Диссертация (1150164), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Оставшиеся 87% первичных аминогруппмогли выступать в качестве сорбционноемких функций поверхности для обратимогосвязываниявысокоактивнойкаталитическойформыпалладия,способствуястабильности синтезированной гетерогенной каталитической системы. Выбор данноймодификации был мотивирован ранее показанной растущей стабильностью икаталитической активностью 2aBHA@PS(30%) с течением циклов, когда концентрациянанесенного палладия на носители постепенно уменьшалась с 30% на первом цикле(вымывание палладия – 39.9%) до 10-13% на 7-9 циклах (вымывание палладия – 0.91.2%) (Таблица 2.3).Исследование каталитической активности в реакции Соногаширы проводили всредеДМФА,вприсутствии10моль%прекатализатораPdII-ADC@PS(2aBHA@PS(13%), 2bBHA@PS(13%)), CuI (10 моль%) как сокатализатора и Et3N вкачестве основания без использования инертной атмосферы. Результаты скринингакаталитической активности приведены в Таблице 2.8.88Таблица 2.8Субстрат Pd прекатализатор/ Темп., Время,Выход,b КоличествоПродукт°(ArX)моль%Смин%цикловс17а2aBHA@PS(13%)/1040559а99327а2bBHA@PS(13%)/1040559а982de37а2aBHA@PS(13%)/1040409а98(95 )247b2aBHA@PS(13%)/104059b99658с2aBHA@PS(13%)/1070709с97368с2bBHA@PS(13%)/1070809с981e77h2aBHA@PS(13%)/10404511h94(85 )287d2aBHA@PS(13%)/10406011f95197с2bBHA@PS(13%)/540559с971d107с2bBHA@PS(13%)/540459с961118f2aBHA@PS(13%)/1070909f922128g2aBHA@PS(13%)/10705512g952138g2bBHA@PS(13%)/10705012g962147h2aBHA@PS(13%)/10405012h93(87e)2157h2bBHA@PS(13%)/10405512h952d167а2aBHA@PS(13%)/1401809а981de177b2aBHA@PS(13%)/1401209b99(93 )1de187с2aBHA@PS(13%)/140809c99(92 )119d7e2aBHA@PS(13%)/140909e991d208е2aBHA@PS(13%)/1701509e991217b2aBHA@PS(13%)/0.540609b992aУсловия реакции: арилгалогенид 1eq., алкин 1,5 экв, CuI моль10%, Et3N 4 эквbв соответствии с данными спектроскопии ЯМР 1H, средний для всех повторений,сколичество циклов повторения реакции с тем же прекатализатором.dв присутствии PPh3 (5 моль%).eпрепаративный выход (первый цикл)№aРеакция Соногаширы проводилась с широким набором арилгалогенидов,содержащихкакэлектронодонорные(4-OMe,4-NH2,4-NMe2),такиэлектронноакцепторные (2-NO2, 4-NO2, 4-CN, 4-C(H)O) заместители в ароматическомядре.
Степень конверсии исходного арилгалогенида контролировали с помощью ТСХ.Стоит также отметить, что высокая растворимость всех субстратов, реагентов, основных89ипобочныхпродуктоввДМФАблагоприятствовалабыстройрегенерациипрекатализатора после завершения реакции, избавляя от необходимости дополнительноиспользовать для промывания носителя растворители другой природы.При проведении реакции с активным арилгалогенидом 7b при 40 °С сиспользованием прекатализатора 2aBHA@PS(13%) показана возможность повторногоиспользования прекатализатора шесть раз подряд с количественным выходом продуктаза короткий промежуток времени реакции - 5 мин (Таблица 2.8, реакция 4).Арилгалогениды, содержащие электронодонорные заместители, обладали меньшейреакционной способностью в идентичных условиях реакции, что может быть объясненопроявлением дезактивирующего эффекта заместителя на стадии окислительногоприсоединения палладиевого каталитического цикла, что негативно отражалось наобщей скорости процесса.Ранее было обнаружено, что добавление PPh3 как вспомогательного лигандаувеличивает скорость реакции Соногаширы при использовании гомогенных ADC-PdIIкомплексоввкачествепрекатализаторов[61,73].
Вслучаеиспользованиясинтезированных в данной работе ADC-PdII комплексов, иммобилизованных наполистирол, также наблюдалось ускорение реакции в присутствии PPh3 (Таблица 2.8,опыты 1, 3 и 9, 10).Дальнейшие эксперименты показали, что гетерогенная каталитическая системаPdII-ADC@PSоставаласьэффективнойиприболеенизкихконцентрацияхпрекатализатора (Таблица 2.8, опыты 9, 10, 16-20).
Так, арилгалогенид 7b вступал вреакцию с 2-метилбут-3-ин-2-олом (5a) даже при использовании 0,5 моль% загрузкипрекатализатора 2aBHA@PS(13%) с образованием соответствующего продукта 9b свыходом 99% (Таблица 2.8, опыт 21). Существенных различий в каталитическойактивности 2aBHA@PS(13%) и 2bBHA@PS(13%) не обнаружено: скорость реакции, атакже выходы продуктов, с учетом погрешности ЯМР-анализа (~5%), отличались мало.Как и следовало ожидать, арилбромиды оказались значительно менее активнымив условиях реакции Соногаширы. Реакции протекали при более высокой температуре,по сравнению с йод замещенными субстратами (Таблица 2.8, опыты 5, 6, 15-17), чтоможет объясняться большей прочностью C-Br связи [92]. Как следствие, арилбромидымедленно вступают в реакцию окислительного присоединения с каталитическиактивной Pd-формой, что приводит к общему уменьшению скорости реакции.
При90температуре 70 °С в течение 50-90 минут при использовании 10 моль% загрузкипрекатализатора в случае арилбромидов реакция Соногаширы (Таблица 2.8, опыты 1113) проходила гладко даже для соединения 8f, содержащего электронодонорныйзаместитель, с образованием соответствующих несимметричных арил-замещенныхалкинов с высокими выходами (92-96%). Для того чтобы уменьшить время реакции, мыповысили температуру реакционной смеси. Однако было обнаружено, что притемпературе выше 80°С проявлялись ярко выраженные визуальные признакидеструкции исследуемых гетерогенных прекатализаторов (носитель темнел и терялспособность к набуханию). В соответствии с результатами термогравиметрическогоанализа термической стабильности прекатализатора 2aBHA@PS(13%) в атмосфереаргона и воздуха в диапазоне температур 40-550 °С (скорость нагрева: 10 K/мин) былоустановлено, что для 2aBHA@PS(13%) в атмосфере аргона характерно три этапапотери масс в диапазонах: 148 - 177 °С (0.96%), 190 - 256 °С (2.74%) и 337-459 °С(91.23%).
На воздухе также фиксировались три этапа потери масс в диапазонах: 104-163°С (1.13%), 179-268 °С (5.18%), 298- 444 °С (97.20%). Все образцы после анализа сталичерными.Сопоставляярезультатыисследованиятермическойстабильности2aBHA@PS(13%) на воздухе (начало разложения 104 °С) с температурой, при которойв условиях реакции Соногаширы без использования инертной атмосферы наблюдалисьвидимые признаки деградации носителя (80 °С) с потерей каталитической активности,можно заключить, что разница термической стабильности 2aBHA@PS(13%) в условияхреакции определяется не только природой матрицы, но и природой реакционной среды.91Врезультатепроведенногоисследованиякаталитическойактивности2aBHA@PS(13%) и 2aBHA@PS(13%) в условиях реакции Соногаширы былоустановлено:1.
Разработанная каталитическая система 2aBHA@PS(13%) и 2bBHA@PS(13%)на основе иммобилизованных на аминофункционализированный носитель ациклическихдиаминокарбеновых комплексов палладия(II) проявляет высокую активность в условияхреакции Соногаширы на широком наборе субстратов.2.
Возможность многократного использования без существенной потери вкаталитическойактивностиделаеттакуюсистемупрактическизначимойвсинтетическом приложении.3.Оптимальныйтемпературныйрежимдляпримененияразработанныхгетерогенных прекатализаторов в используемых условиях реакции Соногаширынаходится в пределах до 80 °C.922.5.2. Реакция СузукиНа следующем этапебылаисследованакаталитическаяактивность2aBHA@PS(13%), 2bBHA@PS(13%) в условия реакции Сузуки (Таблица 2.9).
Вкачествеборорганическогосубстратавыступалакоммерческидоступнаяфенилбороновая кислота.Таблица 2.9Субстрат№7а7b7b8c8c8c8c8c8i8i8c8i123456789101112Прекатализатор,ДМФА/Н2О,мол%V/V2aBHA@PS(13%), 5100/02aBHA@PS(13%), 5100/02aBHA@PS(13%), 5100/02aBHA@PS(13%), 5100/02aBHA@PS(13%), 595/52bBHA@PS(13%), 595/52aBHA@PS(13%), 590/102bBHA@PS(13%), 590/102aBHA@PS(13%), 595/52bBHA@PS(13%), 595/52aBHA@PS(13%), 580/202aBHA@PS(13%), 580/20T, Время,°Cмин651206512065907515070507055706070607050705070507055Выходb%969598979897939598966571Количествоцикловd211232332223aУсловия реакции: арилгалогенид (1 экв), фенилбороновая кислота (1,2 экв), основание(4 экв) (Et.3N для реакций 1,2 и 4; K2CO3 для реакций 3, 5-14), прекатализатор 0,5-5 моль%.bВыход в соответствии с данными спектроскопии ЯМР 1H, средний для всех повторений.сКоличество повторений реакции, осуществляемых с соответствующим субстратом с темже прекатализатором.Предварительные эксперименты показали, что используемые для реакцииСоногаширы основание и растворитель (Et3N/ДМФА) не являются предпочтительнымив условиях реакции Сузуки даже в случае использования активированного иодида 7b.Однако применение K2CO3 в качестве основания вместо Et3N приводило к увеличениюскорости реакции (Таблица 2.9, опыты 2 и 3).
Так, полная конверсия исходного 1-йодо4-нитробензола (7b) с количественным выходом продукта при 65 °С достигалась за 90минут при использовании K2CO3 против 120 минут в присутствии Et3N. В целях93дальнейшейоптимизациииспользованиюсмесиусловийДМФА/H2Oкаталитическойвкачествереакциирастворителямыдляперешликувеличениярастворимости основания K2CO3 при увеличении содержания воды. Было обнаружено,что реакция кросс-сочетания фенилбороновой кислоты с арилбромидами 8c, 8iпротекала намного быстрее (50-60 минут) в присутствии 5-10 об.% воды в качествесорастворителя с количественным образованием продуктов (Таблица 2.9, опыты 5-10).Последующее увеличение доли воды в реакционной среде до 20 об.% приводило куменьшению выхода продуктов реакции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
