Organometall‐Reaktionen in Wasser: C‐C‐Verknüpfungen

• Published in: Chemie in unserer Zeit 2012-02, Vol.46 (1), p.48-59
• Main Authors: Seßler, Miriam, Schatz, Jürgen
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0009-2851; 1521-3781
• DOI: 10.1002/ciuz.201200559

Das Interesse an Wasser als alternatives Lösungsmittel für Organometall‐Reaktionen ist erheblich gestiegen, da Wasser nicht nur ungiftig, nicht brennbar und günstig ist, sondern auch wegen seiner einfachen Abtrennung vom organischen Produkt. Organometall‐Reaktionen wie palladiumkatalysierte Kupplungen von Alkyl‐/Arylhalogeniden mit bororganischen und zinnorganischen Verbindungen gehören zu den am häufigsten verwendeten Reaktionen zur Knüpfung von Kohlenstoff‐Kohlenstoff‐Bindungen. Die Entdeckung wasserlöslicher, sulfonierter Phosphanderivate und deren Verwendung in wasserlöslichen Palladiumkatalysatoren ermöglicht die Durchführung solcher Reaktionen im wässrigen Milieu. Auch die Olefinmetathese als eine weitere effiziente, metallkatalysierte Variante zur Kohlenstoff‐Kohlenstoff‐Bindungsknüpfung ist mittlerweile in Wasser möglich. Die Bemühungen hierfür beinhalteten z. B. die Verwendung wasserlöslicher Rutheniumkatalysatoren, die Zugabe von Tensiden und Additiven, Ultraschallbehandlungen, die Einführung polarer quartärer Ammoniumgruppen sowie die Kupplung an ein hydrophiles Trägermaterial (PEG). Gerade wenn es um die Entfernung von Rutheniumnebenprodukten geht, weist der letzte Punkt auch ein enormes Potential für weitere Entwicklungen auf. Wasser als Lösungsmittel erlaubt es auch, polare, wasserlösliche Substrate wie Natur‐ oder Wirkstoffe in nativer Umgebung direkt zur Reaktion zu bringen. Water has attracted significant attention as an alternative solvent for organometallic reactions because it is nontoxic, nonflammable, and inexpensive, and is easily separated from organic products. Organometallic reactions, like the palladium‐catalyzed couplings of organic halides with organoboron compounds (Suzuki) and organotin reagents (Stille), are among the most widely used reactions for the formation of carbon‐carbon bonds. Owing to the discovery of water‐soluble, sulfonated phosphane derivatives and particularly the design of water‐soluble palladium‐catalysts it was possible to import these reactions into aqueous media. Another efficient, metal‐catalyzed, carbon‐carbon bond‐forming process that is nowadays possible in aqueous media is the olefin metathesis. The approaches so far include the use of water‐soluble ruthenium‐catalysts, surfactants and additives, ultrasonication, the introduction of polar quaternary ammonium groups or the incorporation of PEG as a water solubilizing moiety. The last point bears also a great potential for further developments in the r