Автореферат (1150163), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Результаты исследования активности и стабильности гетерогенныхкаталитических систем 2aDBA@PS(30%) и 2aAm@PS(30%) в условиях модельной реакции Соногаширы№ цикВымывание PdaВыход 9bb (%)Выход 9bс (%)ла(%)(30 мин)(24 часа)2aDBA@PS(30%)13.563222.1289633.034>9943.440>9952.1349461.531772aAm@PS(30%)114.21>99215.69>9938.119>9944.6299952.5299761.22461aрассчитанное относительно количества палладия, внесенного в реакционную систему напервом цикле реакции (ошибка определения не превышала 5% от значения); bвыход продукта реакции в соответствии с данными газовой хроматографии (метод внутреннегостандарта); cвыход продукта после отделения катализатора.Каталитические системы 2aDBA@PS(30%) и 2aAm@PS(30%) показалибольшую стабильность к вымыванию палладия в условиях реакции Соногаширы15в сравнении с 2aBHA@PS(30%): суммарное вымывание палладия за 6 цикловсоставило 15.6% для 2aDBA@PS(30%), 46.2% для 2aAm@PS(30%) и 67.6%для 2aBHA@PS(30%).
Каталитическая система на основе 2aBHA@PS(30%)показала большую каталитическую активность в сравнении с 2aAm@PS(30%) и2aDBA@PS(30%) (средний выход 9b в 6 циклах: 19% (2aAm@PS(30%)), 29%(2aDBA@PS(30%)), 62% (2aBHA@PS(30%)). В идентичных условиях степеньвымывания палладия с носителя 2aDBA@PS(30%) в конце первого цикла оказалась 3.5%, что в 11 раз меньше той, которая наблюдалась при использованиисмолы 2aBHA@PS(30%), содержащей ADC-PdII комплекс с двумя NHпротонами в составе ADC-лиганда.
При этом величина индукционного периодаоказалась наименьшей для системы 2aBHA@PS(30%), и на 7- 9 циклах детектировалась наибольшая каталитическая активность с постоянной низкой степеньювымывания палладия (около 1%). Таким образом структура иммобилизованногокомплекса существенно влияла на скорость формирования активной формыPd(0) в условиях реакции и активность каталитической системы в целом.Исходя из данных, полученных на начальном этапе исследования структурных параметров иммобилизованного комплекса, и факторов, влияющих на активность и стабильность каталитической системы, для практического использования были выбраны гетерогенные прекатализаторы 2aBHA@PS(13%),2bBHA@PS(13%), где только 13% аминогрупп носителя участвовали в формировании ковалентно связанных с носителем ациклических диаминокарбеновыхлигандов в составе иммобилизованных ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия(II).
Оставшиеся 87% первичных аминогрупп могли выступатьв качестве стабилизирующих функций поверхности для обратимого связываниявысокоактивной каталитической формы палладия, способствуя возможностирегенерации гетерогенной каталитической системы.Исследование каталитической активности в реакции Соногаширы проводили в среде ДМФА, в присутствии 10 моль% прекатализатора PdII-ADC@PS(2aBHA@PS(13%), 2bBHA@PS(13%)), CuI (10 моль%) как сокатализатора иEt3N в качестве основания без использования инертной атмосферы. Результатыскрининга каталитической активности приведены в Таблице 7.Разработанныекаталитическиесистемы2aBHA@PS(13%)и2bBHA@PS(13%) на основе иммобилизованных на аминофункционализированный носитель ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия(II) проявили высокую активность в условиях реакции Соногаширы на широком набореарилгалогенидов, содержащих как электронодонорные (4-OMe, 4-NH2, 4-NMe2),так и электроноакцепторные (2-NO2, 4-NO2, 4-CN, 4-C(H)O) заместители в ароматическом ядре.16Таблица 7.
Результаты исследования каталитическая активность и возможности повторного использования 2aBHA@PS(13%), 2bBHA@PS(13%) вусловиях реакции СоногаширыСубстрат Pd прекатализатор/ Темп., Время,Выход,b КоличествоПродукт°(ArX)моль%Смин%цикловс17а2aBHA@PS(13%)/10 40559а99327а2bBHA@PS(13%)/10 40559а9823d7а2aBHA@PS(13%)/10 40409а98(95e)247b2aBHA@PS(13%)/10 4059b99658с2aBHA@PS(13%)/10 70709с97368с2bBHA@PS(13%)/10 70809с98177h2aBHA@PS(13%)/10 404511h 94(85e)287d2aBHA@PS(13%)/10 406011f95197с2bBHA@PS(13%)/5 40559с97110d7с2bBHA@PS(13%)/5 40459с961118f2aBHA@PS(13%)/10 70909f922128g2aBHA@PS(13%)/10 705512g952138g2bBHA@PS(13%)/10 705012g962147h2aBHA@PS(13%)/10 405012h 93(87e)2157h2bBHA@PS(13%)/10 405512h95216d7а2aBHA@PS(13%)/1 401809а98117d7b2aBHA@PS(13%)/1 401209b99(93e)1de187с2aBHA@PS(13%)/1 40809c99(92 )119d7e2aBHA@PS(13%)/1 40909e99120d8е2aBHA@PS(13%)/1 701509e991217b2aBHA@PS(13%)/0.5 40609b992aУсловия реакции: арилгалогенид 1экв, алкин 1.5 экв, CuI 10 моль%, Et3N 4 экв;bв соответствии с данными спектроскопии ЯМР 1H, средний для всех повторений;сколичество циклов повторения реакции с тем же прекатализатором; d в присутствииPPh3 (5 моль%); e препаративный выход (первый цикл).№aПоказана возможность многократного использования данных прекатализаторов без существенной потери в каталитической активности, что делает такуюсистему практически значимой в синтетическом приложении.
Арилбромидыоказались значительно менее активными в условиях реакции Соногаширы. Реакции протекали при более высокой температуре, по сравнению с йодзамещенны-17ми субстратами (Таблица 7, опыты 5, 6, 15-17), что может объясняться меньшейскоростью стадии окислительного присоединения. При температуре 70 °С в течение 50-90 минут при использовании 10 моль% загрузки прекатализатора вслучае арилбромидов реакция Соногаширы (Таблица 7, опыты 11-13) проходилагладко даже для соединения 8f, содержащего электронодонорный заместитель, собразованием соответствующих несимметричных арил-замещенных алкинов свысокими выходами (92-96 %).
Однако было обнаружено, что при температуревыше 80 °С проявлялись ярко выраженные визуальные признаки деструкцииисследуемых гетерогенных прекатализаторов с потерей способности к набуханию. В соответствии с результатами термогравиметрического анализа термической стабильности прекатализатора 2aBHA@PS(13%) в атмосфере аргона ивоздуха в диапазоне температур 40-550 °С показано, что температура термической деструкции 2aBHA@PS(13%) в условиях реакции определяется в основном природой реакционной среды.Высокая каталитическая активность 2aBHA@PS(13%), 2bBHA@PS(13%)также была продемонстрирована в условиях реакции Сузуки (Таблица 8).Таблица 8.
Результаты исследования каталитическая активность и возможности повторного использования 2aBHA@PS(13%), 2bBHA@PS(13%) в условиях реакции СузукиСубПрекатализатор,ДМФА/Н2О,Время, Выходb Количество№T, °Cстратмол%V/Vмин%цикловd17а2aBHA@PS(13%), 5100/065 12096227b2aBHA@PS(13%), 5100/065 12095137b2aBHA@PS(13%), 5100/0659098148c2aBHA@PS(13%), 5100/075 15097258c2aBHA@PS(13%), 595/5705098368c2bBHA@PS(13%), 595/5705597278c2aBHA@PS(13%), 590/10706093388c2bBHA@PS(13%), 590/10706095398i2aBHA@PS(13%), 595/57050982108i2bBHA@PS(13%), 595/57050962118c2aBHA@PS(13%), 580/207050652128i2aBHA@PS(13%), 580/207055713aУсловия реакции: арилгалогенид (1 экв), фенилбороновая кислота (1,2 экв), основание (4экв) (Et.3N для реакций 1,2 и 4; 2CO3 для реакций 3, 5-14), прекатализатор 0,5-5 моль%;bвыход в соответствии с данными спектроскопии ЯМР 1H, средний для всех повторений;сколичество циклов повторения реакции с тем же прекатализатором.Предварительные эксперименты показали, что используемые для реакцииСоногаширы основание и растворитель (Et3N/ДМФА) не являются предпочти-18тельными в условиях реакции Сузуки даже в случае использования активированного йодида 7b.
Однако применение 2CO3 в качестве основания вместо Et3Nприводило к увеличению скорости реакции (Таблица 8, опыты 2 и 3). В целяхдальнейшей оптимизации условий каталитической реакции использоваласьсмесь ДМФА/H2O в качестве растворителя для увеличения растворимости основания 2CO3. Было обнаружено, что реакция кросс-сочетания фенилбороновойкислоты с арилбромидами 8c, 8i протекала намного быстрее (50-60 минут) вприсутствии 5-10 об.% воды в качестве сорастворителя с количественным образованием продуктов (Таблица 8, опыты 5-10). Последующее увеличение доливоды в реакционной среде до 20 об.% приводило к уменьшению выхода продуктов реакции. Подобное поведение исследуемой каталитической системы обусловлено необходимостью при выборе среды соблюдения баланса между растворимостью основания и степенью набухания носителя.
Таким образом, длясинтезированных каталитических систем оптимальным являлось присутствие 510% об.% воды в ДМФА. Разработанные каталитические системы2aBHA@PS(13%) и 2bBHA@PS(13%) на основе иммобилизованных на аминофункционализированный носитель ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия(II) проявили высокую активность в условиях реакции Сузукиарилбромидов, содержащих как электронодонорные, так и электроноакцепторные заместители в ароматическом ядре. Показана возможность многократногоиспользования данных прекатализаторов без существенной потери в каталитической активности, что делает такую систему практически значимой в синтетическом приложении.19ВЫВОДЫ1. Разработан метод получения эффективных гетерогенных каталитическихсистем на основе ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия, проявляющих высокую активность в условиях реакции кросс-сочетания арилйодидов и арилбромидов с алкинами (реакция Соногаширы) и фенилбороновой кислотой (реакция Сузуки) на широком наборе субстратов, с возможностью многократного использования без существенной потери в каталитической активностив пределах до 80 °C.2.
Металл-промотируемая реакция нуклеофильного присоединения аминои амидиновых групп к изоцианидам в составе комплексов палладия(II) являетсяудобным методом для синтеза и одновременной иммобилизации на функционализированном полистироле нехелатных и хелатных ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия(II).3. Основной вклад в каталитическую активность гетерогенных прекатализаторов на основе ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия вноситпалладий, обратимо вымываемый в раствор с носителя в процессе реакции.Впервые показано, что генерация каталитически активной Pd(0) формы при использовании ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия(II) в условиях кросс-сочетания Соногаширы происходит под действием основания.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
