Ultraschallbehandlung beschleunigt die Suzuki-Kupplungsreaktion
Die Suzuki-Kreuzkupplung (auch als Suzuki-Miyaura-Kupplung bekannt) ist eine organische Reaktion zur Synthese von Biphenylderivaten, Vinylaromaten (z. B. Styrolen), Polyolefinen sowie Alkylbromiden. Als Ausgangsstoffe reagieren eine Aryl- oder Vinylboronsäure und ein Aryl- oder Vinylhalogenid miteinander. Die Reaktion wird durch einen Palladium(0)-Komplex katalysiert, der auch in Form eines nanomaterialbasierten Katalysators vorliegen kann.
Es wurde festgestellt, dass Ultraschall die gesamte Suzuki-Kupplungsreaktion beschleunigt. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Ergebnisse verschiedener Studien zur Verbesserung der Suzuki-Kupplungsreaktion durch Ultraschall.
Die Studie von Zhang et al. (2008) zeigte, dass Ultraschall die heterogene Suzuki-Kupplung von Phenylboronsäure mit Arylhalogeniden in Gegenwart von TBAB mithilfe leicht erhältlicher, ligandenfreier cyclopalladierter Ferrocenylimine in reinem Wasser erleichtert. Für die Kupplung von Arylchloriden wurden mäßige bis gute Ausbeuten berichtet. Im Vergleich zum konventionellen Erhitzen wurde die ultraschallunterstützte Kupplungsreaktion drastisch beschleunigt. Darüber hinaus bietet diese Methode zur Verbesserung der Reaktion den großen Vorteil, ein ungiftiges, nicht brennbares Lösungsmittel zu verwenden, das die Durchführung erleichtert und sicherer macht.
Rajagopal et al. zeigen in ihrer Arbeit, dass palladiumkatalysierte Suzuki-Kreuzkupplungen von Halogenbenzolen einschließlich Chlorbenzolen mit Phenylboronsäure bei Umgebungstemperatur (30 °C) ohne Phosphinliganden unter Ultraschallbestrahlung durchgeführt wurden. Dabei wurde Methanol als Cosolvens verwendet, zusammen mit der ionischen Flüssigkeit 1,3-di–butylimidazoliumtetrafluoroborat [bbim][BF4]. [Rajagopal et al. 2002, p. 616]
Gl. 1: Ultraschallunterstützte Suzuki-Kupplung [Rajagopal et al. 2002, p. 616]
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Sonogashira-Kreuzkupplungsreaktion
Es wurde festgestellt, dass Ultraschall auch die Sonogashira-Kupplungsreaktion sehr wirksam fördert. Die Sonogashira-Kreuzkupplung wird ebenfalls durch Palladium katalysiert und dient der organischen Synthese von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen (C-C) unter milden Bedingungen, beispielsweise bei Raumtemperatur, in wässrigen Medien und unter Verwendung einer milden Base. Sie wird in der pharmazeutischen und chemischen Industrie häufig zur Synthese komplexer Moleküle eingesetzt.
Eine einfach durchführbare, liganden-, kupfer- und aminfreie, palladiumkatalysierte Eintopfsynthese von Benzo[b]furanen/Nitrobenzo[b]furanen erfolgt über eine Sonogashira-Kupplung mit anschließender 5-endo-dig-Cyclisierung unter Ultraschallbehandlung bei Umgebungstemperatur. Die Reaktion wurde durch sonochemische Effekte sehr positiv beeinflusst. [vgl. Palimkar et al. 2008]
Literatur/Quellen
- Oxley, J. D.; Prozorov, T.; Suslick, K. S. (2003): Sonochemistry and Sonoluminescence of Room-Temperature Ionic Liquids. In: Journal of American Chemical Society 125/2003. S. 11138–11139.
- Palimkar, S. S.; More, V. S.; Srinivasan, K. V. (2008): Ultraschallgeförderte kupfer-, liganden- und aminfreie Synthese von Benzo[b]furans/nitro benzo[b]furans via Sonogashira coupling-5-endo-dig-cyclization. In: Ultrasonics Sonochemistry 15/2008. S. 853–862.
- Rajagopal, R.; Jarikote, D. V.; Srinivasan, K. V. (2002): Ultrasound promoted Suzuki cross-coupling reactions in ionic liquid at ambient conditions. In: Chemical Communications 6/2002. S. 616–617.
- Zhang, J.; Yang, F,; Ren, G.; Mak, Th. C. W.; Song, M.; Wu, Y. (2008): Ultrasonic irradiation accelerated cyclopalladated ferrocenylimines catalyzed Suzuki reaction in neat water. In: Ultrasonics Sonochemistry 15/2008. S. 115–118.