Suzuki mekanismer för korskopplingsreaktioner

Korskopplingsreaktioner, och Suzuki-reaktionen i synnerhet, är bland de allmänt använda syntetiska metoderna för att skapa nya C-C-bindningar för att bilda mer komplexa molekyler från mindre molekyler.  I Suzuki-reaktionen, eller Suzuki-Miyaura-reaktionen, korskopplas en organoborförening och en organohalid i närvaro av en bas med hjälp av ett palladiumkomplex som katalysator. Reaktionen används inom läkemedelsindustrin för att koppla samman till exempel aromatiska ringstrukturer för att skapa mer komplexa intermediära föreningar som används vid API-syntes. Relaterade kopplingsreaktioner inkluderar Negishi och Heck, som också använder övergångsmetallkomplex som katalysatorer i korskopplade reaktioner.  Negishi-reaktionen kopplar organohalider med organiska zinkföreningar för att bilda C-C-bindningar, medan Heck-reaktionen använder en palladiumkatalysator för att koppla en omättad halogenid med en alken, vilket bildar en substituerad alken. 

Det finns ett antal andra reaktioner som bildar C-C-bindningar i korskopplade produkter.  I Kumada-Corriu-koppling kopplas ett Grignard-reagens och en organisk halogenid med hjälp av palladium eller nickel. Sonogashira-reaktionen använder en palladiumkatalysator och en koppar-co-katalysator för att tvärbinda en alkyn och en aryl - eller vinylhalogenid.  

I allmänhet kan vanliga korskopplingsreaktioner klassificeras som antingen katalyserade reaktioner eller icke-katalyserade.  Katalyserade korskopplingsreaktioner använder vanligtvis en övergångsmetall såsom palladium, zink, nickel komplexerat med en mängd olika ligander. Grignard-reaktionen är ett exempel på en icke-katalyserad C-C-bindning som bildar syntes.

Katalyserade korskopplingsreaktioner inkluderar:

• Suzuki–Miyaura – Par borsyror, borestrar, boran med alkyl- eller arylhalogenider
• Negishi – Kopplar ihop organiska zinkföreningar med organochalider
• Heck - Par omättad halogenid med en alken
• Kumada-Corriu – Par Grignard reagens med organohalider
• Stille – Kombinerar ekologiska halogenider med tennorganiska föreningar 
• Sonogashira – Par terminal alkyn och en aryl- eller vinylhalogenid.
• Hayashi-Miyaura - par bis(pinacolato)diboron (B2pin2) med arylhalogenider och vinylhalogenider

I Suzuki - eller Suzuki-Miyaura - reaktionen är en organoboroonsyra och en organohalid korskopplade med hjälp av ett palladiumkomplex som katalysator i närvaro av en bas. Reaktionen används inom läkemedelsindustrin för att koppla samman till exempel aromatiska ringstrukturer för att skapa mer komplexa intermediära föreningar som används vid API-syntes.

Det finns tre grundläggande processer som sker i en Suzuki-kopplingsreaktion. I det första steget bildas en Pd(II)-intermediär förening genom oxidativ tillsats av ett Pd(0)-komplex av en arylhalogenidart. Därefter, i närvaro av en bas, reagerar organoboranföreningen med Pd(II)-intermediären och bildar ett andra intermediärt komplex via transmetallation. Slutligen bildas produkten genom reduktiv eliminering och det ursprungliga Pd(0)-komplexet återupprättas. 

Korskopplingsreaktioner är bland de mest använda metoderna för att uppnå C-C-bindning samt C-H, C-N, C-O, etc bindningsbildning.  Av denna anledning är korskopplingsreaktioner viktiga i farmaceutiska, polymer- och naturliga syntesapplikationer. När det gäller den allmänt anpassade Suzuki-reaktionen finns det många fördelar med denna syntesmetod:

• Milda reaktionsbetingelser med god avkastning
• Stabil i luft och vatten
• Låg toxicitet; Stöder grön kemi
• Användbar med ett brett spektrum av funktionella grupper
• Hög reaktionsstereoselektivitet
• Kan lätt användas i teleskopiska reaktioner 
• Brett utbud av tillgängliga organoborföreningar
• Palladiumkomplex tillgängliga med en rad ligander 

Heck-reaktionen är också viktig i kommersiella tillämpningar. Till exempel använde läkemedlen montelukast (astma), naproxen (NSAID), eletriptan (migrän) och rilpivirin (HIV) alla Heck-reaktioner i sin syntes. Sonogashira-reaktionerna användes i syntesen av terbinafin (fungicid). Negishi-reaktionen används vanligtvis inte för storskalig syntes på grund av toxiciteten förknippad med stannaner och känslighet för vatten/syre, men den har visat sig vara mycket användbar vid syntes av naturliga produkter. 

En del av anledningen till den ständigt ökande omfattningen av Suzuki-koppling och relaterade reaktioner är den växande forskningen, utvecklingen och tillgängligheten av nya organoborföreningar och övergångsmetallkatalysatorkomplex. In situ vibrational ger viktig information i syntesen av dessa reagenser och katalysatorer med avseende på aktivitet och struktur, såsom hur ligander är bundna. Dessutom observeras och identifieras intermediärer som bildas under kopplingsreaktioner genom in-situ vibrationsspektroskopi. Inom kemisk processutveckling och uppskalning leder undersökning av effekten av reaktionsvariabler som temperatur, doseringshastighet och omrörning på kopplingsreaktioner till optimerade synteser.

Av dessa skäl är ReactIR och ReactRaman in-situ vibrationsspektroskopi värdefulla verktyg i studien av Suzuki och relaterade kopplingsreaktioner. För att säkerställa processäkerhet och för att stödja studier av effekten av reaktionsvariabler är EasyMax och EasyMax HFCal viktiga för att kvantifiera reaktionskinetik och termodynamik. I situationer där reaktionsprover krävs för offlinetestning tillhandahåller EasySampler obevakad, automatiserad provborttagning och utspädning - utan att störa reaktionen.

Visa en live eDemo från ditt arbets- eller hemmakontor enligt ditt schema.