Aspekte der mechanochemisch induzierten Suzuki-Miyaura-Reaktion

Schneider, Franziska GND

Bei der Durchführung des Standardansatzes der Suzuki-Miyaura-Reaktion ohne Katalysator (Blindversuche) zeigt sich, dass die C-C-Kupplungsreaktion ohne Katalysator nicht abläuft. Ein möglicher „Palladium-Memory-Effekt“ des Mahlmaterials führt trotz bei Abwesenheit des Katalysators zu äußerst geringen Ausbeuten an Zielprodukt 4-Acetylbiphenyl. Das KF-Al2O3-System (2) mit einer KF-Beladung von 32 Ma% hat sich hinsichtlich der Suzuki-Miyaura-Reaktion als am besten geeignetes „solid reagent system“ erwiesen. Die Beladung an KF ergibt sich aus der Vergleichbarkeit mit dem käuflich erworbenen System (KF-Al2O3 (4)). Für die Variation der Arylhalogenide in der Suzuki-Miyaura-Reaktion mit Phenylboronsäure, KF-Al2O3 (2) [32 Ma%], Palladiumacetat unter den gewählten Reaktionsbedingungen lässt sich folgende Reaktivitätsordnung der Arylhalogenide aufstellen: Br > I >> Cl. Die statistische Auswertung der Parametervariationen mit 4-Bromacetophenon als Edukt ergab folgende Reihenfolge der untersuchten Variablen: Umdrehungszahl > Mahldauer > Mahlkugelgröße > Mahlkugelanzahl > Mahlmaterial (SS = ZZ > AA > SA). Mit diesen Ergebnissen als Grundlage wurde für das Edukt 4-Bromtoluol ein 3 x 3 x 2 x 4-Faktorplan erstellt, abgearbeitet und ausgewertet. Es ergab sich folgende Reihenfolge bzgl. des positiven Einflusses der untersuchten Variablen: Umdrehungszahl > Mahldauer > Mahlkugelgröße = Mahlkugelanzahl > Mahlmaterial (SS = ZZ > AA > SA). Somit lässt sich unter den gewählten Reaktionsbedingungen für die Suzuki-Miyaura-Reaktion eine Orientierung der Parameteroptima erstellen. Werden mittels mechanochemischer Behandlung (RF 1) nur geringe Umsätze erzielt, führt eine nachgeschaltete Bestrahlung im Mikrowellenfeld (RF 2) zur Ausbeutesteigerung. Allerdings ist dieser positive Effekt mit einem erhöhten Energieverbrauch verbunden. Werden mittels mechanochemischer Behandlung bereits relativ hohe Umsätze erzielt, führt eine nachgeschaltete Bestrahlung im Mikrowellenfeld nur zu geringen Ausbeutesteigerungen. Die mechanochemische Behandlung kann als relativ energieeffiziente Methode betrachtet werden (< 4 kWh/mol).

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Schneider, Franziska: Aspekte der mechanochemisch induzierten Suzuki-Miyaura-Reaktion. 2009.

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