Sonicatie versnelt de Suzuki-koppelingsreactie
De Suzuki-kruiskoppeling (ook bekend als Suzuki-Miyaura-koppeling) is een organische reactie met als doel bिफenylderivaten, vinylaromatische verbindingen (bijv. styrenen), polyolefinen en alkylbromiden te synthetiseren. De uitgangsstoffen voor de reactie zijn een aryl- of vinylboorzuur en een aryl- of vinylhalogenide, waarbij de reactie wordt gekatalyseerd door een palladium(0)-complex, dat ook de vorm van een op nanomateriaal gebaseerde katalysator kan hebben.
Bij de Suzuki-koppelingsreactie is vastgesteld dat ultrasoon geluid de gehele reactie versnelt. Dit artikel geeft een overzicht van de resultaten van verschillende onderzoeken naar de verbetering van de Suzuki-koppelingsreactie met ultrasoon geluid.
Het onderzoek van Zhang et al. (2008) bewees dat ultrasoon geluid de heterogene Suzuki-koppelingsreactie van fenylboorzuur met arylhalogeniden in aanwezigheid van TBAB bevordert met behulp van eenvoudig te verkrijgen ligandvrije gecyclopalladeerde ferrocenyliminen in zuiver water. Voor de koppeling van arylchloriden zijn matige tot goede opbrengsten gerapporteerd. Vergeleken met conventionele verwarming werd de door ultrasoon geluid ondersteunde koppelingsreactie drastisch versneld. Bovendien heeft deze methode om de reactie te verbeteren het grote voordeel dat een niet-toxisch, niet-ontvlambaar oplosmiddel wordt gebruikt, dat de bereiding vergemakkelijkt en veiliger maakt.
Rajagopal et al. beschrijven in hun werk dat de door palladium gekatalyseerde Suzuki-kruiskoppelingsreacties van halogeenbenzenen, waaronder chloorbenzenen, met fenylboorzuur zijn uitgevoerd bij omgevingstemperatuur (30 °C), zonder fosfineligand, met gebruik van de ionische vloeistof 1,3-di–butylimidazoliumtetrafluorboraat [bbim][BF4] met methanol als co-oplosmiddel onder ultrasone bestraling. [Rajagopal et al. 2002, p. 616]
Vgl.1: Door ultrasoon geluid ondersteunde Suzuki-koppeling [Rajagopal et al. 2002, p. 616]
De Hielscher UIP1500hd met doorstroomcel – een krachtige ultrasone processor van 1,5kW voor chemische processen in doorstroombedrijf
Sonogashira-kruiskoppelingsreactie
Ook is vastgesteld dat ultrasoon geluid de Sonogashira-koppelingsreactie zeer effectief bevordert. De Sonogashira-kruiskoppeling wordt eveneens door palladium gekatalyseerd en wordt gebruikt voor de organische synthese van koolstof-koolstofbindingen (C-C) onder milde omstandigheden, zoals bij kamertemperatuur, in waterige media en met gebruik van een milde base. Deze reactie wordt veel gebruikt in de farmaceutische en chemische industrie om complexe moleculen te synthetiseren.
Een praktische, ligand-, koper- en aminevrije, door palladium gekatalyseerde eenpotsynthese van benzo[b]furanen/nitrobenzo[b]furanen via Sonogashira-koppeling-5-endo-dig-cyclisatie met sonicatie bij omgevingstemperatuur. De reactie is zeer positief beïnvloed door sonochemische effecten. [vgl. Palimkar et al. 2008]
Literatuur/referenties
- 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. pp. 11138–11139.
- Palimkar, S. S.; More, V. S.; Srinivasan, K. V. (2008): Door ultrasoon geluid bevorderde koper-, ligand- en aminevrije synthese van benzo[b]furanen/nitrobenzo[b]furanen via Sonogashira-koppeling-5-endo-dig-cyclisatie. In: Ultrasonics Sonochemistry 15/2008. pp. 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. pp. 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. pp. 115–118.