Palladiumkatalysatoren helpen bij het synthetiseren van belangrijke chemicaliën voor veel industrieën. Echter, directe reactie van twee basische reagentia, arylhalogeniden en alkyllithiumverbindingen, blijft een uitdaging. Nutsvoorzieningen, een team van wetenschappers heeft ontdekt dat een katalysator die liganden van het YPhos-type bevat, deze reactie zelfs bij kamertemperatuur kan bemiddelen. Deze ontdekking kan bijdragen aan de ontwikkeling van duurzamere processen in de chemische industrie, de auteurs schrijven in het tijdschrift Angewandte Chemie .

Door palladium gekatalyseerde chemische processen zijn zeer nuttig. Palladiumkatalysatoren helpen om eenvoudige koolstofbevattende verbindingen te koppelen om meer gecompliceerde chemische structuren te vormen. Echter, ze zijn er nog niet in geslaagd om twee veel voorkomende reagentia in chemische synthese te koppelen:arylhalogeniden en alkyllithiumverbindingen. Onder de arylhalogeniden, arylchloriden zijn veel voorkomende synthesereagentia die variabel reageren tijdens door palladium gekatalyseerde reacties om bijproducten te produceren.

Voor koppelingsreacties met arylhalogeniden en alkyllithiumverbindingen, scheikundigen nemen meestal 'omwegen' door tussenliggende synthesestappen toe te voegen. Helaas, elke extra synthesestap levert chemisch afval op en brengt kosten met zich mee.

Dit probleem bracht Viktoria Däschlein-Gessner en haar team van de Ruhruniversiteit Bochum ertoe nieuwe palladiumkatalysatoren te onderzoeken. Ze dachten dat een functionele katalysator veel chemische syntheses zou vergemakkelijken. "De koppeling van arylchloride en alkyllithiumreagentia vertegenwoordigt een van de meest uitdagende reacties en belooft - indien succesvol - een brede toepasbaarheid, ', leggen de auteurs uit.

Na het testen van verschillende bestaande katalysatoren, de auteurs identificeerden een veelbelovende kandidaat. Deze katalysator was gebaseerd op een klasse van ylide-gesubstitueerde fosfinen genaamd YPhos.

Chemici gebruiken YPhos-bevattende palladiumkatalysatoren voor moeilijke koppelingsreacties. De YPhos-liganden combineren een negatief geladen koolstofcentrum en een positief geladen fosfoniumgroep (het ylide) met een fosfine-type ligand - fosfines zijn typische liganden in palladiumkatalyse. Deze opstelling van ylide-fosfineligand resulteert in speciale elektronische eigenschappen. De wetenschappers merkten op dat de ligandelektronica hielp om arylhalogeniden te activeren, wat een cruciale stap is in de reactie tussen arylhalogeniden en alkyllithiumverbindingen.

Een van de YPhos-klasse van liganden, een ligand genaamd joYPhos, bleek de meest gunstige architectuur te hebben. De combinatie van elektronische eigenschappen en een ruimtevullende architectuur onderdrukte de vele nevenreacties die anders in de koppeling zouden optreden.

De auteurs merken op dat prekatalysatoren die de YPhos-liganden bevatten ook buitengewoon goed presteerden. Prekatalysatoren hebben hun liganden en een palladiumbron vooraf gerangschikt in afzonderlijke verbindingen. Net als tweecomponentenlijmen, ze assembleren in het reactiemengsel om de effectieve katalysator te vormen. Deze voorrangschikking maakt hun behandeling gebruiksvriendelijk en de verbindingen zijn stabieler dan de vrije liganden, volgens de auteurs.

In een opschaling van de reactie, de wetenschappers synthetiseerden een bouwsteen van lesinurad, een medicijn dat wordt gebruikt voor de behandeling van jicht. Ze toonden ook aan dat de katalysator goed presteerde voor vele variaties van de arylhalogenide- en alkyllithiumreagentia. Deze resultaten leidden tot de conclusie dat deze transformatie algemeen toepasbaar is. Deze nieuwe palladiumkatalysator kan dus helpen om kostbare "omwegen" in toekomstige organische syntheses te vermijden.