צימוד צולב מזורז פלדיום

תגובות צימוד צולבות מזורזות Pd מורכבות מאלקטרופיל (בדרך כלל אורגנוהאליד), נוקלאופילי (בדרך כלל תרכובת אורגנומטלית או אלקין), וזרז פלדיום. ללא קשר לאלקרופיל או לנוקלאופילי המשמשים, כל הזיווגים הצולבים של PD-מזורזים מסתמכים על זרז PD כדי להפעיל ולשלב את שני בני הזוג. באופן כללי, מינים Pd(0) מגיב עם organohalide באמצעות תוספת חמצונית כדי ליצור מינים organopalladium (RPdX). מין האורגנופלדיום הזה מגיב עם השותף הנוקלאופילי כדי ליצור מין אורגנופלדיום חדש ובסופו של דבר לבנות קשר פחמן-פחמן חדש. בהתאם לשותף הנוקלופילי, צימוד הצלב Pd-מזורז מקבל שם ספציפי (ראה טבלה 1 להלן).

טבלה 1: רשימה של שמות תגובות צימוד צולבים PD מזורז ושותפיהם הנוקלופילים.

ישנם שני מנגנונים כלליים הקשורים אלה Pd-זרז צימודים צולבים. אחד לתגובת הק, ואחד לתגובות צימוד צולבות אחרות. בסך הכל, תגובת הק משלבת אלקן עם אורגנוהאליד כדי ליצור אולפין מוחלף יותר (איור 1). הצעד הראשון של תגובת הק זהה לכל הזיווגים הצולבים האחרים. בתור התחלה, תוספת חמצונית מתרחשת בין Pd(0)-זרז ואת organohalide כדי ליצור מינים organopalladium(II). לאחר מכן, האולפין קואורדינטות למין האורגנופלדיום החדש שנוצר(II). לאחר תיאום אולפין, קרבופלדיציה מתרחשת כדי ליצור קשר חדש פחמן-פחמן ופחמן-פלדיום. לאחר מכן, חיסול בטא-הידריד מתרחשת כדי ליצור Pd(II)-hydride מינים ואת המוצר olefin. לבסוף, חיסול רדוקטיבי של HX מחדש את Pd(0)-זרז, אשר יכול להמשיך צימוד למולקולה אחרת של organohalide ו olefin.

איור 1: תגובת הק משלבת אלקין עם אורגנוהאליד כדי ליצור אולפין מוחלף כעת יותר.

עבור שאר תגובות הצימוד הצולב, המנגנון הוא כדלקמן (איור 2). תוספת חמצונית בין האורגנוהאליד לזרז Pd(0) גורמת להיווצרות של מינים organopalladium(II). מין זה של organopalladium(II) מגיב עם תרכובת אורגנומטלית נוקלאופילית בצעד הנקרא טרנסמטלציה כדי ליצור מינים organopalladium(II) עם שני קשרים פחמן-פלדיום. לבסוף, חיסול רדוקטיבי מתרחש כדי ליצור קשר פחמן-פחמן חדש ולחדש את הזרז Pd(0).

איור 2: מנגנון לתגובות הצימוד הצולבות הנותרות.

המוצר צריך להיות מוצק עם ספקטרום ¹H NMR הבאים: ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d₆): δ (ppm) 2.60 (s, 3H), 6.67 (d, J = 16.0 הרץ, 1H), 7.65 (d, J = 16.0 הרץ, 1H). 7.83 (ד, J = 8.4 הרץ, 2H). 7.97 (ד, J = 8.4 הרץ, 2H).

תגובות צימוד צולבות אלה של PD-מזורז שינו את האופן שבו מולקולות מסונתזות במסגרות אקדמיות ותעשייתיות. את ההשפעה של טכנולוגיה זו ניתן לראות באופן שבו כימאים בונים מבנים מורכבים עבור תרופות, כימיקלים חקלאיים וחומרים. מעבר לצימודים צולבים מזורזים על ידי Pd, קטליזת מתכת המעבר שינתה (וממשיכה להשתנות) באופן שבו כימאים סינתטיים מכינים מולקולות שיכולות להשפיע על החברה באמצעות השימוש הטיפולי הפוטנציאלי שלהם.

מולקולות רבות של עניין לטיפול במחלות יש קשרים המחברים טבעות ארומטיות או הטרוארומטיות. תגובות צימוד צולבות פלדיום, כמו תגובת סוזוקי, מצאו שימוש נרחב בתעשיית התרופות לייצור סוגים אלה של מבנים. לדוגמה, Crizotinib (Xalkori), תרופה נגד סרטן לטיפול בקרצינומה של ריאות תאים לא קטנים, מסונתזת בקנה מידה של כמה קילו באמצעות צימוד סוזוקי.

איור 3: קריזוטיניב (Xalkori), תרופה נגד סרטן.

צימודים צולבים פלדיום הוחלו גם לקראת הסינתזה של Taxol (תרופה נגד התפשטות), Varenicline (תרופה נגד עישון), ומבשרים עבור שרפים אלקטרוניים ביצועים גבוהים.

איור 4: Taxol (סם נגד אטיסר), Varenicline (תרופה נגד עישון), ומבשרים עבור שרפים אלקטרוניים ביצועים גבוהים.