Tvärbindningsreaktioner

Tvärbindningsreaktioner är en grupp palladium- eller nickelkatalyserade reaktioner där två olika reaktanter fogas samman genom bildandet av en ny kovalent bindning, oftast mellan kolatomer. Dessa reaktioner gör det möjligt att koppla samman olika organiska fragment, såsom aryl- eller vinylgrupper, med varandra eller med alkenider och andra funktionella grupper, vanligtvis under relativt milda villkor och med hög atom ekonomisk effektivitet.

En vanlig mekanism består av tre huvudsteg: oxidativ tillsats av katalysatorn till en organohalogenid eller annan elektrofil part, transmetallation där den andra reaktanters grupp överförs till metallcentralen, och reduktiv elimination som bildar den nya bindningen och återställer katalysatorn. Denna cykel gör det möjligt att generera C–C- eller C–heteroatom-bindningar på ett kontrollerat sätt.

Vanliga typer av tvärbindningsreaktioner inkluderar Suzuki-Miyaura-reaktionen (aryl-/vinylboronater kopplas till aryl-/vinylhalogenider i närvaro av bas och Pd-ligand), Heck-reaktionen (vinyl- eller arylhalogenid reagerar med alken), Negishi-reaktionen (organonickel-/organozinkreaktanter med halogenider), Stille-reaktionen (organostannkomponenter), Kumada-reaktionen (Grignard-reaktanter), Sonogashira-reaktionen (terminala alkynider med aryl-/vinylhalogenider) och Hiyama-reaktionen (organosiliconer).

Katalysatorer och villkor varierar, men palladium är dominerande medan nickel ofta används som kostnadseffektivt alternativ. Reaktionerna tolererar ofta många funktionella grupper men kräver noggrann kontroll av luftfuktighet och basisering; lösningsmedel varierar från kolväten till polära lösningsmedel.

Betydelsemässigt har tvärbindningsreaktioner blivit centrala i syntetisk kemi för framställning av biaryl- och vinylkonstruktioner, läkemedel, naturliga produkter och material, och deras utveckling belönades 2010 med Nobelpriset i kemi till Heck, Suzuki och Negishi.