Suzuki-Kupplung

Die Suzuki-Kupplung ist eine Reaktion der organischen Chemie zur Bildung von Biphenylderivaten oder Vinylaromaten durch Kreuzkupplung. Hierbei werden Arylboronsäuren mit Halogenaromaten unter katalytischer Verwendung von Palladium-Phosphan-Komplexen umgesetzt. Sie ist mit der Heck-Reaktion eng verwandt und besitzt dementsprechend einen ähnlichen Reaktionsmechanismus. Entdeckt wurde sie 1979 von Akira Suzuki.[1][2] Für seine Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Palladium-katalysierten Kreuzkupplung erhielt Suzuki 2010 den Nobelpreis für Chemie.

Mechanismus

In den Anfängen der Suzuki-Kupplung konnten mit Hilfe von Tetrakis(Triphenylphosphin)Palladium(0), Pd(PPh3)4, als Katalysator lediglich Halogenaromaten mit hoher Reaktivität – Abgangsgruppe X aufsteigend von Brom über Triflat nach Iod – umgesetzt werden. Schwach reaktive Chloraromaten können erst in den letzten Jahren mit speziellen Palladium-Phosphan-Katalysatoren zur Reaktion gebracht werden. Ebenso ist es gelungen, unaktivierte Alkylbromide bei Raumtemperatur umzusetzen, ohne dass es zu einer beta-Hydrideliminierung kommt.

Typisches Reaktionsschema einer Suzuki-Kupplung

Als Basen für die Reaktion können neben Natriumcarbonat (Na2CO3) auch Natronlauge (NaOH), Natriumethanolat (NaOEt), Natriumphosphat (Na3PO4) und ähnliche verwendet werden.

Zur Vereinfachung der Aufarbeitung wurden darüber hinaus die Katalysatorliganden vielfach modifiziert, um das Arbeiten in leicht trennbaren Mehrphasensystemen (wässrig/organisch, organisch/perfluoriert) zu ermöglichen.

Neben der Suzuki-Kupplung existieren weitere palladiumkatalysierte Kupplungsreaktionen, sie unterscheiden sich lediglich im Einsatz der Metallorganyle. So wird bei der Stille-Kupplung anstatt von Bororganylen auf Organozinnverbindungen zurückgegriffen, die aufgrund ihrer hohen Toxizität schwer zu handhaben sind.

Katalysezyklus der Suzuki-Kupplung

Anwendungen

Die Suzuki-Kupplung hat ihre größte Bedeutung in der Synthese von Naturstoffen. Als Beispiel sei hier die Synthese des Antibiotikums Vancomycin oder des Fungizids Boscalid angeführt. Borverbindungen sind weniger giftig als Verbindungen alternativer Verfahren. Auch in der Synthese von Flüssigkristallen, welche meist aus Biphenylstrukturen bestehen, kann die Suzuki-Kupplung enormen synthetischen Aufwand ersparen, da sie sehr selektiv ist.

Eine zweite große Anwendung der Suzuki-Kupplung ist die Synthese von Substanzbibliotheken im Rahmen der Wirkstoffsuche in der Pharmazeutischen Chemie. Der Vorteil ist hier die einfache Reaktionsführung welche sich auf eine Vielzahl von Substraten anwenden lässt um Biaryl-Verbindungen zu synthetisieren.

Siehe auch

Literatur

  • Christoph Elschenbroich: Organometallchemie. 5. Auflage, Teubner Verlag, Wiesbaden 2005. ISBN 3-519-53501-7.
  • A. Suzuki, P. J. Stang (Ed.), F. Diedrich (Ed.); Metal-Catalyzed Cross-coupling Reactions. Wiley-VCH, Weinheim 1998.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. Norio Miyaura, Akira Suzuki, Stereoselective synthesis of arylated (E)-alkenes by the reaction of alk-1-enylboranes with aryl halides in the presence of palladium catalyst, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1979, Heft 19, S. 866–867.
  2. Norio Miyaura, Kinji Yamada und Akira Suzuki, A new stereospecific cross-coupling by the palladium-catalyzed reaction of 1-alkenylboranes with 1-alkenyl or 1-alkynyl halides, Tetrahedron Letters 1979, Volume 20, Heft 36, S. 3437 - 3440.

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