Reakcja Stille’a
Reakcja Stille’a (sprzęganie Stille’a) – reakcja sprzęgania związku cynoorganicznego z halogenkiem organicznym katalizowana przez kompleksy palladu[1][2]. Reakcja ta jest szeroko stosowana w syntezie organicznej.
Podstawnik X zwykle jest atomem fluorowca (z wyjątkiem samego fluoru), może on jednak być też pseudohalogenkiem, takim jak triflan, CF
3SO−
3[3][4].
Reakcja ta została odkryta w 1977 przez Johna Kennetha Stille’a i Davida Milsteina i wkrótce stała się jedną z najczęściej stosowanych reakcji sprzęgania w chemii organicznej, ponadto ma ona duże zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym.
Reakcja powinna być przeprowadzana w atmosferze inertnej (pozbawionej tlenu i wilgoci), przy wykorzystaniu bezwodnych i odgazowanych rozpuszczalników. Stosowanie takich restrykcyjnych warunków spowodowane jest znaczną wrażliwością katalizatora palladowego na obecność tlenu – po utlenieniu kompleks palladu promuje zachodzenie sprzęgania pomiędzy cząsteczkami związku cynoorganicznego, co pogarsza wydajność właściwej reakcji sprzęgania.
Standardowo stosowane związki cyny zawierają kationy trimetylostannylowy Me
3Sn+
lub tributylostannylowy Bu
3Sn+
. Pomimo że pierwszy z nich jest znacznie bardziej reaktywny, to jego zastosowanie jest ograniczone z uwagi na bardzo wysoką toksyczność (około 1000 razy większą niż dla tributylostannylu).
Mechanizm reakcji
[edytuj | edytuj kod]Mechanizm reakcji Stille’a jest obecnie dobrze zbadany[5][6].
Pierwszym etapem cyklu katalitycznego jest redukcja palladu w katalizatorze 1 ze stopnia utlenienia II na 0. W następnym etapie ma miejsce addycja oksydatywna halogenku organicznego 3 do aktywnej postaci katalizatora 2. Powstały produkt przejściowy o konfiguracji cis ulega szybkiej izomeryzacji do formy trans. Reakcja transmetalacji z wykorzystaniem związku cynoorganicznego 5 zachodzi przez produkt przejściowy 7 prowadząc do powstania oczekiwanego produktu 8 i regeneracji katalizatora poprzez reduktywną eliminację. Zarówno addycja oksydatywna jak i reduktywna eliminacja przebiegają z zachowaniem konfiguracji absolutnej związków chiralnych.
Szybkość zachodzenia transmetalacji cyny, w zależności pd szkieletu węglowego jest następująca:
Niska reaktywność cynowych pochodnych alkenów może zostać częściowo przezwyciężona poprzez wykorzystanie silnie polarnych rozpuszczalników takich jak dimetyloformamid lub dioksan.
Badania za pomocą spektrometrii mas z wykorzystaniem jonizacji typu eletrorozpylania (EI, z ang. electrospray ionization) pozwoliły na dokonanie bezpośrednich obserwacji Pd(0)(PPh3)2 oraz cyklicznych produktów przejściowych pojawiających się w czasie przebiegu reakcji transmetalacji, mających postać −Pd−X−Sn−C−[7].
Modyfikacje reakcji
[edytuj | edytuj kod]Dodatek chlorku litu często poprawia wydajność procesu sprzęgania poprzez stabilizację przejściowego kompleksu formowanego na drodze addycji oksydatywnej. Ponadto efektywność i specyficzność reakcji może być polepszona poprzez dodanie stechiometrycznych ilości chlorku miedzi(I) lub soli manganu(II)[8][9][10][11][12].
Użycie mieszaniny łatwo topliwych pochodnych cukrów, takich jak mannitol, w połączeniu z mocznikiem i solami, takimi jak chlorek amonu, prowadzi do znacznego obniżenia toksyczności procesu[13][14].
Zobacz też
[edytuj | edytuj kod]Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Kosugi, M, Sasazawa, K, Shimizu, Y, Migita, T. Reactions of allyltin compounds. 3. Allylation of aromatic halides with allyltributyltin in presence of tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0). „Chemistry Letters”, s. 301-302, 1977. DOI: 10.1246/cl.1977.301.
- ↑ Milstein, D., Stille, J. K.. A general, selective, and facile method for ketone synthesis from acid chlorides and organotin compounds catalyzed by palladium. „Journal of the American Chemical Society”. 100 (11), s. 3636-3638, 1978. DOI: 10.1021/ja00479a077.
- ↑ William J. Scott, G. T. Crisp, J. K. Stille. Palladium-catalyzed coupling of vinyl triflates with organostannanes: 4-tert-butyl-1-vinylcyclohexene and 1-(4-tert-butylcyclohexen-1-yl)-2-propen-1-one. „Organic Syntheses”. 68, s. 116, 1990.
- ↑ J. K. Stille, Antonio M. Echavarren, Robert M. Williams, James A. Hendrix. 4-Methoxy-4'-nitrobiphenyl. „Organic Syntheses”. 71, s. 97, 1993.
- ↑ Casado, AL, Espinet, P. Mechanism of the Stille reaction. 1. The transmetalation step. Coupling of (R1)I and (R2SnBu3) catalyzed by trans-[(PdR1IL2)] (R1 = C6Cl2F3; R2 = vinyl, 4-methoxyphenyl; L = AsPh3). „J. Am. Chem. Soc.”. 120 (35), s. 8978-8985, 1998. DOI: 10.1021/ja9742388.
- ↑ Casado, AL, Espinet, P. On the configuration resulting from oxidative addition of RX to Pd(PPh3)4 and the mechanism of the cis-to-trans isomerization of [PdRX(PPh3)2] complexes (R = aryl, X = halide). „Organometallics”. 17 (5), s. 954-959, 1998. DOI: 10.1021/om9709502.
- ↑ Leonardo S. Santos, Giovanni B. Rosso, Ronaldo A. Pilli, Marcos N. Eberlin. The mechanism of the stille reaction investigated by electrospray ionization mass spectrometry. „J. Org. Chem.”. 72 (15), s. 5809-5812, 2007. DOI: 10.1021/jo062512n.
- ↑ Lanny S. Liebeskind, Eduardo Peña-Cabrera. Stille couplings catalyzed by palladium-on-carbon with CuI as a cocatalyst: synthesis of 2-(4'-acetylphenyl)thiophene. „Organic Syntheses”. 77, s. 135, 2000.
- ↑ Farina, Vittorio, Kapadia, Suresh, Krishnan, Bala, Wang, Chenjie i inni. On the Nature of the „Copper Effect” in the Stille Cross-Coupling. „The Journal of Organic Chemistry”. 59 (20), s. 5905-5911, 1994. DOI: 10.1021/jo00099a018.
- ↑ Liebeskind, Lanny S., Fengl, Richard W.. 3-Stannylcyclobutenediones as nucleophilic cyclobutenedione equivalents. Synthesis of substituted cyclobutenediones and cyclobutenedione monoacetals and the beneficial effect of catalytic copper iodide on the Stille reaction. „The Journal of Organic Chemistry”. 55 (19), s. 5359-5364, 1990. DOI: 10.1021/jo00306a012.
- ↑ Gregory P. Roth, Vittorio Farina, Lanny S. Liebeskind, Eduardo Peña-Cabrera. Optimized Stille coupling reactions catalyzed by palladium on carbon with CuI as cocatalyst. „Tetrahedron Letters”. 36 (13), s. 2191 - 2194, 1995. DOI: 10.1016/0040-4039(95)00232-2.
- ↑ A. F. Renaldo, J. W. Labadie, J. K. Stille. Palladium-catalyzed coupling of acid chlorides with organotin reagents: ethyl (E)-4-(4-nitrophenyl)-4-oxo-2-butenoate. „Organic Syntheses”. 67, s. 86, 1989.
- ↑ Imperato, Giovanni, Vasold, Rudolf, König, Burkhard. Stille Reactions with Tetraalkylstannanes and Phenyltrialkylstannanes in Low Melting Sugar-Urea-Salt Mixtures. „Advanced Synthesis & Catalysis”. 348 (15), s. 2243-2247, 2006. DOI: 10.1002/adsc.200600248.
- ↑ P. Espinet, A. M. Echavarren. The Mechanisms of the Stille Reaction. „Angewandte Chemie International Edition”. 36 (43), s. 4704–4734, 2004. DOI: 10.1002/anie.200300638.
