crosscouplingreacties

Crosscouplingreacties zijn een klasse van chemische reacties waarbij twee organische fragmenten met elkaar worden verbonden via een overgangsmetaal, meestal palladium of nikkel. Het doel is het vormen van een nieuwe covalente binding, vaak koolstof-koolstof of koolstof-heteroatoombinding, onder milde omstandigheden en met brede functionaliteitsoffset.

De generieke mechanismen van crosscoupling omvatten drie stappen: oxidatieve additie van een halide of pseudohalide aan een metaalcomplex (zoals Pd(0)), transmetalatie met een organische nucleofiel (bijvoorbeeld boron-, zink-, tin- of magnesium- derivaten), en reductieve eliminatie die het gekoppelde product oplevert en het metaal terugbrengt naar zijn lagere oxidatietoestand. Deze cyclus maakt het mogelijk om diverse organische fragmenten efficiënt te combineren.

Belangrijke typen crosscoupling zijn onder andere Suzuki-Miyaura, Negishi, Kumada, Stille en Hiyama, die elk gebruikmaken van verschillende organometaalreagentia (boron-, zink-, magnesium-, tin- of silicon-verhoudingen). Daarnaast zijn Heck, Sonogashira en Buchwald-Hartwig amination veel toegepaste koppelingen die respectievelijk alkenen, terminale alkynen en arylhalides met verschillende nuclofieën verbinden. Traditioneel worden palladiumkatalysatoren gebruikt, maar ook nikkelkatalysatoren worden steeds vaker toegepast, vooral bij minder kostbare substraten.

Crosscouplingreacties hebben een grote impact op de organische synthese, met toepassingen in geneesmiddelenontwikkeling, materiaalwetenschap en fijnchemie. Hun ontwikkeling werd bekroond met de Nobelprijs voor Scheikunde in 2010, toegekend aan Heck, Suzuki en Negishi voor hun bijdragen aan de metaalkatalysegeselectieve koppelingen.