克服有机化学中的溶解度问题

来源：北海道大学（Hokkaido University）

北海道大学的科学家们开发了一种快速、高效的交叉偶联反应方案，大大地扩展了可用于合成有用有机化合物的化学品库。

不溶性反应物在溶液中几乎不具有反应性，但可以在无溶剂系统中使用球磨来驱动固态化学反应（Tamae Seo 等人。美国化学学会杂志。2021 年 3 月 30 日）。

化学反应是合成各种用途产品的重要过程。大多数情况下，这些反应是在液相中通过将反应物溶解在溶剂中来进行的。然而，有大量化学品部分或完全不溶，因此尚未用于合成。许多尖端有机材料（如有机半导体和发光材料）的合成所需的起始材料通常难溶，导致基于溶液的合成出现问题。因此，非常需要开发一种不依赖溶剂的合成方法来克服有机合成中这些长期存在的溶解性问题，以合成新的有价值的有机分子。

近年来，使用球磨的合成技术已被用于在固相中进行无溶剂反应。有人提出球磨的使用可能会克服上述合成化学中的溶解度问题，但从未进行过针对此目的的系统研究。

由 Koji Kubota 副教授和 Hajime Ito 教授领导的北海道大学化学反应设计与发现研究所 (WPI-ICReDD) 的四名科学家团队开发了一种快速、高效、无溶剂的 Suzuki-Miyaura 交叉偶联方案不溶性芳基卤化物的反应。该方案发表在《美国化学学会杂志》上。

芳基卤化物是合成有机功能分子的常用原料，主要通过钯催化的 Suzuki-Miyaura 交叉偶联反应——北海道大学名誉教授 Akira Suzuki 分享了 2010 年诺贝尔化学奖。尽管交叉偶联反应已用于合成各种有价值的分子，但不溶性芳基卤化物不是合适的底物，因为 Suzuki-Miyaura 交叉偶联反应主要在溶液中进行。

鉴于这种限制，科学家们专注于开发一种有效的固态 Suzuki-Miyaura 交叉偶联的许多极不反应的不溶性芳基卤化物。关键设备包括球磨机，用于混合反应物；加热器，以提高发生反应的温度；以及使用由乙酸钯（催化剂）、SPhos（用于 Suzuki-Miyaura 交叉偶联反应的高性能配体）和 1,5-环辛二烯（分散剂和稳定剂）组成的催化系统。

当颜料紫 23 是几乎不溶的芳基卤化物之一，在钯基催化体系的存在下，在 120 °C 的球磨机中与芳基硼亲核试剂反应时，它被转化为当溶解于二氯甲烷中时强烈发光的产物3u（Tamae Seo 等人。Journal of the American Chemical Society。2021 年 3 月 30 日）。

本研究的重点是将无溶剂固态反应应用于几乎不溶的芳基卤化物。这些反应物在传统的基于溶液的反应中没有产生任何产物。然而，使用高温球磨的固态反应得到了所需的产物。重要的是，该团队发现了一种由不溶性色素紫 23 制备的新型强光致发光材料。

“高温球磨技术和我们的催化系统对于不溶性芳基卤化物的这些交叉偶联反应至关重要，我们开发的方案扩展了源自不溶性起始材料的有机分子的多样性，”Koji Kubota 说。

了解更多：

Original Article:

Tamae Seo, et al. Tackling Solubility Issues in Organic Synthesis: Solid-State Cross-Coupling of Insoluble Aryl Halides. Journal of the American Chemical Society. March 30, 2021.

DOI: 10.1021/jacs.1c00906

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c00906

原文网址：https://www.global.hokudai.ac.jp/blog/toward-overcoming-solubility-issues-in-organic-chemistry/

声明：本文由凯宝来编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。