Réaction de couplage croisé de Suzuki-Miyaura

Les réactions de couplage croisé carbone-carbone représentent une des plus grandes révolutions qu’a connu le domaine de la chimie organique. Il s’agit actuellement d’une des réactions les plus courantes dans la chimie organique de synthèse. Grâce à cette invention, Akira Suzuki, Ei-Ichi Neghishi et Richard Heck ont obtenu le prix Nobel de chimie en 2010.

Parmi les différents types de couplage croisé, le couplage de Suzuki-Miyaura, généralement appelé "couplage de Suzuki", est probablement celui qui offre la plus grande polyvalence. La chimie de Suzuki est basée sur le couplage à catalyseur Pd(0) d’un halogénure d’aryle ou de vinyle avec un acide boronique d’aryle ou de vinyle.

Ses avantages par rapport à des réactions similaires résident dans les conditions de réaction douces, la grande disponibilité des matériaux de départ et leur faible toxicité générale. Les acides boroniques sont faciles à obtenir sur le marché et à préparer, et ils sont vendus à un prix raisonnable. En outre, leur impact environnemental est plus faible et les risques inhérents moins élevés par rapport à l’utilisation de composés d’organozinc ou d’organostannane. Les sous-produits inorganiques sont facilement extraits du mélange. Il est également possible d’effectuer la réaction dans de l’eau, dont le profil vert présente des avantages évidents, et une grande variété de substrats solubles dans l’eau sont ainsi utilisables.

Depuis son invention en 1979, d’importants progrès ont été réalisés et l’utilisation d’acides boroniques, d’esters et de sels de trifluoroborates s’est généralisée. Les acides boroniques d’alkyle peuvent également être envisagés, malgré leur réactivité inférieure (avec l’utilisation de catalyseurs dernière génération).

La portée de l’autre partenaire de couplage a également été étendue au fil du temps pour inclure les pseudo-halogénures, comme les triflates ou les sels de diazonium d’aryle, ainsi que les halogénures d’alkyle. La réactivité relative du partenaire de couplage halogénure/pseudo-halogénure est :

R-I > R-Br > R-OTf >> R-Cl

Aryle > Vinyle >> Alkyle

Les catalyseurs au palladium homogènes développés récemment ont réduit la charge du catalyseur de plusieurs niveaux de magnitude, ce qui contribue à l’intérêt économique de cette réaction qui est aujourd’hui utilisée dans de nombreux processus commerciaux. Il est possible (et même intéressant) d’analyser de nombreux catalyseurs, des complexes Pd(0) relativement simples, comme l’acétate de palladium et le tétrakis de palladium, ou différentes formes de précatalyseurs Pd + ligants phosphine et de (pré)catalyseurs complets, qui prennent souvent la forme de complexes stables à l’air pour une manipulation plus aisée sur la paillasse.

Les catalyseurs Pd hétérogènes peuvent également être utilisés pour certains couplages simples, mais leur réactivité est bien plus faible que les catalyseurs homogènes pour des substrats hautement entravés ou des électrophiles à faible réactivité (par exemple, l’Ar-Cl). Avec l’utilisation de sels de diazonium d’aryle, souvent appelés "super-électrophiles", comme des partenaires de couplage, les catalyseurs hétérogènes sont une option particulièrement intéressante.