Miyaura, N.; Suzuki, A. Chem. Comun. 1979 , 866.
  3. ^ Suzuki A. în Reacții de cuplare încrucișată catalizate prin metale (Eds.: F. Diederich, PJ Stang), Wiley-VCH, Weinheim 1998 , p.49-97.
  4. ^ Kotha, S.; Lahiri, K.; Kashinath, D. Thetrahedron 2002 , 58, 9633-9695.
  5. ^ Miyaura N. în Advances in Metal-Organic Chemistry (Ed.: LS Liebeskind), vol. 6 , JAL Press Stamdford, 1998 , p.187-243.
  6. ^ Buchwald, SL; Fox, JM; The Strem Chemker 2000 , 18, 1-12.
  7. ^ Littke, AF; Fu, GC Angew. Chem. Ed. Int. 2002 , 41, 4544-4568.
  8. ^ Miyaura, N.; Yamada, K.; Suginome, H; Suzuki, A. J. Am. Chem. Soc. 1985 , 107.972-980.
  9. ^ Ishiyama, T.; Murta, M; Miyaura N. J. Org. Chem. 1995 , 60, 7508-7510.
  10. ^ Moreno-Manas, M; Perez, M.; Pleixats R. J. Org. Chem. 1996 , 61, 2346-2351.
  11. ^ Smith, GB; Dezeny, GC; Hughes, DL; Rege, AO; Verhoeven TR J. Org. Chem. 1994 , 59 , 8151-8156.
  12. ^ Wright, SW; Hageman, DL; McClure, LD J. Org. Chem. 1994 , 59 , 6095-6097.
  13. ^ Franceschin M.; Frasca S.; Alvino A.; Alb. A. Lett. Org. Chem. 2007 , 4 , 86-91.
  14. ^ Casado, AL; Espinet, P. J. Am. Chem. Soc. 1998 , 120 , 8978-8985.

Elemente conexe

Alte proiecte

Controlul autorității GND ( DE ) 4538754-0
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Condensation_of_Suzuki&oldid=122327867 ”