5.9: 팔라듐-촉매 크로스 커플링

1. 4-요오도아체토페논(246 mg) 추가, 1 등가, 1mmol), 아크릴산 (100 μL, 1.5 등가물, 1.5 mmol), 나트륨 탄산나트륨 (Na₂CO_3,318 mg, 3 등가물, 3 mmol), PdCl₂ (2 mg, 0.01 등가물, 0.01 mmol), 물 (5 mL, 0.2 M) 및 물 (5 mL, 0.2 M) 및 원하 (0.2 M)
2. 약 100°C에 반응을 가열하고 4-이오도아체토페논(약 1h)의 완전한 소비가 될 때까지 저어줍니다.
   1. 반응은 TLC에 의해 감시될 수 있습니다.
3. 완료 후 상온에 반응 혼합물을 냉각.
4. 1M 수성 HCl ~ pH로 반응 혼합물을 산성화1의 pH.
   1. 반응 혼합물의 pH는 리트머스 종이로 검사할 수 있다.
   2. 솔리드침이 침전되어야 합니다.
5. 여과를 통해 고체를 수집합니다.
6. 메탄올/물의 1:1 혼합물을 사용하여 재결정에 의해 원유 물질을 정화합니다.

팔라듐 촉매 교차 커플링 반응은 새로운 탄소-탄소 결합을 생성하기 위한 유용한 도구입니다.

그들의 개발을 통해 화학자들은 탄화수소 조각에서 복잡한 유기 화합물을 구성 할 수 있었고 정밀 화학 및 제약 산업에서의 사용이 널리 보급되었습니다.

유기 화학에 미친 영향은 매우 심오하여 2010년 노벨 화학상의 주제가 되었습니다.

이 비디오는 팔라듐 촉매 교차 결합 반응의 원리와 실험실에서의 기술 시연을 보여줍니다.

이러한 유형의 반응에서 팔라듐 촉매는 일반적으로 유기 금속 화합물인 친핵체를 친핵체에 첨가하는 것을 용이하게 하는 데 사용되며, 이는 일반적으로 유기 할로겐화물

A Pd(0) 종은 산화 첨가를 통해 유기 할로겐화물과 반응하여 유기 팔라듐 두 종을 형성한 다음 친핵체와 반응하여 새로운 탄소-탄소 결합을 형성합니다.

Heck 커플링을 제외한 이러한 모든 반응은 동일한 메커니즘을 따릅니다: 산화 첨가 후 유기팔라듐 두 종을 형성한 후, 유기 금속 친핵체와의 트랜스메탈화 단계가 발생하여 두 개의 탄소-팔라듐 결합을 가진 새로운 종을 형성합니다. 마지막으로, 환원적 제거는 새로운 탄소-탄소 결합을 생성하고 팔라듐 제로 촉매를 재생하기 위해 발생하며, 이는 다른 친핵체와 친전자성을 계속 결합할 수 있습니다.

헥(Heck) 커플링 반응에서 오르가팔라듐 2종은 이전 커플링 반응과 유사하게 형성되지만, 트랜스메탈레이션 단계와는 반대로 팔라듐 2종이 올레핀과 복합체를 형성하는 배위 단계가 발생합니다. 배위 단계에 따라 카보팔라데이션이 발생하여 새로운 탄소-탄소 및 탄소-팔라듐 결합을 생성합니다. 다음으로, 베타 수소화물 제거는 원하는 치환된 올레핀과 팔라듐 두 가지 수소화물 종을 생성하고, 이는 팔라듐 제로 촉매를 재생하기 위해 환원적 제거를 거칩니다.

팔라듐 촉매 교차 커플링 반응의 원리에 대해 논의했으므로 이제 일반적인 Heck 커플링 절차를 살펴보겠습니다.

?,?-불포화 카르복실산을 합성하기 위해 팔라듐 촉매의 존재 하에서 4-요오드아세토페논과 아크릴산을 반응시킵니다. 먼저 바닥이 둥근 20mL 플라스크에 아세토페논, 아크릴산, 2염화팔라듐을 채우고 물 5mL로 희석합니다. 그런 다음 탄산나트륨을 첨가하여 촉매를 팔라듐 제로로 낮추고 혼합을 위한 자기 교반 막대를 추가합니다

플라스크에 시약을 첨가한 후 내용물을 저어주고 반응을 환류로 가열

박층 크로마토그래피 또는 TLC로 반응 진행 상황을 모니터링하여 아세토페논의 완전한 소비를 보장합니다.

반응이 완료되면 가열원에서 플라스크를 제거하고 혼합물을 실온으로 냉각시킵니다.

혼합물이 냉각되면 1몰 수성 HCl로 pH 1로 산성화하고 리트머스 종이로 pH를 모니터링하면 커플링 생성물이 용액에서 침전되어야 합니다.

혼합물이 산성화 된 후, 여과지로 덮인 B?chner 깔때기에 내용물을 붓고 진공 여과로 고체를 수집합니다.

커플링 생성물의 구조를 확인하기 위해 건조된 물질 2mg을 0.5mL DMSO-d6에 용해하고 NMR로 분석합니다.

이제 실험실 절차의 예를 살펴보았으므로 팔라듐 촉매 교차 커플링 반응의 몇 가지 유용한 응용 분야를 살펴보겠습니다.

제약 화합물 제조의 주요 요구 사항은 독성 및 가연성을 최소화하고 공정에서 최대의 안정성을 유지하는 것입니다. 스즈키 커플 링 반응 조건은 상당히 안전하며,이 반응은 아릴 브로마이드와 붕소 에스테르로부터 폐암 치료제 인 크리조티닙 (crizotinib)의 합성과 같이 공정 화학에서 널리 사용됩니다.

항암 특성도 있는 천연 제품인 탁솔(Taxol)은 태평양 주목나무인 Taxus brevifolia의 껍질에서 발견되었습니다. 불행히도 나무 껍질 1.2톤당 10g의 순수한 화합물만 수집할 수 있습니다. 임상에서 필요한 탁솔의 양은 효율적인 화학 합성의 개발을 필요로 했으며, 분자 내 Heck 커플링 반응은 대규모 생산에 중요한 역할을 했습니다.

팔라듐 촉매 교차 커플링 반응에 대한 JoVE의 소개를 시청하셨습니다. 이제 그 이면의 원리, 실험을 수행하는 방법 및 몇 가지 용도를 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다!