Chemicy z Wielkiej Brytanii odkryli, że kompleksy żelaza z N-heterocyklicznymi karbenami mogą katalizować reakcję sprzęgania Suzuki. W tym przypadku reagentami były estry aromatycznego kwasu boronowego i chlorki arylu, a w wyniku reakcji powstały podstawione biaryle. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature Synthesis.
Reakcja Suzuki umożliwia utworzenie wiązania węgiel-węgiel między dwiema cząsteczkami organicznymi – kwasem boronowym i halogenkiem. Różne kompleksy palladu (0) z fosfinami, N-heterocyklicznymi karbenami i innymi ligandami katalizują reakcję sprzęgania krzyżowego. W 2010 roku japoński chemik Akira Suzuki otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycie tej reakcji.
Kilka lat temu chemicy pod kierownictwem Robina B. Bedforda z Uniwersytetu w Bristolu postanowili sprawdzić, czy możliwe jest przeprowadzenie reakcji Suzuki z użyciem tańszych katalizatorów na bazie żelaza. W 2018 roku odkryli, że jest to możliwe — w obecności kompleksu karbenowo-żelazowego, halogenki arylu reagowały z estrami kwasu boronowego, tworząc produkt reakcji krzyżowego sprzęgania. Jednak w reakcji brały udział tylko halogenki arylu zawierające grupę kierującą w pozycji sąsiadującej z halogenem.
Niedawno ci sami naukowcy odkryli, że jeśli warunki reakcji zostaną starannie dobrane, grupa przewodnia będzie zbędna. Chemicy przeprowadzili reakcję w następujący sposób: zmieszali chlorek arylu, eter kwasu boronowego, bromek magnezu, bromek metylomagnezu, bromek żelaza (+3) oraz źródło ligandu karbenowego w mieszaninie dioksanu i 2-metylotetrahydrofuranu. Następnie naukowcy ogrzewali mieszaninę przez kilka godzin w temperaturze 100 stopni Celsjusza — i otrzymali produkt krzyżowej kombinacji. Jak zauważają chemicy, w większości eksperymentów, jako efekt uboczny, powstawał homosprzęgający produkt cząsteczek eteru boru, który należało rozdzielić chromatograficznie.
Co więcej, naukowcy wykazali, że ich reakcja działa z różnymi pochodnymi boru i chlorkami arylu, a wydajność konwersji w niektórych przypadkach sięga 90 procent. Jednak jeśli jeden z materiałów wyjściowych zawierał grupę karbonylową lub niepodstawioną grupę aminową, pożądany produkt nie powstawał.
W ten sposób chemicy odkryli nową metodę przeprowadzania reakcji Suzuki z wykorzystaniem katalizatora żelazowego. Naukowcy nie ustalili jeszcze, który kompleks jest cząsteczką katalitycznie aktywną. Zakładają jednak, że w pierwszym etapie reakcji żelazo jest redukowane do stopnia utlenienia +1, a następnie utleniająco dodaje chlorek arylu.
Wcześniej mówiliśmy o tym, jak chemicy dowiedzieli się, jak otrzymywać diaryloaminy poprzez modyfikację reakcji Suzuki.
