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Palladium-katalysierte Kreuzkupplungen und verwandte Reaktionen

Palladium-katalysierte C-C-Verknüpfungsreaktionen - Einleitung

Eines der wichtigsten Teilgebiete der Organischen Chemie ist die Synthesechemie. Auf diesem Gebiet arbeitende Chemiker stehen vor der Herausforderung oftmals komplexe Verbindungen aus kleineren Molekülen zu synthetisieren. Um dies zu bewerkstelligen werden Reaktionen benötigt, die den Aufbau neuer Bindungen ermöglichen. Zu den wichtigsten Reaktionen gehören solche, die zur Verknüpfung von Kohlenstoff-Atomen dienen. Hierzu steht mittlerweile eine grosse Anzahl Reaktionen in vielen Varianten zur Verfügung. Besonders gut geeignete, etablierte Reaktionen sind häufig als sogenannte Namensreaktionen eng mit den Namen ihrer Entdecker verknüpft, z. B. die Grignard-Reaktion, die Diels-Alder-Cyclisierung oder die Wittig-Olefinierung - drei Reaktionen, die von so grosser Bedeutung sind, dass ihren Entdeckern der Nobelpreis für Chemie verliehen wurde.

Da sich allerdings nicht jede Reaktion auf jede Problemstellung anwenden lässt, werden stetig neue Reaktionen und Reaktionsvarianten entwickelt. Zu den neueren Methoden gehören auch die Palladium-katalysierten C-C-Verknüpfungreaktionen, wie z. B. die sogenannten Kreuzkupplungen oder die Heck-Reaktion. Diese Reaktionen haben mittlerweile einen so hohen Stellenwert in der Organischen Synthesechemie erreicht, dass Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi und Akira Suzuki für ihre Arbeiten auf diesem Gebiet der Nobelpreis für Chemie 2010 zuerkannt wurde (Link zur offiziellen Nobelpreis-Seite).

Palladium-katalysierte Kreuzkupplungen

Zu den prominentesten Palladium-katalysierten Reaktionen gehören die Kreuzkupplungen. Die verschiedenen Varianten lassen sich auf das unten (Abb. 1) dargestellte allgemeine Reaktionsschema vereinfachen. So reagiert bei einer Kreuzkupplung ein elektrophiles Substrat R-X mit einem nucleophilen Reaktionsparter R'-[M] in Gegenwart eines Palladium-Katalysators unter Ausbildung einer neuen C-C-Bindung zu einem Molekül R-R'. Gängige Reste R sind Aryl, Alkenyl, Alkinyl und Benzyl, teilweise auch Alkyl oder Acyl, R' ist in der Regel Aryl, Alkenyl, Alkinyl oder Alkyl. Als Gruppe X wird häufig Brom, Iod oder Triflat (Trifluormethansulfonat) eingesetzt. Die Gruppe [M] bezeichnet einen - meist metallorganischen - Rest, z. B. Zink-, Zinn-, Magnesium- aber auch Bor-Organyle.

Abb.1
Allgemeines Reaktionsschema für Palladium-katalysierte Kreuzkupplungen
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