Диссертация (1150164), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Учитывая то, что ранее используемаяпроцедура регенерации носителя с помощью фильтрации также могла влиять наметодика проведения пробоподготовки была специально разработана сотрудникомресурсного центра «Методы анализа состава вещества» Павловым Сергеем Юрьевичем,за что автор выражает ему благодарность.62†воспроизводимость, требовалось разработать универсальную и однотипную процедуруотделения гетерогенного прекатализатора. Решить имеющуюся проблему удалось путемпроецирования методики шприцевого твердофазного синтеза пептидов на условияреакции Соногаширы с использованием гетерогенного прекатализатора.Исследование стабильности и каталитической активности 2aBHA@PS(30%) вусловиях модельной реакции Соногаширы сводилось к следующей процедуре:2aBHA@PS(30%) помещался в шприц на 20 мл, реагирующие компоненты нагнеталисьв объем шприц-реактора в виде аликвотного раствора в ДМФА, затем реакционнаясуспензия перемешивалась в течение 30 минут, прекатализатор регенерировался ииспользовался в следующем цикле.
Реакционные смеси сразу после отделениякатализатора анализировались c помощью газовой хроматографии с пламенноионизационным детектором для определения конверсии 1-йод-4-нитробензола и выходапродукта кросс-сочетания методом внутреннего стандарта. Следующий раз реакционнаясмесь анализировалась подобным образом спустя 24 часа выдерживания при комнатнойтемпературе. На основании данных об окончании или продолжении реакции вгомогенной фазе после отделения прекатализатора на носителе можно судить оботсутствии или наличии растворенных каталитически активных форм палладия вреакционной среде (аналог «hot filtration test»).
По окончании серии экспериментов всереакционные смеси анализировались методом ИСП-АЭС для определения содержанияпалладия, перешедшего в раствор, с гетерогенного носителя в процессе реакции.Главной выгодной особенностью модельного реактора являлась возможностьбыстрого отделение носителя от реакционного раствора посредством вытесненияпоследнего с помощью поршня (время, требуемое на подготовку гетерогенногопрекатализатора к следующему циклу, не превышало 4 минут).
Подготовка носителя кследующему циклу включала отделение катализатора и промывание с помощью ДМФА(в течение одной минуты перемешивания 3 раза подряд). Прекатализатор оставался вобъеме шприца благодаря пористому полипропиленовому фильтру у основания,препятствующемугетерогенномумассопереносу.Фотомодельногореакторапредставлено на Рисунке 2.3. С целью точного контроля скорости вращения шприц былоснащен пальчиковым магнитным якорем, который крепился к внешней сторонецилиндра.
Для более полного перемешивания магнитная мешалка располагалась подопределенным углом к плоскости лабораторного стола, что при круговом вращении63шприца создавало градиент высоты и приводило к обратимому перемещениюреакционной суспензии от основания шприца к рабочей поверхности поршня.
Контрольвращения позволял осуществлять параллельные эксперименты в идентичных условиях.Рисунок 2.3. Фото шприц-реактора.Первоначально оценка стабильности 2aBHA@PS(30%) проводилась в средеДМФА, в присутствии Et3N (4 экв) в качестве основания и CuI (10 моль%) каксокатализатора. Также в реакционной смеси присутствовал PPh3 (10 моль%) каквспомогательный лиганд. В шприц-реактор помещали гетерогенный прекатализатор2aBHA@PS(30%) в количестве, исходя из расчета: 10 моль% палладия по отношению ксубстрату и реагенту. Реакция 1-йод-4-нитробензола (7b) с 2-метилбут-3-ин-2-олом (5a)проходила в модельном реакторе в течение 30 минут и повторялась 9 раз подряд сиспользованием одного и того же носителя. Результаты исследования приведены вТаблице 2.3.Выход продукта спустя 30 минут реакции до отделения катализатора былмаксимальным на втором цикле и постепенно снижался с каждым следующим циклом.Меньший выход на первом цикле мог быть связан с наличием индукционного периода, впроцессе которого из каталитически неактивной формы PdII генерировалась активная,содержащая Pd(0) [91].
Анализ реакционных смесей методом газовой хроматографиичерез 24 часа выдерживания при комнатной температуре после отделения носителяпоказал практически количественную конверсию исходного арилгалогенида во всехциклах, что достоверно указывало на наличие растворимых каталитических форм вреакционном растворе.64Выход 9b, %Таблица 2.31009080706050403020100Вымывание Pd (%)Выход через 30 минут (%)Выход через 24 часа послеотделения катализатора (%)123456789Номер цикла№Цикла123456789ВымываниеPda (%)39.914.56.43.22.01.61.21.00.9Выход продукта 9bb (%)(30 мин)579073574946434139TONTOF146211317724328535540743028124226354486570710814860aколичество палладия в растворе, рассчитанное относительно количества палладия наносителе, внесенного в реакционную систему на первом цикле реакции (ошибка определения непревышала 5% от значения); bвыход продукта реакции 9b в соответствии с данными газовойхроматографии (метод внутреннего стандарта)В соответствии с данными количественного анализа с помощью метода ИСПАЭС, в первом цикле отмечалось максимальное вымывание палладия (39.9%) споследующим снижением к девятому циклу до 0.9%.В результате можноконстатировать, что палладий переходил в раствор в процессе реакций кросс-сочетанияв результате деструкции ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия иобразованием активных каталитических форм в растворе.
Таким образом, полученныеданные являются первым прямым доказательством возможности расщепления связи Pd65карбен в составе ациклических диаминокарбеновых комплексов палладия в процессереакции кросс-сочетания.9000.108000.127006000.165000.204000.320.6430020010000.091.453.99123456789Численные значения, приведенные на гистограмме, указывают концентрациюпалладия в растворе (моль%) в конце каждого каталитического циклаРисунок 2.4.
Графическое представление зависимости активности (TON и TOF)вымываемой формы Pd от номера цикла.На основании полученных данных можно заключить, что основной вклад вкатализ вносит высокоактивная даже при очень низких концентрациях Pd-содержащаякаталитическая форма, переходящая с носителя в раствор. Исходя из содержанияпалладия в растворе были рассчитаны значения TON и TOF для каждого цикла (Таблица2.3).
В результате такого анализа было обнаружено, что активность каталитическойсистемы растет с увеличением количества циклов (Рисунок 2.4).На следующем этапе работы проводилась оценка влияния различных факторовсреды на активность и стабильность каталитической системы. Так, в условиях реакцииСоногаширы 1-йод-4-нитробензола с 2-метилбут-3-ин-2-олом оценивалось влияние наисследуемую систему концентрации йодида меди (5 и 10 моль%).
Реакция проводиласьв ранее описанных условиях в модельном реакторе. Контроль за ходом реакции,проводимой в течение 60 минут, осуществлялся с помощью газовой хроматографии.Количественный анализ проб, отобранных с интервалом 10, 20, 40 и 60 минут,проводили с использованием метода внутреннего стандарта. Результаты представлены вТаблице 2.4.66Таблица 2.45 mol% CuI10 mol% CuI100100первый цикл80Выход 9b, %80второй цикл60604040первыйцикл2020второй цикл000204060800406080Время, минВремя, мин№ цикла20Вымывание Pda (%)Выход продукта 9bb (%)(60 мин)5 моль% CuI135.628225.04210 моль% CuI128.080211.6100рассчитанное относительно количества палладия, внесенного в реакционную систему напервом цикле реакции (ошибка определения не превышала 5% от значения); bвыход продуктареакции 9b в соответствии с данными газовой хроматографии (метод внутреннего стандарта)aБыло обнаружено, что вне зависимости от количества сокатализатора на второмцикле отмечалась большая активность каталитической системы, что определенносвязано с процессом активации палладиевого прекатализатора.
Концентрация CuIоказывала критическое влияние на активность каталитической системы: с ростомколичества сокатализатора росла скорость реакции. Так, при использовании 10 моль%CuI, через 60 минут отмечался количественный выход продукта реакции на второмцикле, за то же время на втором цикле, с использованием 5 моль% CuI, выход продуктасоставил лишь 42% (Таблица 2.4).67Примечательно, что если сравнивать первоначальные данные, полученные намодельной реакции для 2aBHA@PS(30%) за 30 минут в конце первого цикла (выход60%, вымывание Pd - 39.9%, Таблица 2.5, опыт 1), с данными, когда реакция на первомцикле осуществлялась в течение 60 минут и протекала с большим выходом продукта(80%), концентрация палладия, вымытого в раствор к концу цикла, уменьшалась исоставила 28.0% (Таблица 2.5, опыт 2).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
