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[edytuj | edytuj kod]

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

Cykl palladowy[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

↑ 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[edytuj | edytuj kod]

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]