Химические процессы, катализируемые палладием, очень полезны. Палладиевые катализаторы помогают связывать простые углеродсодержащие соединения с образованием более сложных химических структур.
Однако им пока не удалось объединить два общих реагента в химическом синтезе, арилгалогениды и алкиллитиевые соединения. Среди арилгалогенидов арилхлориды являются обычными реагентами для синтеза, которые по-разному реагируют во время реакций, катализируемых палладием, с образованием побочных продуктов.
Для реакций сочетания с арилгалогенидами и алкиллитиевыми соединениями химики обычно идут «обходным путем», добавляя промежуточные стадии синтеза. К сожалению, на каждой дополнительной стадии синтеза образуются химические отходы и увеличиваются затраты.
Эта проблема побудила Викторию Даешляйн-Гесснер и ее команду из Рурского университета в Бохуме исследовать новые палладиевые катализаторы. Они думали, что функциональный катализатор облегчит многие химические синтезы. «Сочетание арилхлорида и алкиллитиевых реагентов представляет собой одну из самых сложных реакций и – в случае успеха – обещает широкое применение», – поясняют авторы.
После тестирования различных существующих катализаторов авторы определили перспективного кандидата. Этот катализатор был основан на классе илидзамещенных фосфинов под названием YPhos.
Химики используют YPhos-содержащие палладиевые катализаторы для сложных реакций сочетания. Лиганды YPhos объединяют отрицательно заряженный углеродный центр и положительно заряженную фосфониевую группу (илид) с лигандом фосфинового типа – фосфины являются типичными лигандами в палладиевом катализе.
Эта установка илид-фосфиновый лиганд приводит к особым электронным свойствам. Ученые заметили, что электроника лиганда помогла активировать арилгалогениды, что является важным этапом реакции между арилгалогенидами и алкиллитиевыми соединениями.
Было показано, что один из лигандов класса YPhos, лиганд под названием joYPhos, имеет наиболее благоприятную архитектуру.
Его сочетание электронных свойств и архитектуры, заполняющей пространство, подавляло многие побочные реакции, которые в противном случае происходили бы в муфте.
Авторы отмечают, что предкатализаторы, содержащие лиганды YPhos, также показали себя очень хорошо. Предварительные катализаторы имеют свои лиганды и источник палладия, предварительно приготовленные в отдельных соединениях. Как двухкомпонентные клеи, они собираются в реакционной смеси, образуя эффективный катализатор.
По словам авторов, такая предварительная компоновка делает их обращение с ними более удобным, а соединения более стабильны, чем свободные лиганды.
В расширенном масштабе ученые синтезировали строительный блок лесинурада, лекарства, используемого для лечения подагры. Они также показали, что катализатор хорошо работает со многими вариантами арилгалогенидных и алкиллитиевых реагентов.
Эти результаты привели к выводу, что данное преобразование в целом применимо. Таким образом, этот новый палладиевый катализатор может помочь избежать дорогостоящих обходных путей в будущем органическом синтезе.