Ultraljudsbehandling påskyndar Suzuki-kopplingsreaktionen
Suzuki-korskopplingen (även känd som Suzuki–Miyaura-kopplingen) är en organisk reaktion som syftar till att syntetisera bifenylderivat, vinylaromater (t.ex. styrener), polyolefiner samt alkylbromider. Reaktionens utgångsämnen är en aryl- eller vinylboronsyra och en aryl- eller vinylhalogenid, och reaktionen katalyseras av ett palladium(0)-komplex, som även kan föreligga i form av en nanomaterialbaserad katalysator.
Ultraljud har visat sig påskynda hela Suzuki-kopplingsreaktionen. Denna artikel ger en översikt över resultaten från olika studier om förbättring av Suzuki-kopplingsreaktionen med ultraljud.
Studien av Zhang et al. (2008) visade att ultraljud underlättar den heterogena Suzuki-kopplingsreaktionen mellan fenylboronsyra och arylhalogenider i närvaro av TBAB med hjälp av lättillgängliga ligandfria cyklopalladerade ferrocenyliminer i rent vatten. För kopplingen av arylklorider har måttliga till goda utbyten rapporterats. Jämfört med konventionell uppvärmning påskyndades den ultraljudsassisterade kopplingsreaktionen drastiskt. Dessutom har denna metod för att förbättra reaktionen den stora fördelen att den använder ett ogiftigt, icke brandfarligt lösningsmedel som underlättar framställningen och gör den säkrare.
Rajagopal et al. visar i sitt arbete att palladiumkatalyserade Suzuki-korskopplingsreaktioner mellan halogenbensener, inklusive klorbensener, och fenylboronsyra har genomförts vid omgivningstemperatur (30 °C) utan fosfinligand med användning av jonvätskan 1,3-di–butylimidazoliumtetrafluoroborat [bbim][BF4] med metanol som hjälplösningsmedel under ultraljudsbestrålning. [Rajagopal et al. 2002, p. 616]
Ekv.1: Ultraljudsassisterad Suzuki-koppling [Rajagopal et al. 2002, p. 616]
Hielschers UIP1500hd med flödescell – en kraftfull ultraljudsprocessor på 1,5kW för kemiska processer i genomströmningsdrift
Sonogashira-korskopplingsreaktion
Ultraljud har också visat sig främja Sonogashira-kopplingsreaktionen mycket effektivt. Sonogashira-korskopplingen är också palladiumkatalyserad och används för organisk syntes av kol–kol-bindningar (C-C) under milda betingelser, såsom vid rumstemperatur, i vattenhaltiga medier och med användning av en mild bas. Den används i stor utsträckning inom läkemedelsindustrin och den kemiska industrin för att syntetisera komplexa molekyler.
En praktisk ligand-, koppar- och aminfri palladiumkatalyserad enkolvssyntes av benso[b]furaner/nitrobenso[b]furaner via Sonogashira-koppling följd av 5-endo-dig-cyklisering med ultraljudsbehandling vid omgivningstemperatur. Reaktionen har påverkats mycket positivt av sonokemiska effekter. [cf. Palimkar et al. 2008]
Litteratur/referenser
- Oxley, J. D.; Prozorov, T.; Suslick, K. S. (2003): Sonokemi och sonoluminiscens hos jonvätskor som är flytande vid rumstemperatur. I: Journal of American Chemical Society 125/2003. s. 11138–11139.
- Palimkar, S. S.; More, V. S.; Srinivasan, K. V. (2008): Ultraljudsfrämjad koppar-, ligand- och aminfri syntes av benso[b]furaner/nitrobenso[b]furaner via Sonogashira-koppling följd av 5-endo-dig-cyklisering. I: Ultrasonics Sonochemistry 15/2008. s. 853–862.
- Rajagopal, R.; Jarikote, D. V.; Srinivasan, K. V. (2002): Ultraljudsfrämjade Suzuki-korskopplingsreaktioner i jonvätska under omgivningsbetingelser. I: Chemical Communications 6/2002. s. 616–617.
- Zhang, J.; Yang, F,; Ren, G.; Mak, Th. C. W.; Song, M.; Wu, Y. (2008): Ultraljudsbestrålning påskyndar Suzuki-reaktionen katalyserad av cyklopalladerade ferrocenyliminer i rent vatten. I: Ultrasonics Sonochemistry 15/2008. s. 115–118.