Механизмы реакций перекрестного сцепления Suzuki

Реакции перекрестного сопряжения, и в частности реакция Судзуки, являются одними из широко используемых синтетических методов для создания новых связей C-C с образованием более сложных молекул из более мелких молекул.  В реакции Судзуки, или реакции Судзуки-Мияуры, органоорганическое соединение и галогенорганический соединение соединяются в присутствии основания с использованием комплекса палладия в качестве катализатора. Реакция используется в фармацевтической промышленности для связывания, например, ароматических кольцевых структур с целью создания более сложных промежуточных соединений, используемых в синтезе АФИ. Родственные реакции сопряжения включают реакцию Негиси и Хека, которые также используют комплексы переходных металлов в качестве катализаторов в реакциях с перекрестным сцеплением.  Реакция Негиши связывает органогалиды с органоцинковыми соединениями с образованием связей C-C, в то время как в реакции Хека используется палладиевый катализатор для соединения ненасыщенного галогенида с алкеном, образуя замещенный алкен. 

Существует ряд других реакций, которые образуют связи C-C в продуктах с перекрестным сцеплением.  В связке Кумады-Корриу реагент Гриньяра и органический галогенид соединяются с помощью палладия или никеля. В реакции Sonogashira используется палладиевый катализатор и медный сокатализатор для перекрестного соединения алкина и арильного или винилгалогенида.  

Как правило, обычно используемые реакции перекрестного сопряжения могут быть классифицированы как катализируемые или некатализируемые.  В катализируемых реакциях перекрестного связывания обычно используется переходный металл, такой как палладий, цинк, никель, в комплексе с различными лигандами. Реакция Гриньяра является примером некатализируемого синтеза с образованием связи C-C.

Катализируемые реакции перекрестного связывания включают:

• Судзуки-Мияура – Пары борных кислот, сложных эфиров бора, борана с алкильными или арилгалогенидами
• Negishi – Соединяет органоорганические соединения с органогалидами
• Черт возьми – соединяет ненасыщенные галогениды с алкеном
• Кумада-Корриу – Парит реагент Гриньяра с органогалидами
• Стилле – связывает органические галогениды с оловоорганическими соединениями 
• Соногасира – Соединяет концевой алкин и арил или винилгалогенид.
• Hayashi-Miyaura - пары бис(пинаколато)диборон (B2pin2) с арилгалогенидами и винилгалогенидами

В реакции Судзуки или Судзуки-Мияура органоборовая кислота и галогенорганический элемент скрепляются с использованием комплекса палладия в качестве катализатора в присутствии основания. Реакция используется в фармацевтической промышленности для связывания, например, ароматических кольцевых структур с целью создания более сложных промежуточных соединений, используемых в синтезе АФИ.

Существует три основных процесса, которые происходят в реакции сопряжения Судзуки. На первой стадии промежуточное соединение Pd(II) получают путем окислительного присоединения комплекса Pd(0) арилгалогенидным видом. Затем, в присутствии основания, органоборановое соединение вступает в реакцию с промежуточным соединением Pd(II) и образует второй промежуточный комплекс путем трансметаллизации. Наконец, продукт формируется путем восстановительного элиминирования, и исходный комплекс Pd(0) восстанавливается. 

Реакции перекрестного связывания являются одним из наиболее широко используемых методов для достижения связывания C-C, а также образования связей C-H, C-N, C-O и т. д.  По этой причине реакции перекрестного связывания важны в фармацевтике, полимерах и природном синтезе. В случае широко адаптированной реакции Судзуки этот метод синтеза имеет множество преимуществ:

• Мягкие условия реакции с хорошими выходами
• Устойчив в воздухе и воде
• Низкая токсичность; поддерживает зеленую химию
• Полезно с широким спектром функциональных групп
• Высокая реакционная стереоселективность
• Может быть легко использован в телескопических реакциях 
• Широкий выбор доступных органоорганических соединений
• Комплексы палладия доступны с набором лигандов 

Реакция Heck важна и в коммерческих приложениях. Например, фармацевтические препараты монтелукаст (астма), напроксен (НПВП), элетриптан (мигрень) и рилпивирин (ВИЧ) использовали реакции Хека в своем синтезе. Реакции Соногашира использовались при синтезе тербинафина (фунгицида). Реакция Негиши обычно не используется для крупномасштабного синтеза из-за токсичности, связанной со станнанами и чувствительностью к воде/кислороду, но она оказалась очень полезной при синтезе природных продуктов. 

Одной из причин постоянно расширяющейся сферы применения сопряжения Судзуки и связанных с ним реакций является расширение исследований, разработок и доступности новых органоорганических соединений и каталитических комплексов переходных металлов. Вибрационные технологии in situ предоставляют важную информацию о синтезе этих реагентов и катализаторов в отношении активности и структуры, например, о том, как связаны лиганды. Кроме того, промежуточные продукты, образующиеся в ходе реакций связывания, наблюдаются и идентифицируются с помощью колебательной спектроскопии in-situ. При разработке и масштабировании химических процессов исследование влияния переменных реакции, таких как температура, скорость дозирования и перемешивание, на реакции сопряжения приводит к оптимизации синтеза.

По этим причинам ReactIR и вибрационная спектроскопия in-situ ReactRaman являются ценными инструментами в изучении реакции Судзуки и связанных с ней реакций связи. Кроме того, для обеспечения безопасности процесса и поддержки исследований влияния переменных реакции EasyMax и EasyMax HFCal играют важную роль в количественной оценке кинетики и термодинамики реакций. В ситуациях, когда реакционные пробы требуются для автономного тестирования, EasySampler обеспечивает автоматическое удаление и разбавление пробы без присмотра, не нарушая реакцию.

Просматривайте электронную демонстрацию в реальном времени из рабочего или домашнего офиса в удобное для вас время.