Mecanismos de reações de acoplamento cruzado Suzuki

As reações de acoplamento cruzado, e a reação de Suzuki em particular, estão entre os métodos sintéticos amplamente utilizados para criar novas ligações CC para formar moléculas mais complexas a partir de moléculas menores.  Na reação de Suzuki, ou reação de Suzuki-Miyaura, um composto de organoborono e um organohalide são acoplados de forma cruzada na presença de uma base usando um complexo de paládio como catalisador. A reação é usada na indústria farmacêutica para ligar, por exemplo, estruturas de anéis aromáticos para criar compostos intermediários mais complexos usados na síntese de IFAs. As reações de acoplamento relacionadas incluem Negishi e Heck, que também usam complexos de metais de transição como catalisadores em reações de acoplamento cruzado.  A reação de Negishi acopla organohaletos com compostos organozincos para formar ligações CC, enquanto a reação de Heck usa um catalisador de paládio para acoplar um haleto insaturado com um alceno, formando um alceno substituído. 

Existem várias outras reações que formam ligações CC em produtos de acoplamento cruzado.  No acoplamento Kumada-Corriu, um reagente de Grignard e um haleto orgânico são acoplados usando paládio ou níquel. A reação de Sonogashira usa um catalisador de paládio e um co-catalisador de cobre para acoplar um alcino e um haleto de arila ou vinila.  

Geralmente, as reações de acoplamento cruzado comumente usadas podem ser classificadas como reações catalisadas ou não catalisadas.  As reações de acoplamento cruzado catalisadas normalmente usam um metal de transição, como paládio, zinco, níquel complexado com uma variedade de ligantes. A reação de Grignard é um exemplo de uma síntese formadora de ligação CC não catalisada.

As reações de acoplamento cruzado catalisado incluem:

• Suzuki–Miyaura – Acopla ácidos borônicos, ésteres de boro, borano com halogenetos de alquila ou arila
• Negishi – Combina compostos organozinc com organohaletos
• Caramba - Acopla haleto insaturado com um alceno
• Kumada-Corriu – Casais reagente de Grignard com organofalogenetos
• Stille – Acopla haletos orgânicos com compostos organoestânicos 
• Sonogashira – Acopla alcino terminal e um haleto de arila ou vinila.
• Hayashi-Miyaura - une bis(pinacolato)diboro (B2pin2) com haletos de arila e haletos de vinila

Na reação de Suzuki - ou Suzuki-Miyaura -, um ácido organoborônico e um organohalida são acoplados de forma cruzada usando um complexo de paládio como catalisador na presença de uma base. A reação é usada na indústria farmacêutica para ligar, por exemplo, estruturas de anéis aromáticos para criar compostos intermediários mais complexos usados na síntese de IFAs.

Existem três processos básicos que ocorrem em uma reação de acoplamento Suzuki. Na primeira etapa, um composto intermediário de Pd(II) é formado por meio da adição oxidativa de um complexo de Pd(0) por uma espécie de haleto de arila. Em seguida, na presença de uma base, o composto organoborano reage com as espécies intermediárias Pd(II) e forma um segundo complexo intermediário via transmetalação. Finalmente, o produto é formado por eliminação redutiva e o complexo Pd(0) original é restabelecido. 

As reações de acoplamento cruzado estão entre os métodos mais prolificamente usados para obter a ligação CC, bem como a formação de ligações C-H, C-N, CO, etc.  Por esse motivo, as reações de acoplamento cruzado são importantes em aplicações farmacêuticas, poliméricas e de síntese natural. No caso da reação de Suzuki amplamente adaptada, existem inúmeras vantagens deste método de síntese:

• Condições de reação moderadas com bons rendimentos
• Estável no ar e na água
• Baixa toxicidade; Apoia a química verde
• Útil com uma ampla gama de grupos funcionais
• Alta estereosseletividade de reação
• Pode ser facilmente usado em reações telescópicas
• Grande diversidade de compostos organoboron disponíveis
• Complexos de paládio disponíveis com uma variedade de ligantes 

A reação de Heck também é importante em aplicações comerciais. Por exemplo, os produtos farmacêuticos montelucaste (asma), naproxeno (AINE), eletriptano (enxaquecas) e rilpivirina (HIV) usaram reações de Heck em sua síntese. As reações de Sonogashira foram utilizadas na síntese de terbinafina (fungicida). A reação de Negishi não é normalmente usada para síntese em larga escala devido à toxicidade associada a estananes e sensibilidade à água / oxigênio, mas provou ser muito útil na síntese de produtos naturais. 

Parte da razão para o escopo cada vez maior do acoplamento Suzuki e reações relacionadas é a expansão da pesquisa, desenvolvimento e disponibilidade de novos compostos organoboron e complexos de catalisadores de metais de transição. O vibracional in situ está fornecendo informações importantes na síntese desses reagentes e catalisadores em relação à atividade e estrutura, como a forma como os ligantes são ligados. Além disso, os intermediários que se formam durante as reações de acoplamento são observados e identificados por espectroscopia vibracional in-situ. No desenvolvimento e aumento de escala de processos químicos, investigar o efeito de variáveis de reação, como temperatura, taxa de dosagem e agitação nas reações de acoplamento, leva a sínteses otimizadas.

Por essas razões, a espectroscopia vibracional in-situ ReactIR e ReactRaman são ferramentas valiosas no estudo de Suzuki e reações de acoplamento relacionadas. Além disso, para garantir a segurança do processo e apoiar estudos sobre o efeito das variáveis de reação, o EasyMax e o EasyMax HFCal são importantes na quantificação da cinética e termodinâmica da reação. Em situações em que as amostras de reação são necessárias para testes off-line, o EasySampler fornece remoção e diluição automatizadas e autônomas de amostras - sem perturbar a reação.

Veja uma eDemo ao vivo do seu trabalho ou escritório em casa de acordo com sua programação.