Glaser-Kupplung

Grundprinzip und Bedeutung

Die Glaser-Kupplung ist eine Namensreaktion der organischen Chemie und die älteste bekannte Kupplungsreaktion für Alkine. Sie dient dazu, zwei endständige oder terminale Alkine zu einem symmetrischen Diin zu verbinden. Terminal bedeutet, dass sich die Dreifachbindung am Ende der Kohlenstoffkette befindet und dort ein Wasserstoffatom trägt.

Für die Reaktion werden eine Base und katalytische Mengen eines Kupfer(I)-salzes benötigt. Als Oxidationsmittel dient Sauerstoff. Die Glaser-Kupplung ermöglicht dabei nur die Kupplung zweier identischer Alkine. Gemeinsam mit der Eglinton-Kupplung eignet sie sich auch zur Synthese cyclischer Polyine, also ringförmiger Verbindungen mit mehreren Dreifachbindungen.

Reaktionsbedingungen und Ablauf

Die Glaser-Kupplung läuft in einer wässrigen oder alkoholischen Ammoniak-Lösung ab. Als Katalysatoren eignen sich Kupfer(I)-salze wie Kupfer(I)-chlorid, Kupfer(I)-bromid oder Kupfer(I)-acetat.

Zunächst spaltet eine Base, klassischerweise Ammoniak, das CH-acide Proton des terminalen Alkins ab. Dabei entsteht ein Acetylid-Anion. Ein CH-acides Proton ist ein an Kohlenstoff gebundenes Wasserstoffatom, das von einer Base als Proton entfernt werden kann.

Der weitere Mechanismus ist komplex und noch nicht vollständig geklärt. Vermutlich bildet das Acetylid-Anion mit Kupfer(II)-Kationen einen Kupferkomplex. Die Kupfer(II)-Kationen entstehen zuvor durch Oxidation der Kupfer(I)-salze mit Sauerstoff. Im Komplex überträgt jedes der beteiligten Acetylid-Anionen ein Elektron auf ein Kupfer(II)-Kation. Dadurch werden die Acetylid-Anionen oxidiert, während die Kupfer(II)-Kationen zu Kupfer(I)-Kationen reduziert werden. Schließlich werden die beiden Alkinreste miteinander verbunden, sodass ein symmetrisches Diin entsteht.

Varianten mit veränderten Bedingungen

Die Hay-Kupplung verläuft entsprechend der Glaser-Kupplung, verwendet jedoch TMEDA, auch TEMED genannt, als Base. TMEDA erhöht die Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln. Dadurch kann ein breiteres Spektrum an Lösungsmitteln eingesetzt werden.

Die eng verwandte Eglinton-Kupplung verwendet Kupfer(II)-salze anstelle von Kupfer(I)-salzen als Oxidationsmittel. Das Kupfersalz wird dabei nicht katalytisch, sondern in stöchiometrischer Menge eingesetzt, also in einer durch die Reaktionsgleichung bestimmten Stoffmenge. Weil das Kupfersalz unter diesen Bedingungen nicht reoxidiert werden muss, ist kein Sauerstoff erforderlich. Als Kupferquelle kann Kupfer(II)-acetat dienen; als Base wird meist Pyridin oder eine andere organische Stickstoffbase verwendet.

Synthese unsymmetrischer Diine

Die Cadiot-Chodkiewicz-Kupplung erweitert die Möglichkeiten der Glaser-Kupplung. Während bei der Glaser-Kupplung zwei identische Alkine gekoppelt werden und ein symmetrisches Diin entsteht, können bei der Cadiot-Chodkiewicz-Kupplung zwei verschiedene Reste am Alkin verwendet werden. Dadurch lassen sich unsymmetrische Diine selektiv herstellen.