Sprzęganie Sonogashiry

Sprzęganie Sonogashiry – reakcja chemiczna sprzęgania terminalnych alkinów z halogenkami winylowymi lub arylowymi katalizowana kompleksem fosfino-palladowym oraz solą miedzi w środowisku zasadowym zapewnianym zwykle przez rozpuszczalnik aminowy^[1].

Reakcja została odkryta w 1975 roku przez chemików japońskiego pochodzenia: Kenkichiego Sonogashirę oraz Nobuego Hagiharę.

Mechanizm

W zaproponowanym mechanizmie reakcji występują 2 cykle katalityczne: palladowy oraz miedziowy^[2].

Mechanizm reakcji sprzęgania Sonogashiry

Cykl palladowy

Aktywny 14-elektronowy kompleks palladu Pd(0)L₂ A w wyniku addycji oksydatywnej z halogenkiem alkilowym tworzy kompleks Pd(II) B, który ulega transmetalowaniu z acetylenkiem miedzi F, powstałym w cyklu miedziowym. Ligandy w utworzonym kompleksie zorientowane w pozycji trans izomeryzują do formy cis D. Tak zorientowany kompleks uwalnia cząsteczkę produktu w procesie reduktywnej eliminacji, odtwarzając jednocześnie kompleks katalizatora A.

Cykl miedziowy

Głównym ograniczeniem reakcji jest deprotonacja terminalnego alkinu. Użyta amina zwykle nie jest na tyle mocna. Dzięki obecności soli miedzi, tworzy się kompleks π-alkinowy E, który łatwo ulega reakcji z aminą. Powstały wówczas związek miedzioorganiczny F reaguje z kompleksem palladu C. W wyniku reakcji transmetalowania odtwarzana jest sól miedzi G, co zamyka cykl katalityczny.

Acetylenek miedzi F w konkurencyjnej reakcji tworzy z Pd(0)L₂ kompleks dialkino-PdL₂, który ulegając reduktywnej eliminacji uwalnia diacetylen jako produkt uboczny. Reakcja sprzęgania grup acetylenowych wobec soli miedzi znana jest jako sprzęganie Glasera.

Istnieje możliwość przeprowadzenia sprzęgania Sonogashiry bez soli miedzi z pominięciem cyklu miedziowego. Mechanizm takiej reakcji jest jednak słabo poznany^[3].

Katalizatory

Zwykle potrzebne są dwa katalizatory: kompleks palladu oraz sól miedzi(I). Spośród katalizatorów fosfinowych zwykle stosuje się kompleksy tetrakis(trifenylofosfino)palladu(0). Można także posłużyć się mieszaniną trifenylofosfiny z chlorkiem (trifenylofosfino)palladu(II). Jako katalizator miedziowy najczęściej używa się jodku miedzi(I) lub chlorku miedzi(I).

Warunki reakcji

Reakcja wymaga środowiska zasadowego, które neutralizuje kwaśny halogenowodór – jeden z produktów ubocznych reakcji. Środowisko alkaliczne zapewnia zwykle użyta amina, pełniąca rolę jednocześnie rozpuszczalnika, jak i odczynnika deprotonującego. Najczęściej w tym celu stosuje się trietyloaminę, dietyloaminę^[4] lub N,N-diizopropyloetyloaminę, rzadziej pirolidynę czy piperydynę. Jako rozpuszczalnik może również służyć DMF^[5], THF, DMSO lub eter dietylowy, wówczas odczyn zasadowy zapewnia węglan potasu, sodu lub cezu. Reakcję Sonogashiry przeprowadza się zwykle w warunkach beztlenowych w otoczeniu gazu obojętnego, jak azot czy argon, ze względu na niestabilność kompleksu palladu(0) wobec tlenu zawartego w powietrzu. Reakcja może zachodzić w warunkach tlenowych, jeśli prowadzi się ją przy użyciu soli fosfoniowej [(t-Bu)₃PH]BF₄ lub toksycznego trifenyloarsenu, które są stabilne na powietrzu.

Sprzęganie zwykle zachodzi w temperaturze pokojowej.

Zobacz też

Przypisy

↑ K.K. Sonogashira K.K., Y.Y. Tohda Y.Y., N.N. Hagihara N.N., A convenient synthesis of acetylenes: catalytic substitutions of acetylenic hydrogen with bromoalkenes, iodoarenes and bromopyridines, „Tetrahedron Letters”, 16 (50), 1975, s. 4467–4470, DOI: 10.1016/S0040-4039(00)91094-3 .
↑ RafaelR. Chinchilla RafaelR., CarmenC. Nájera CarmenC., The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in Synthetic Organic Chemistry, „Chemical Reviews”, 107 (3), 2007, s. 874–922, DOI: 10.1021/cr050992x .
↑ JuanJ. Gil-Moltó JuanJ., CarmenC. Nájera CarmenC., Direct Coupling Reactions of Alkynylsilanes Catalyzed by Palladium(II) Chloride and a Di(2-pyridyl)methylamine-Derived Palladium(II) Chloride Complex in Water and in NMP, „Advanced Synthesis & Catalysis”, 348 (14), 2006, s. 1874–1882, DOI: 10.1002/adsc.200606033 .
↑ James A.J.A. Marshall James A.J.A., Clark A.C.A. Sehon Clark A.C.A., Isomerization of ß-alkynyl allylic alcohols to furans catalyzed by silver nitrate on silica gel: 2-pentyl-3-methyl-5-heptylfuran, „Organic Syntheses”, 76, 1999, s. 263, DOI: 10.15227/orgsyn.072.0104 .
↑ Andrew G.A.G. Myers Andrew G.A.G., Peter S.P.S. Dragovich Peter S.P.S., Synthesis of functionalized enynes by palladium/copper-catalyzed coupling reactions of acetylenes with (''Z'')-2,3-dibromopropenoic acid ethyl ester: (''Z'')-2-bromo-5-(trimethylsilyl)-2-penten-4-ynoic acid ethyl ester, „Organic Syntheses”, 72, 1995, s. 104, DOI: 10.15227/orgsyn.072.0104 .

Linki zewnętrzne

Sonogashira coupling [online], Organic Chemistry Portal [dostęp 2018-08-05] (ang.).

[Sonogashira-1] K.K. Sonogashira K.K., Y.Y. Tohda Y.Y., N.N. Hagihara N.N., A convenient synthesis of acetylenes: catalytic substitutions of acetylenic hydrogen with bromoalkenes, iodoarenes and bromopyridines, „Tetrahedron Letters”, 16 (50), 1975, s. 4467–4470, DOI: 10.1016/S0040-4039(00)91094-3 .

[Chinchilla-2] RafaelR. Chinchilla RafaelR., CarmenC. Nájera CarmenC., The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in Synthetic Organic Chemistry, „Chemical Reviews”, 107 (3), 2007, s. 874–922, DOI: 10.1021/cr050992x .

[Moltó-3] JuanJ. Gil-Moltó JuanJ., CarmenC. Nájera CarmenC., Direct Coupling Reactions of Alkynylsilanes Catalyzed by Palladium(II) Chloride and a Di(2-pyridyl)methylamine-Derived Palladium(II) Chloride Complex in Water and in NMP, „Advanced Synthesis & Catalysis”, 348 (14), 2006, s. 1874–1882, DOI: 10.1002/adsc.200606033 .

[Marshall-4] James A.J.A. Marshall James A.J.A., Clark A.C.A. Sehon Clark A.C.A., Isomerization of ß-alkynyl allylic alcohols to furans catalyzed by silver nitrate on silica gel: 2-pentyl-3-methyl-5-heptylfuran, „Organic Syntheses”, 76, 1999, s. 263, DOI: 10.15227/orgsyn.072.0104 .

[Myers-5] Andrew G.A.G. Myers Andrew G.A.G., Peter S.P.S. Dragovich Peter S.P.S., Synthesis of functionalized enynes by palladium/copper-catalyzed coupling reactions of acetylenes with (''Z'')-2,3-dibromopropenoic acid ethyl ester: (''Z'')-2-bromo-5-(trimethylsilyl)-2-penten-4-ynoic acid ethyl ester, „Organic Syntheses”, 72, 1995, s. 104, DOI: 10.15227/orgsyn.072.0104 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]