Диссертация (1150063), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Каталитическая активность комплексов 78–105в реакции Сузуки в спиртовой средеКомплексВыход при выбраннойзагрузке катализатора, %(в скобках – величина TON)0.01 моль%0.001 моль%<3<37893 (9.3103)79КомплексВыход при выбраннойзагрузке катализатора, %(в скобках – величина TON)0.01 моль%0.001 моль%9293 (9.3103)39 (3.9104)37 (3.7104)9389 (8.9103)40 (4.0104)95 (9.5103)42 (4.2104)9492 (9.2103)46 (4.6104)8088 (8.8103)30 (3.0104)9583 (8.3103)42 (4.2104)8184 (8.4103)42 (4.2104)9694 (9.1103)38 (3.6104)8289 (8.9103)30 (3.0104)9784 (8.9103)32 (4.0104)8396 (9.6103)47 (4.7104)9891 (9.1103)43 (4.3104)8495 (9.5103)45 (4.5104)9994 (9.4103)54 (4.8104)8592 (9.3103)37 (3.7104)10091 (9.1103)61 (6.1104)8691 (9.1103)35 (3.5104)10196 (9.4103)48 (4.8104)8782 (8.2103)29 (2.9104)10294 (9.4103)55 (4.8104)8891 (9.1103)36 (3.6104)10391 (9.4103)43 (4.8104)8993 (9.3103)38 (3.8104)10488 (8.8103)37 (3.7104)8091 (9.1103)30 (3.0104)10592 (9.4103)43 (4.8104)9184 (8.9103)30 (4.0104)Для наиболее активных катализаторов мы проверили границы применимостикаталитической системы для синтеза различных биарилов (Таблица 7.2).Обнаружено, что как пространственно незатрудненные, так и пространственнозатрудненные арилбромиды иарилиодиды успешнотрансформируютсявсоответствующие биарилы.

Кроме того, показано, что в реакцию вступаютарилбромиды содержащие как донорные и так и акцепторные заместители. Ксожалению, арилхлориды неактивны в данной системе даже при высокой загрузкекатализатора (до 1 мол%).82Таблица 7.2. Реакция Сузуки с различными субстратами в спиртовой средеКомплексВыход при выбраннойзагрузке катализатора, %(в скобках – величина TON)0.01 моль%Комплекс0.001 моль%Выход при выбраннойзагрузке катализатора, %(в скобках – величина TON)0.01 моль%R = CH3, X = Br0.001 моль%R = OCH3, X = I8398 (9.8103)60 (6.0104)8398 (9.8103)91 (9.1104)9498 (9.8103)65 (6.5104)9498 (9.8103)93 (9.3104)10098 (9.8103)62 (6.2104)10098 (9.8103)93 (9.3104)R = OCH3, X = Сl9-бромантрацен8398 (9.8103)82 (8.2104)8398 (9.8103)91 (9.1104)9498 (9.8103)84 (8.4104)9498 (9.8103)93 (9.3104)10098 (9.8103)82 (8.2104)10098 (9.8103)93 (9.3104)K2CO3 (1.510–4 моль, 1.5 экв.), субстрат (1.010–4 моль, 1 экв.), фенилбонаякислота (1.210–4 моль, 1.2 экв.); катализатор (110–8 – 110–9 моль);EtOH (1 мл)7.2.

Исследование каталитической активности в реакции Сузуки в водной средеВозможностьиспользованияводывкачестверастворителядляорганических реакций вызывает особый интерес, так как она считаетсяэкологически нейтральным растворителем [76]. Кроме того, избирательнаяфункционализация больших биомолекул (например, пептидов или белков) черезреакции кросс-сочетания – один из новейших подходов в биоинженерии –возможна только в водной среде, поскольку ее использование позволяет избежатьденатурации, происходящей в органических растворителях [77, 78].Несмотря на то, что каталитические системы на основе соединенийпалладия для реакции Сузуки в водной среде известны более 20 лет [79-81],83эффективность используемых систем остается низкой.

Реакции обычно проводятпри высокой загрузке катализатора (до 2 мол%) [82-84] и/или требуетсяприменение водорастворимых лигандов, синтез которых сложен (например,соответствующих N-гетерциклических карбенов [82]). В литературе нет примеровиспользования Pd-ADC в качестве катализаторов для проведения реакции Сузуки вводе. Поэтому, была исследована применимость для этого комплексов 78–105. Этопредставилось возможным поскольку комплексы 78–105 умеренно растворимы вводе и стабильны в ней. Мы проверили эту возможность на примере модельнойреакции (Схема 7.1) и комплекса 78. Действительно, замена этанола на воду вкачестве растворителя приводит к образованию биарила.Известно, что эффективность катализатора в реакции Сузуки во многомзависит от применяемого основания.

Поэтому с целью оптимизации основания,было протестировано несколько различных соединений. Полученные результатыприведены в Таблице 7.3.Таблица 7.3. Подбор оптимального основания для проведенияреакции Сузуки в водной средеОснованиеВыход (TON), %K2CO383 (8.3103)Na2CO385 (8.5103)Cs2CO380 (8.0103)K3PO446 (4.6103)Et3N10 (1.0103)Основание (1.510–4 моль, 1.5 экв.), 4-броманизол (1.010–4моль, 1 экв), фенилборная кислота (1.210–4 моль, 1.2 экв.);катализатор (78, 110–8 моль); H2O (1 мл).Из данных, представленных в Таблице 7.3, видно, что карбонаты щелочныхметаллов являются лучшими основаниями (выходы 80–87%), фосфат калияработает хуже (46%), и самым неудачным из протестированных соединенийоказался триэтиламин (выход 10%). Карбонат калия, показавший наибольшийвыход биарила, был выбран нами в качестве основания в дальнейшихисследованиях. Также реакция Сузуки в водной среде была проведена приразличных температурах, данные представлены в Таблице 7.4.84Таблица 7.4.

Подбор оптимальных температурных условий дляпроведения реакции Сузуки в водной средеТемпература, ºСВыход (TON), %257 (0.7103)6051 (6.1103)8083 (8.3103)10083 (8.3103)K2CO3 (1.510–4 моль, 1.5 экв.), 4-броманизол (1.010–4моль, 1 экв.), фенилборная кислота (1.210–4 моль,1.2 экв.); катализатор (78, 110–8 моль); H2O (1 мл).Из данных, приведенных в Таблице 7.4, видно, что оптимальнаятемпература для проведения реакции Сузуки в водной среде составляет 80 ºС.Увеличение температуры до 100 ºС не приводит к увеличению выхода биарила, вто время как уменьшение температуры до 60 ºС снижает выход продукта на 36%.Все полученные соединения были протестированы в качестве катализаторовреакции Сузуки в подобранных условиях (Таблица 7.5).Таблица 7.5.

Каталитическая активность комплексов 78–105в реакции Сузуки в водной средеКомплексВыход, %(в скобках –величина TON)КомплексВыход, %(в скобках –величина TON)<39290 (9.0103)7887 (8.7103)9386 (8.6103)7990 (9.0103)9491 (9.1103)8085 (8.5103)9580 (8.0103)8181 (8.1103)9677 (7.7103)8286 (8.6103)9770 (7.0103)8391 (9.1103)9888 (8.8103)8480 (8.0103)9990 (9.0103)8588 (8.8103)10093 (9.3103)8687 (8.7103)10189 (8.9103)858777 (7.7103)10285 (8.5103)8879 (7.9103)10386 (8.6103)8984 (8.4103)10485 (8.5103)8079 (7.9103)10590 (9.0103)9167 (6.7103)K2CO3 (1.510–4 моль, 1.5 экв.), 4-броманизол (1.010–4 моль,1 экв.), фенилборная кислота (1.210–4 моль, 1.2 экв.);катализатор (110–8 моль); H2O (1 мл).В указанных условиях, все комплексы 79–105 показали достаточно высокуюкаталитическую активность (67–93%).

Комплексы 83, 94 и 100 оказались наиболееактивными в серии. На их примере было оценено влияние количества катализатора иобнаружено, что при уменьшении загрузки катализатора в 10 раз наблюдаетсяпадение выхода продукта примерно на 45% (Таблица 7.6). Поэтому, для дальнейшихисследований была выбрана загрузка катализатора в 0.01 моль%.Таблица 7.6. Каталитическая эффективностькомплексов 83, 94 и 100 в водной среде.№экспериментаКомплекс1–2Выход при выбранной загрузкекатализатора, %(в скобках – величина TON)0.01 моль%0.001 моль%8391 (9.1103)41 (4.1104)3–49491 (9.1103)46 (4.6104)5–610093 (9.3103)47 (4.7104)K2CO3 (1.510–4 моль, 1.5 экв.), 4-броманизол (1.010–4 моль 1экв), фенилборная кислота (1.210–4 моль, 1.2 экв.); катализатор(110–8–110–9 моль); H2O (1 мл).86Нами была исследована применимость данной системы к различнымсубстратам (Таблица 7.7).

Обнаружено, что как пространственно незатрудненные,так и пространственно затрудненные арилбромиды и арилиодиды успешнотрансформируются в соответствующие биарилы в водной среде. В реакциювступают арилбромиды содержащие и донорные, и акцепторные заместители.Арилхлориды оказались неактивны в данной системе даже при высокой загрузкекатализатора (до 1 мол%), как и при проведении реакции в этаноле.Таблица 7.7. Применимость каталитической системы.[cat]R3XR4Ph2-tBuOC6H42,6-(MeO)2C6H33,5-(CF3)2C6H3+R4R3B(OH)2R3XR4Выход, при выбранном катализаторе, %83941004-MeC6H4Br96 (89)94934-MeOC6H4Br91 (88)91934-NCC6H4Br>99 (96)>99>994-NO2C6H4Br>99 (95)>99>993-(HO2C)C6H4Br>99 (96)>99>992-MeOC6H4Br91 (89)91934-MeOC6H4I84 (81)86874-MeOC6H4Cl<5<5<54-MeOC6H4Br78 (62)68624-NO2C6H4Clb92 (78)89854-MeOC6H4Cl<5<5<54-MeOC6H4Br92 (82)90864-ClC6H4Ic99 (92)91974-MeOC6H4Br83 (78)84824-NO2C6H4Clb82 (78)8178K2CO3 (1.510–4 моль, 1.5 экв.), субстрат (1.010–4 моль 1 экв), фенилборнаякислота (1.210–4 моль, 1.2 экв.); катализатор (23, 32, 35, 110–8 моль); H2O(1 мл), 2 часа.87Мы сравнили полученные результаты с литературными примерамипроведения реакции Сузуки в водной среде (Таблица 7.8).

Характеристики

Список файлов диссертации