Ultraäänikäsittely nopeuttaa Suzuki-kytkentäreaktiota
Suzuki-ristikytkentä (tunnetaan myös nimellä Suzuki–Miyaura-kytkentä) on orgaaninen reaktio, jonka tavoitteena on syntetisoida bifenyylijohdannaisia, vinyyliaromaatteja (esim. styreenejä), polyolefiineja sekä alkyylibromideja. Reaktion lähtöaineina ovat aryyli- tai vinyyliboorihappo ja aryyli- tai vinyylihalogenidi, ja reaktiota katalysoi palladium(0)kompleksi, joka voi olla myös nanomateriaalipohjaisen katalyytin muodossa.
Ultraäänen on havaittu nopeuttavan koko Suzuki-kytkentäreaktiota. Tässä artikkelissa esitetään yleiskatsaus eri tutkimusten tuloksiin, jotka koskevat Suzuki-kytkentäreaktion tehostamista ultraäänellä.
Zhangin ym. (2008) tutkimus osoitti, että ultraääni edistää fenyyliboorihapon ja aryylihalogenidien heterogeenistä Suzuki-kytkentäreaktiota TBAB:n läsnä ollessa käytettäessä helposti saatavia ligandittomia syklopalladoituja ferrosenyyli-imiinejä puhtaassa vedessä. Aryylikloridien kytkennässä on raportoitu saavutetun kohtalaisia tai hyviä saantoja. Tavanomaiseen kuumennukseen verrattuna ultraääniavusteinen kytkentäreaktio nopeutui huomattavasti. Lisäksi tämän reaktiota tehostavan menetelmän suurena etuna on myrkyttömän ja palamattoman liuottimen käyttö, mikä helpottaa valmistusta ja tekee siitä turvallisempaa.
Rajagopal ym. toteavat työssään, että halogeenibentseenien, mukaan lukien klooribentseenit, palladiumkatalysoidut Suzuki-ristikytkentäreaktiot fenyyliboorihapon kanssa on toteutettu ympäristön lämpötilassa (30 °C) ilman fosfiiniligandia ultraäänikäsittelyssä käyttämällä metanolia apuliuottimena ja ioninestettä 1,3-di–butyyli-imidatsoliumtetrafluoroboraatti [bbim][BF4]. [Rajagopal et al. 2002, p. 616]
Yhtälö 1: Ultraääniavusteinen Suzuki-kytkentä [Rajagopal et al. 2002, p. 616]
Hielscherin UIP1500hd virtauskennolla – tehokas 1,5 kW:n ultraääniprosessori läpivirtaustilassa toteutettaviin kemiallisiin prosesseihin
Sonogashira-ristikytkentäreaktio
Ultraäänen on havaittu myös edistävän Sonogashira-kytkentäreaktiota erittäin tehokkaasti. Sonogashira-ristikytkentä on sekin palladiumkatalysoitu, ja sitä käytetään hiili–hiili-sidosten (C-C) orgaaniseen synteesiin miedoissa olosuhteissa, kuten huoneenlämpötilassa, vesipohjaisissa väliaineissa ja mietoa emästä käyttäen. Sitä käytetään laajalti lääke- ja kemianteollisuudessa monimutkaisten molekyylien syntetisointiin.
Kätevä liganditon, kupariton ja amiiniton palladiumkatalysoitu bentso[b]furaanien/nitrobentso[b]furaanien yhden astian synteesi Sonogashira-kytkennän ja 5-endo-dig-syklisaation kautta käyttäen ultraäänikäsittelyä ympäristön lämpötilassa. Sonokemialliset vaikutukset ovat vaikuttaneet reaktioon erittäin myönteisesti. [vrt. Palimkar et al. 2008]
Kirjallisuus ja lähteet
- Oxley, J. D.; Prozorov, T.; Suslick, K. S. (2003): Huoneenlämpöisten ioninesteiden sonokemia ja sonoluminesenssi. Julkaisussa: Journal of American Chemical Society 125/2003. s. 11138–11139.
- Palimkar, S. S.; More, V. S.; Srinivasan, K. V. (2008): Ultraäänen edistämä kupariton, liganditon ja amiiniton bentso[b]furaanien/nitrobentso[b]furaanien synteesi Sonogashira-kytkennän ja 5-endo-dig-syklisaation kautta. Julkaisussa: Ultrasonics Sonochemistry 15/2008. s. 853–862.
- Rajagopal, R.; Jarikote, D. V.; Srinivasan, K. V. (2002): Ultraäänen edistämät Suzuki-ristikytkentäreaktiot ioninesteessä ympäristön olosuhteissa. Julkaisussa: Chemical Communications 6/2002. s. 616–617.
- Zhang, J.; Yang, F,; Ren, G.; Mak, Th. C. W.; Song, M.; Wu, Y. (2008): Ultraäänikäsittelyn nopeuttama, syklopalladoitujen ferrosenyyli-imiinien katalysoima Suzuki-reaktio puhtaassa vedessä. Julkaisussa: Ultrasonics Sonochemistry 15/2008. s. 115–118.