碳耦合器奖

有机化学的三巨头,开创了钯催化交叉偶联反应,分享了今年的诺贝尔奖。这位名叫西蒙哈德林顿的男子(赶上他们

当2010年的诺贝尔化学奖是在10月6日宣布几乎没有,如果有的话,让人大跌眼镜。它从来没有“如果”的理查德·赫克、根岸英一和铃木章会获奖,但“当”。三个人被给予科学最具声望的奖项用于创建、法官的话说,“试管中的伟大艺术”。在这个过程中,他们彻底改变了锻造债券之间的碳原子的化学合成有机化学的本质和通往无数化合物价值的医药、农业和电子产品。

这三个奖获得者独立开发的钯催化交叉偶联反应。这样一种连接有机分子以前不可能的,尤其是在温和的反应条件下,提供的高程度的选择性和立体化学控制钯。这些耦合反应现在经常在世界各地进行的,在研究实验室和工业流程组装复杂分子的构建块。

Jan-Erling B吗?教授ckvall在瑞典斯德哥尔摩大学的有机化学奖委员会的一员,说,“重要的是要强调重要意义他们的发现对于学术和工业研究和生产精细化学品,包括医药、农用化学品,和高科技材料,造福社会。很少有反应了提高有机合成的效率一样palladium-catalysed交叉耦合反应。这些反应改变了科学的实践的合成和用于制造复杂的分子产生自然产品和生物活性的化合物。

技术的发展是一个美丽的例子如何询问和直观的智慧可以利用现有的科学知识并应用到一个新问题产生惊人的结果。

一个询问的头脑

见鬼,1968年在化学公司工作大力神在特拉华州,我们着手调查的效用钯化合物先前化学合成,但收到的关注相对较少。organopalladium曾有一些报道的化合物在文学,但没有人看着他们的化学,“见鬼manbetx手机客户端3.0在菲律宾的家中。“在我看来,他们可以做一些有用的东西。”

见鬼表明甲基- phenylpalladium卤化物原位生成的烯烃在室温下可以添加。可以添加例如phenylpalladium氯化乙烯,收益率苯乙烯一旦钯被消除。这一发现导致了前所未有的设计反应,芳基化或烯烃的烷基化。早期的反应生成organopalladium化合物在化学计量量从一个有机汞的物种和钯盐。关键的进展,呈现在钯催化的反应通过使用氯化亚铜reoxidise钯,使其可用于后续周期。四年后,到那时在纽瓦克市特拉华大学的,修改的系统生成organopalladium复杂organohalide零价态和钯。这样烯烃成为可能的芳基化反应与烯烃芳基卤化物在钯催化剂的存在,这成为了标准协议进行反应,是熊的名字。

在Pd(0)见鬼反应催化剂经历氧化加成organohalide - Pd插入carbon-halogen债券和形成一个organopalladium物种。在这个过程中钯氧化从Pd (0) Pd (II)。然后烯烃钯坐标,将两个碳耦合,各一卤化物和烯烃——进近。卤的含碳的那一部分的搭档从Pd中心迁移到一个碳原子的烯烃,烯烃的钯转向另一个碳的迁移插入,导致新的碳碳键。钯然后抓住一个氢原子从相邻的碳原子C = C双键,改革和新形成的分子被释放。还原消除卤化氢离开了钯在原来的零价态,在准备另一个循环的反应。

“结果很快就来,”赫克回忆说。”这是一个与其他金属反应是可能的,但它不工作很好。与钯效果更好。“见鬼立即理解工作的意义。当时我意识到,这是有用的,因为你不能做这些事情很容易在任何其他方式。当然,钯是昂贵的,他担心的是,与传统有机化学反应可能难以竞争。但事实证明,你不需要太多的钯,所以解决了这个问题,它实用。”

见鬼,他一直在特拉华大学,直到1989年退休,现在是79。获得诺贝尔奖的他说,“似乎是值得的。”

元素周期表中钓鱼

在1960年代早期,根岸英一抵达费城,宾夕法尼亚大学的奖学金,在美国,马上发现了有机合成的挫折。‘为什么是合成困难,即使你按照食谱配方吗?”他记得问。一些合成开始与一个复杂的化合物,只有发射大部分——我们为什么在这样一个周围方式呢?这让我开始考虑交叉耦合的新方法。

根岸英一搬到实验室的赫伯特·布朗在普渡大学西拉法叶,我们,开始调查交叉耦合使用有机金属化合物和过渡金属催化剂。”我想我们应该去钓鱼,使用元素周期表作为我们的向导,”他说manbetx手机客户端3.0。

已经有文献可追溯到30多年的使用过渡金属的耦合反应。钴、镍和铁催化的碳碳键形成反应格氏试剂与organohalides -烷基或芳基卤化物镁。然而,这些反应是不能容忍某些微妙的官能团,并显示选择性相对较低,给有机合成化学家的头痛。

最终,根岸英一偶然发现有机铝和镍的组合,,他说,是尤里卡时刻。我很快就意识到这个反应会广泛的适用性,”他说。搬到锡拉丘兹大学,根岸英一,1976年至1978年间发表了数篇论文描述Pd -或Ni-catalysed各种有机金属的交叉耦合。他发现许多组合提供了高选择性和收率。今天,这些反应包括锌、铝、锆被称为根岸英一耦合。

75岁的根岸英一仍然活跃HC布朗尊敬的普渡大学的化学教授,并说诺贝尔奖的奖项不会促使他退休。“我已经完成了一半我的目标,”他说。“我想继续工作至少好几年。”

温和的和温和的

1979年,在日本北海道大学的铃木,发现了他的钥匙。在基地的存在,有机硼化合物可以交叉夫妇和乙烯基芳基卤化物与钯催化剂。天生的稳定的有机硼化合物,温和的反应条件和广泛的官能团容忍意味着这个反应已成为非常实用,在学术和工业设置。铃木,他现在是80年,1994年退休但仍北海道名誉教授。

根岸英一和铃木耦合开始见鬼一样的反应,与氧化增加organohalide Pd (0)。第二耦合伙伴由transmetalation送到钯过程相关的有机金属试剂。还原消除然后将这两个合作伙伴联系在了一起,建立一个新的碳碳键和Pd(0)催化剂再生。

第四个先锋对钯催化交叉耦合的约翰•Stille美国化学家许多人相信他也会共享诺贝尔奖没有1989年在爱荷华州航空事故中丧生。12年前在柯林斯堡的科罗拉多州立大学,我们,Stille发现,钯催化交叉耦合反应的organohalides有机锡化合物。最终的三位科学家共同分享这个奖项强烈应得的荣誉,但我不禁认为委员会的决定更容易过早死亡在许多方面的约翰•Stille”说Tomislav rovi,约翰的当前持有者K Stille椅子在科罗拉多州立大学化学。“遗憾的是,我们永远不会知道。”

为了说明的多样性和钯催化交叉偶联反应的重要性,诺贝尔奖委员会引用了大量的例子,从学术和工业规模的合成。这些包括的总合成抗癌药物紫杉醇(紫杉醇)到底反应是用于创建复杂,三环8人环的化合物。¹见鬼的反应也用于制造战略债券的合成吗啡。²

根岸英一耦合是实验室合成的关键自然产品hennoxazole,海洋抗病毒化合物。³而铃木耦合是准备使用抗病毒bromoindole生物碱dragmacidin F。⁴后两个是特别好的例子敏感的官能团的存在,因此温和的反应条件是至关重要的。这些仅仅是少数的钯催化交叉偶联的例子,已使用,继续使用——在成千上万的重要化合物的合成,从最复杂的天然产物tonne-scale工业中间体。