Sonogashirova reakcia

náhľad|'''Kenkiči Sonogašira''' získal titul PhD v roku 1962 na Univerzite v Osake v Japonsku, kde pokračoval aj ako postdoc. Profesúru získal v roku 1981. Po odchode do dôchodku sa v roku 1994 vrátil na Technickú Univerzitu vo Fukui, kde pôsobil až do roku 2004. V súčasnosti je profesor emeritus na Univerzite v Osake.
**Sonogaširova reakcia** (tiež Sonogaširov cross-coupling, resp. Sonogaširova Hagiwarova reakcia) je paládiom a meďou katalyzovaná cross couplingová reakcia halogénderivátov a terminálnych alkínov. 
stred|bezrámu|700x700bod|Sonogaširova reakcia
Príbuznou reakciou je Castorova Stephensova reakcia a Cadiotova Chodkiewiczova reakcia. Význam Sonogaširovej reakcie výrazne narástol po objave, že lineárna -C≡C- skupina je izostérna s *para*-substituovanými aromátmi. Ďalší podnet k využitiu Sonogaširovej reakcie bol objav éndiínov v prírode, ktoré majú protirakovinové účinky a ich syntéza vyžaduje Sonogaširovu reakciu: sem patria kalicheamicíny, napríklad ''N-''acetyl-γ-kalicheamicín: cyklický éndiín podľahne v bunke pericyklickej reakii: Bergmanovmu prešmyku za vzniku 1,4-didehydrobenzénového biradikálu, ktorý sa kovalentne viaže na nukleové kyseliny, ktoré tým poškodí a vyvolá apoptózu bunky. 

## Výhody Sonogaširovej reakcie
Nasledujúci výpočet vlastností ukazuje, prečo je Sonogaširova reakcia reakciou prvej voľby pri konštrukcii C(sp)-C(sp) a C(sp)-C(sp2) väzieb:

# Sonogaširova reakcia prebieha pri laboratórnej alebo málo zvýšenej teplote (to je hlavný rozdiel oproti Castrovej Stephensovej reakcii, ktorá vyžaduje vysoké teploty, ktoré sú nevhodné pre zložité molekuly),
# Sonogaširova reakcia nevyžaduje prácu s explozívnymi acetylidmi meďnými, tie vznikajú *in situ* za použitia bezpečných meďných solí v katalytickom množstve,
# meďné soli sú komerčne dostupné, pričom sa využívajú v množstve 0,5&nbsp;mol% až 5&nbsp;mol% vzhľadom na reaktanty,
# paládium sa využíva v katalytickommnožstve, pričom sa osvedčili ako najlepšie katalyzátory: Pd(PPh3)4 a Pd(PPh2)Cl2,
# rozpúšťadlá a reaktanty nemusia byť suché, ale musia byť zbavené všetkého vzdušného kyslíka, ktorý by zoxidoval paládiový katalyzátor,
# ako rozpúšťadlo sa s výhodou môže použiť aj príslušný amín, ktorý nielen zachytáva vznikajúci halogenovodík, ale aj redukuje PdII na Pd0,
# Sonogaširova reakcia je jednoducho škálovateľná, prebieha aj nad 100&nbsp;g škále,
# Sonogaširova reakcia je stereošpecifická, stereochemická informácia reaktantu sa zachováva,
# reaktivita východzích arylhalogenidov a vinylhalogenidov je: OTf ≈ I > Br >> Cl, rozdiel v reaktivite chlórderivátov a brómderivátov umožňuje regioselektívnu reakciu s brómderivátom a podobne rozdiel v reaktivite jódderivátov a brómderivátov umožňuje regioselektívnu reakciu s jódderivátom,
# Sonogaširova reakcia teólerje mnoho funkčných skupín na aromatických kruhoch a substituovaných dvojitých väzbách, problémom sú α,β-nenasýtené zlúčeniny, ktoré dávajú produkty Michaelovej konjugovanej adície a propargylové reaktanty izomerizujú na allény.

## Nevýhody Sonogaširovej reakcie
Nevýhody Sonogaširovej reakcie je nutné zvážiť pri plánovaní syntézy produktu:

# arylhalogenidy a priestorovo náročné reaktanty vyžadujú vyššiu reakčnú teplotu a dlhšie reakčné časy,
# terminálne alkíny podliehajú pri vyšších teplotách nežiadúcim vedľajším reakciám.

## Vylepšenia Sonogaširovej reakcie

### Syntéza terminálnych alkénov
Na syntézu terminálnych alkínov je možné použiť samotnú Sonogaširovu reakciu, kde halogénderivát sa nechá reagovať s trimetylsilylacetylénom (TMSA): HC≡C-SiMe3, ktorý je kvapalný na rozdiel od plynného acetylénu (HC≡CH). V druhom kroku sa vykoná desilylácia za vzniku terminálneho alkínu: R-C≡CH pôsobením alkalického hydroxidu, uhličitanu alebo fluoridu. Takto pripravený terminálny alkín je možné podrobiť ďalšej Sonogaširovej reakcii.
stred|bezrámu|600x600bod
Ďalším problémom acetylénu v Sonogaširovej reakcii je, že je menej reaktívny ako vzniknutý monosubstituovaný acetylén, takže reakcia prebieha do druhého stupňa za vzniku interného alkínu.

Analogicky ku TMS skupine, je možné terminálne alkíny chrániť a pripravovať z 2-metyl-3-butin-2-olu. Ten sa zavedie na halogénderivát Sonogaširovou reakciou a následná deprotekcia hydroxidom draselným za zvýšenej teploty prebieha ako retro-Favorského eliminácia acetónu.
stred|bezrámu|600x600bod

## Mechanizmy Sonogaširovej reakcie
stred|bezrámu|424x424bod|Mechanizmus Sonogaširovej reakcie
Mechanizmus Sonogaširovej reakcie zahrňujúci úlohu paládia (Pd cycle) a úlohu medi (Cu cycle): V prvom kroku sa z paládiového prekatalyzátora vytvorí koordinačne nenasýtený komplex paládia, ktorý je katalyticky aktívny (**A**), v oxidatívnej adícii (**OA**) na nulamocné paládium Pd0 vnorí do väzby halogénderivátu R1-X za tvorby komplexu **B**. 

Cyklus medi začína vstupom alkínu do koordinačnej sféry jednomocnej medi **D**, čím vznikne komplex **E**, kde je alkín viazaný svojimi π elektrónmi. Odčerpanie π elektrónov alkínu spôsobí vzrast jeho kyslosti. V ďalšom kroku báza (base) deprotonizuje alkín, ktorý sa na meď naviaže svojimi σ-elektrónmi za tvorby komplexu **F**. 

V druhom kroku reaguje komplex paládia **B** s komplexom medi **F**, kde si v rámci transmetalácie (**TM**) vymenia ligandy, pričom paládium získa acetylidový ligand od medi a meď získa halogén. Hnacou silou je tvorba stabilnejších väzieb uhlík-kov: paládium je podľa Pearsonovej teórie kyselín a zásad mäkkšou kyselinou, ktorá preferenčne viaže mäkké ligandy ako sú uhlíkové ligandy. Transmetalácia obnoví meďný katalyzátor a vytvorí komplex paládia **C**, ktorý ako *cis*-izomér je schopný reduktívnej eliminácie za tvorby väzby C-C v produkte R1-C≡C-R2 za obnovy paládiového katalyzátora. Tvorba produktu a regenerácia paládiového katalyzátora prebieha v reduktívnej eliminácii (**RE**).

## Referencie


Kategória:Kondenzačné reakcie