5.9: Paladyum Katalizli Çapraz Kaplin

1. 4-iyodoasetofenon (246 mg, 1 eşdeğeri, 1 mmol), akrilik asit (100 μL, 1.5 eşdeğer, 1.5 mmol), sodyum karbonat (Na₂CO₃), 318 mg, 3 eşdeğer, 3 mmol), PdCl₂ (2 mg, 0.01 eşdeğer, 0.01 mmol) ve su (5 mL, 0.2 M) manyetik karıştırma çubuğu ile donatılmış yuvarlak tabanlı bir şişeye (~ 20 mL).
2. Reaksiyonu yaklaşık 100 ° C'ye ısıtın ve 4-iyodoasetofenon (yaklaşık 1 saat) tamamen tüketilene kadar karıştırın.
   1. Reaksiyon TLC tarafından izlenebilir.
3. Tamamlandıktan sonra reaksiyon karışımını oda sıcaklığına soğutun.
4. Reaksiyon karışımını 1 M sulu HCl ile ~ pH 1'e kadar asitleştirin.
   1. Reaksiyon karışımının pH'ı turnusol kağıdı ile kontrol edilebilir.
   2. Bir katı çökelmelidir.
5. Katıyı filtrasyon yoluyla toplayın.
6. Ham malzemeyi 1:1 metanol/su karışımı kullanarak yeniden kristalleştirerek saflaştırın.

Paladyum katalizli çapraz bağlanma reaksiyonları, yeni karbon-karbon bağları oluşturmak için değerli bir araçtır.

Gelişmeleri, kimyagerlerin hidrokarbon parçalarından karmaşık organik bileşikler oluşturmasını sağladı ve ince kimya ve ilaç endüstrilerinde kullanımları yaygınlaştı.

Organik kimya üzerindeki etkileri o kadar derin ki, 2010 Nobel Kimya Ödülü'ne konu oldular.

Bu video, paladyum katalizli çapraz eşleşme reaksiyonlarının prensiplerini ve ayrıca tekniğin laboratuvarda bir gösterimini gösterecektir.

Bu tür reaksiyonlarda, tipik olarak bir organometalik bileşik olan bir nükleofilin, tipik olarak bir organohalojenür olan bir nükleofile eklenmesini kolaylaştırmak için bir paladyum katalizörü kullanılır

Bir Pd(0) türü, bir organopalladium iki türü oluşturmak için oksidatif ekleme yoluyla organohalojenür ile reaksiyona girer ve daha sonra yeni bir karbon-karbon bağı oluşturmak için nükleofil ile reaksiyona girer.

Bu reaksiyonların tümü, Heck eşleşmesi hariç, aynı mekanizmayı takip eder: bir organopalladium iki tür oluşturmak için oksidatif ilaveyi takiben, organometalik nükleofil ile bir transmetallasyon aşaması meydana gelir ve iki karbon-paladyum bağı ile yeni bir tür oluşturur. Son olarak, yeni bir karbon-karbon bağı oluşturmak ve başka bir nükleofil ve elektrofili birleştirmeye devam edebilen paladyum sıfır katalizörünü yeniden oluşturmak için indirgeyici eliminasyon gerçekleşir.

Heck eşleşme reaksiyonlarında, organopalladium iki türü, önceki birleştirme reaksiyonlarına benzer şekilde oluşturulur, ancak bir transmetallasyon adımının aksine, paladyum iki türünün bir olefin ile bir kompleks oluşturduğu bir koordinasyon aşaması meydana gelir. Koordinasyon adımını takiben, yeni bir karbon-karbon ve karbon-paladyum bağı oluşturmak için karbopalladasyon gerçekleşir. Daha sonra, beta-hidrit eliminasyonu, paladyum sıfır katalizörünü yeniden oluşturmak için indirgeyici eliminasyona uğrayan istenen ikame edilmiş olefin ve bir paladyum iki hidrit türünü verir.

Paladyum katalizli çapraz eşleşme reaksiyonlarının ilkelerini tartıştığımıza göre, şimdi tipik bir Heck birleştirme prosedürüne bakalım.

Doymamış bir karboksilik asit ?,?- sentezlemek için, bir paladyum katalizörü varlığında 4-iyodoasetofenon ve akrilik asidi reaksiyona sokacağız. 20 mL'lik yuvarlak tabanlı bir şişeyi asetofenon, akrilik asit, paladyum iki klorür ile doldurarak başlayın ve 5 mL su ile seyreltin. Daha sonra katalizörü paladyum sıfıra indirgemek için sodyum karbonat ekleyin ve karıştırmak için manyetik bir karıştırma çubuğu ekleyin

Reaktifleri şişeye ekledikten sonra, içeriği karıştırın ve reaksiyonu geri akışa ısıtın

İnce tabaka kromatografisi veya TLC ile reaksiyonun ilerlemesini izleyin ve asetofenonun tam tüketimini sağlayın.

Reaksiyon tamamlandığında, şişeyi ısıtma kaynağından çıkarın ve karışımın oda sıcaklığına soğumasını bekleyin.

Karışım soğuduktan sonra, 1 molar sulu HCl ile pH 1'e asitleştirin, pH'ı turnusol kağıdı ile izleyin ve birleştirme ürünü çözeltiden çökelmelidir.

Karışım asitleştirildikten sonra, içindekileri filtre kağıdı ile kaplı bir Bächner hunisine dökün ve katıyı vakumlu filtrasyon ile toplayın.

Birleştirme ürününün yapısını doğrulamak için, 2 mg kurutulmuş materyali 0.5 mL DMSO-d6 içinde çözün ve NMR ile analiz edin.

Şimdi örnek bir laboratuvar prosedürü gördüğümüze göre, paladyum katalizli çapraz bağlanma reaksiyonlarının bazı yararlı uygulamalarını görelim.

Farmasötik bileşiklerin üretiminde önemli bir gereklilik, minimum toksisite ve yanıcılık ve proseste maksimum stabilitedir. Suzuki birleştirme reaksiyonu koşulları oldukça güvenlidir ve bu reaksiyon, bir aril bromür ve bir boronik esterden bir akciğer kanseri ilacı olan krizotinibin sentezinde olduğu gibi proses kimyasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Antikanser özelliklere sahip doğal bir ürün olan Taxol, Pasifik porsuk ağacı Taxus brevifolia'nın kabuğunda keşfedildi. Ne yazık ki, 1.2 ton kabuk başına sadece 10 gram saf bileşik toplanabilir. Klinikte ihtiyaç duyulan taksol miktarı, verimli bir kimyasal sentezin geliştirilmesini gerektirdi ve molekül içi bir Heck birleştirme reaksiyonu, büyük ölçekli üretiminde etkili oldu.

JoVE'nin paladyum katalizli çapraz eşleşme reaksiyonlarına girişini az önce izlediniz. Artık bunların arkasındaki ilkeleri, bir deneyin nasıl gerçekleştirileceğini ve bazı kullanımlarını anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler!