Диссертация (1150164), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Общая процедура проведения реакции Соногаширы при использованиигетерогенных прекатализаторов в шприц-реакторных условиях ................................. 113ВЫВОДЫ ............................................................................................................................ 115Список литературы ............................................................................................................ 117Приложение ........................................................................................................................ 1285ВВЕДЕНИЕВ настоящее время реакции кросс-сочетания, в частности, Соногаширы и Сузуки,всѐ чаще используются в качестве удобных инструментов в органическом синтезе иполучении важных субстратов для фармацевтической [1], агрохимической и химическойпромышленности [2].
В связи с этим развитие химии палладий-катализируемых реакцийкросс-сочетания переживает важный этап, главной целью которого является разработка«идеальных» каталитических систем, способных существенным образов повыситьэффективность промышленного и лабораторного органического синтеза.Среди каталитических систем для реакций кросс-сочетания особое местозанимают фосфиновые [3] и N-гетероциклические карбеновые комплексы палладия(NHC-Pd) [4–6], некоторые из которых относятся к коммерчески доступнымсоединениям. Диаминокарбеновые комплексы палладия в сравнении с фосфиновымиобладают высокой стабильностью по отношению к кислороду воздуха, что позволятпроводить реакции кросс-сочетания с их участием без использования инертнойатмосферы.
Кроме того, выраженная донорная способность карбенового лигандаобеспечивает высокую прочность связи металл-карбен, а также благоприятствуетключевойстадииокислительногоприсоединения,присутствующейвлюбомкаталитическом цикле реакций кросс-сочетания.Актуальные исследования Pd-катализируемых реакций кросс-сочетания можноразделить на два независимых направления:1) получение высокоактивных гомогенных катализаторов на основе комплексовпалладия, безлигандных палладиевых систем или стабилизированных палладиевыхкластеров, способных эффективно работать в условиях низких каталитическихконцентраций;2)развитиерегенерируемыхкатализаторовпутемиммобилизациивысокоактивных гомогенных комплексов, кластеров или наночастиц палладия наподходящем носителе (инертным в используемых условиях реакции).Очевидно, что последний подход, направленный на разработку катализаторов,обладающих высокой каталитической активностью в сочетании с возможностьюрегенерированияиповторногомногократногоиспользования,имеетрядомпреимуществ для целей тонкого органического синтеза, а также фармацевтической ихимической промышленности.6В настоящее время разработаны эффективные гетерогенные каталитическиесистемы на основе иммобилизованных на различные носители (полистирол, силикагель,кремнийоксидные мезопористые материалы, оксид алюминия, наномагнетит, глины,окисленный графен) N-гетероциклических карбеновых комплексов палладия [7, 8].Среди перечисленных одним из наиболее легко модифицируемых и часто используемыхносителей является функционализированный полистирол.
Низкая токсичность, высокаяинертность по отношению к широкому набору растворителей и реагентов наряду спростотой в отделении от реакционного раствора выступают важными особенностями,способствующими широкому распространению данного носителя. Примечательно, чтоединственный на данный момент коммерчески доступный гетерогенный прекатализатор(650927 ALDRICH - N-Methylimidazolium palladium(II), polymer-bound) на основе Nгетероциклического карбенового комплекса палладия(II) получен именно на основеполистирола.В последние годы среди диаминокарбеновых комплексов палладия всѐ большуюпопулярность приобретают ациклические диаминокарбеновые комплексы палладия(ADC-Pd), структурно подобные NHC-Pd комплексами, проявляющие высокуюкаталитическую активность в реакциях кросс-сочетания.
В современных обзорах [9–11]и монографиях [12, 13] ADC-Pd комплексы рассматривают в качестве выгоднойальтернативы NHC-Pd комплексам, что объясняется более выраженным донорнымхарактером и конформационной лабильностью ADC-лигандов, а также значительноменее трудоемким методом их получения с помощью металлопромотируемой реакциинуклеофильного присоединения N-нуклеофилов к тройной CN связи координированногоизоцианида. Важно отметить, что в отличие от N-гетероциклических карбеновыхкомплексов палладия получение и исследование каталитических свойств гетерогенныхпрекатализаторовнаосновеперспективныхациклическихдиаминокарбеновыхкомплексов палладия до начала настоящего исследования являлись нерешеннымизадачами.7Таким образом, цель данной работы заключалась в разработке синтетическойстратегии создания высокоактивных и легкодоступных гетерогенных каталитическихсистем для реакций кросс‐сочетания Соногаширы и Сузуки на основе ациклическихдиаминокарбеновых комплексов палладия(II).В поставленные задачи входило:определитьвозможностьиспользованияметалл-промотируемойреакциинуклеофильного присоединения первичного амина к C≡N связи изоцианидныхкомплексов палладия(II) для одновременного генерирования и иммобилизацииациклических диаминокарбеновых комплексов палладия(II) на полистирольномносителе;установить влияние структурных параметров диаминокарбеновых лигандов накаталитическую активность и стабильность гетерогенного прекатализатора наоснове иммобилизованных комплексов палладия с оценкой возможностимногократного использования данных каталитических систем в условиях реакциикросс-сочетания;исследовать каталитическую активность, возможности и ограничения применениясинтезированных гетерогенных каталитических систем в приложении к палладийкатализируемым реакциям кросс-сочетания Соногаширы и Сузуки.81.
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР1.1.Методыхарактеризацииполистирольныхносителей,функционализированных имидазолиевыми солямиНаиболее распространенными твердыми фазами для синтеза иммобилизованныхдиаминокарбеновыхкомплексовфункционализированныепалладияимидазолиевымиявляютсясолями.полистирольныеПередносители,началомописаниясовременных подходов к синтезу полистирольных носителей, функционализированныхсолями имидазолия (ИС-функционализированных) стоит обратить внимание насуществующие методы характеризации и исследования структуры поверхности данныхполимерных носителей.По причине их гетерогенной природы в широком наборе растворителейдоступными являются лишь методы анализа твердой фазы, что накладываетопределенные ограничения при характеризации иммобилизованных соединений.Однако благодаря расширению аналитических возможностей современной химии,анализ твердой фазы становится достаточно информативным, доказательным идоступным.
Ниже будут рассмотрены основные методы, применяемые в настоящеевремя для характеризации ИС-модифицированных полистирольных носителей.С помощью ИК спектроскопии по характеристичным полосам в ИК спектреможно подтвердить наличие нанесенных на полимерный носитель имидазолиевыхсолей. Так появление в спектре модифицированных полимеров интенсивной полосывалентных колебаний C=N связи при 1653-1670 см-1 [14, 15], С=C связи при 1588 см-1может свидетельствовать о присутствии на поверхности носителя соответствующегоструктурного фрагмента [16].Другим важным оптическим методом анализа, применяемым при характеризацииносителей на основе полистирола, является спектроскопия комбинационногорассеяния. Используя данный метод, можно качественно и количественно оценитьстепень ИС-функционализации смолы Меррифилда, коммерчески доступного кросссшитогополистироласнанесеннымибензилхлориднымигруппами,которыйиспользуется в подавляющем большинстве случаев для ковалентного связыванияимидазолиевых солей с поверхностью носителя.
Анализ проводится по изменениюинтенсивности хорошо идентифицируемой полосы в спектре немодифицированногообразцапри1265см-1[17].Данная9полосасоответствуетвнеплоскостнымдеформационным (веерным) колебаниям СН2 группы, непосредственно связанной схлором. По изменению интегральной интенсивности данной полосы можно определитьстепень функционализации носителя и установить время, необходимое для полнойконверсии, что особенно полезно в поисках оптимальных условий модификации.Изменение интенсивности полосы валентных колебаний С-Cl связи, проявляющейся при678 см-1, также может служить достоверным маркером степени ИС-функционализациисмолы Меррифилда [17].
Более того, спектроскопия комбинационного рассеяния длярешения данной задачи выступает как исключительный метод, так как использованиеИК спектроскопии ограничено по причине частого наложения соседних полос внаблюдаемой спектральной зоне.В качестве экспрессного теста на наличие непрореагировавших хлорметильныхгрупп существует так называемый NBP-тест, основанный на качественной реакции 4-(4нитробензил)пиридина со свободными хлорметильными группами [18].С помощью растровой электронной микроскопии производится визуализацияналичия либо отсутствия деструктивных изменений носителя в процессе ИСфункционализации [14, 19].В подавляющем большинстве случаев для прямого количественного определенияколичества имидазолиевых солей на модифицированном носителе используетсяэлементный анализ [14–16, 19–23].ПолярностьмикросредыИС-функционализированныхполистирольныхматериалов оказывает критическое влияние на их макроскопические свойства, что, всвоюочередь,отражаетсянакаталитическойактивностипалладиевыхпрекатализаторов, полученных на их основе [24].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
