Zonder oplosmiddel zijn organolithiumverbindingen nog beter gereedschap voor organische synthese dan mét. En ze worden er nog ‘groener’ door ook, schrijven Ben Feringa en collega’s van de Rijksuniversiteit Groningen in Nature Communications.

Ze gebruiken die organolithiumverbindingen voor ‘cross coupling’-reacties met een organochloor- of organobroomverbinding. De twee organische delen worden dan via een C-C koppeling aan elkaar gezet, terwijl het lithiumion het chloride of bromide overneemt.

Op het eerste gezicht lijkt organolithium daarvoor veel te reactief, maar in 2013 meldden Feringa en collega’s in Nature Chemistry dat het prima is te doen op voorwaarde dat je een palladiumverbinding gebruikt als katalysator.

Op dat moment gebruikten ze nog het oplosmiddel tolueen om de (van zichzelf vloeibare) reagentia te verdunnen, in de gedachte dat het organolithium zo een beetje in toom werd gehouden. Maar naar nu blijkt, kan het ook zonder. Je lost de katalysator op in het organohalide en voegt er het organolithium aan toe, wat niet eens echt langzaam hoeft. Bij kamertemperatuur haal je zo binnen tien minuten een omzetting van rond de 90 %, terwijl de selectiviteit boven de 95 % ligt.

De publicatie vermeldt dertig combinaties van organohalide en organolithium waarmee het lukt.

Ter vergelijking: drie jaar geleden kostte het mét oplosmiddel nog een uur. En met de methoden die de industrie nu gebruikt om vergelijkbare moleculen te synthetiseren, moet je denken aan 48 uur bij 90 graden.

Om te zien of de oplosmiddelvrije reactie echt met die industriële processen zou kunnen concurreren, is één variant al opgeschaald naar meerdere grammen tegelijk. De selectiviteit werd maaar een klein beetje minder, wat goede hoop geeft dat verder opschalen ook moet kunnen.

Feringa zegt op het idee te zijn gebracht door een eerdere publicatie waarin het oplosmiddel werd vervangen door een ‘deep eutectic solvent’. Het principe daarvan is te vergelijken met dat van elektronicasoldeer: door twee vaste organische stoffen te mengen krijg je een soort ‘legering’ die bij kamertemperatuur vloeibaar is. Toen ze dat in Groningen uitprobeerden, viel op dat het uiterst reactieve organolithium eigenlijk nauwelijks met het oplosmiddel reageerde. En dat leidde weer tot de hypothese dat de reactie niet in dat oplosmiddel verliep maar in druppeltjes grondstof – wat gezien de huidige resultaten wel eens zou kunnen kloppen.

bron: RUG, Nature Communications