Arylboronate leicht gemacht
Teure und toxische Materialien in der chemischen Synthese überflüssig machen: Dieses Ziel verfolgen auch Forscher der Universität Würzburg. Einen neuen Weg dorthin beschreiben sie in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ – und einen Überraschungseffekt gleich mit dazu.
Mit Zink als Katalysator lassen sich ringförmige Moleküle simultan mit zwei Boronatgruppen bestücken
Todd Marder
Für die Synthese der Arylboronate kommen bislang metallhaltige Katalysatoren zum Einsatz, die zum Beispiel Palladium, Iridium oder Nickel enthalten.
Das hat Nachteile: Diese Metalle sind entweder teuer oder toxisch oder beides gleichzeitig.
Fortschritt mit Zink-Katalysatoren
Die Würzburger Chemiker Shubhankar Kumar Bose und Todd Marder stellen jetzt einen völlig neuartigen katalytischen Prozess vor, mit dem sich Arylboronate kostengünstiger und umweltverträglicher herstellen lassen. Das ist ihnen mit zinkhaltigen Katalysatoren gelungen. „Zink ist billig, nicht toxisch und auf der Erde reichlich vorhanden“, zählt Marder einige Vorteile dieses Metalls auf.
Wie das Team berichtet, ist bei dieser Forschungsarbeit ein verblüffender Effekt aufgetreten. Die Wissenschaftler können ihn noch nicht hundertprozentig erklären, doch er dürfte in der Fachwelt für Aufsehen sorgen – weil er möglicherweise einen Schlüssel liefert, um viele wichtige Arylboronate künftig noch einfacher synthetisieren zu können.
Simultanes Anknüpfen von Boronatgruppen
Für die Herstellung der Arylboronate werden ringförmige Moleküle verwendet, an denen entweder ein Wasserstoff-Atom oder ein Halogen-Atom durch eine Boronatgruppe ausgetauscht wird. Als die Würzburger diesen Tausch mit ihrem Zink-Katalysator ablaufen ließen, geschah beides gleichzeitig. Das Ergebnis ist ein Aryl mit zwei Boronatgruppen. Diese Moleküle lassen sich normalerweise nicht so einfach erzeugen und sind für industrielle Synthesen hoch interessant.
Die nächsten Forschungsschritte
Was bei der Reaktion mit dem Zink-Katalysator genau passiert, wollen die Wissenschaftler als nächstes herausfinden. Außerdem tüfteln sie jetzt daran, die Ausbeute des hoch erwünschten Stoffs zu steigern: Bei der Reaktion entstehen rund 70 Prozent Moleküle mit einer Boronatgruppe und nur circa 30 Prozent Moleküle mit zwei Boronatgruppen.
Originalveröffentlichung
Shubhankar Kumar Bose, Andrea Deißenberger, Antonius Eichhorn, Patrick G. Steel, Zhenyang Lin, Todd B. Marder; "Zinc-Catalyzed Dual C–X and C–H Borylation of Aryl Halides"; Angew. Chem. Int. Ed.; 2015
Shubhankar Kumar Bose, Andrea Deißenberger, Antonius Eichhorn, Patrick G. Steel, Zhenyang Lin, Todd B. Marder; "Simultane Zink-katalysierte C–X- und C–H-Borylierung von Arylhalogeniden"; Angew. Chem.; 2015
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