Диссертация (1150164), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Оценку полярности микроокруженияможно производить с помощью анализа измененийспектра флуоресценциисорбированного пирена как флуоресцентного зонда. По изменению виброннойструктуры пирена, состоящей из пяти групп (I-V), можно судить о полярностиокружения. Интенсивность первой полосы (около 370 нм), соответствующей переходуS1ν=0 → S0ν=0, зависит от полярности среды. При условии существования виброннойсвязи между S1 и S2 состояниями интенсивность третьей группы (около 382 нм),связанной с S1ν=0 → S0ν=2 переходом, не зависит от полярности. Так в работах Луиса исоавт. был произведен количественный анализ ИС-функционализированных смол сиспользованием пирена в качестве флуоресцентного зонда для исследования полярности10микроокружения [24]. Исходная смола Меррифилда, как ожидалось, оказалась менееполярной по сравнению с ИС-функционализированными смолами с вариациейпротивоионов, которые, в свою очередь, влияли на микрополярность в исследуемомряду модифицированных смол.1.2.Синтезполистирольныхносителей,функционализированныхимидазолиевыми солямиОбщий подход к синтезу N-гетероциклических карбеновых комплексов палладия(NHC-Pd), иммобилизованных на полимерный носитель, заключается в обработкепалладиевым прекурсором (Pd(OAc)2, PdCl2) имидазолиевых солей (ИС), ковалентносвязанных с нерастворимой подложкой и именуемых в дальнейшем ИС-функциями.Процесс иммобилизации может происходить без использования внешнего основанияили в условиях добавления последнего для генерирования свободного карбена.По причине широкого распространения настоящего подхода особое вниманиеследует уделить способам закрепления имидазолиевых солей на поверхности носителя.ВкачествепрекурсоровдлясинтезаразличныхИС-функционализированныхполистирольных носителей в подавляющем большинстве случаев используютсякоммерчески доступные смолы Меррифилда гель-типа, широко применяемые в качестветвердофазного носителя в синтезе пептидов, а также для получения различныхмодифицированых смол.

Смола Меррифилда представляет собой гранулированныйкросс-сшитый сополимер стирола и пара-(хлорметил)стирола. Являясь твердофазнымфункциональным аналогом бензилхлорида, смола Меррифилда способна легко вступатьв реакции с подходящим нуклеофильным реагентом, что приводит к целевоймодификации поверхности носителя. Основным преимуществом использования кросссшитых полимеров в качестве носителей является простота в обращении (фильтрация,взвешивание, хранение) и достаточная устойчивость сферических частиц к условияммодификации, что имеет критическое значение в большинстве будущих приложений.Однако необходимо учитывать, что размер гранул коммерческого носителя, степеньсшивки и концентрация хлорметильных групп представляют особую важность в синтезефункционализированных носителей и напрямую влияют на их физико-химическиесвойства.11Важными особенностями при работе с коммерческими полистирольныминосителями, которые необходимо отметить, являются:1)Припроведениинуклеофильногозамещениятвердофазныхвкачествереакцийкомплексообразованиярастворителейчащеииспользуютсятетрагидрофуран (ТГФ) и диметилформамид (ДМФА).

Такой выбор реакционныхусловий обусловлен спецификой самих реакций и хорошей способностью к набуханиюкросс-сшитого полистирола в этих средах (˃4 мл/г), что способствует быстройдиффузии реагентов в макропористую структуру носителя [25].2) При воспроизведении литературной методики и повторении результатовпредыдущих исследований в случае использования коммерчески доступного носителя(Merrifieldresin,Wangresin)необходимовнимательноотнестиськвыборупроизводителя и поставщика. В отличие от большинства химических реагентов, кросссшитые полистирольные смолы, приобретенные у разных производителей, могутобладать значительными различиями в физико-химических свойствах (размер частиц,степенькросс-сшивки,концентрацияактивныхфункциональныхгрупп),и,соответственно, разным химическим поведением. По этой причине для одной серииэкспериментов целесообразно приобретать коммерческие смолы одного и того жепроизводителя.3) При проведении твердофазных реакций следует избегать перемешиванияреакционной суспензии с помощью магнитного якоря.

При работе с носителями наоснове кросс-сшитого полистирола предпочтительнее механическое перемешивание спомощью верхнеприводного оборудования. В противном случае часто происходитнеобратимая деструкция сферической структуры полимерного материала (истирается домелкодисперсного состояния) с необратимым нарушением морфологии.4)Оптимальныйтемпературныйрежимфункционализацииполимерногоматериала находится (до) 150°С, что связано с возможной температурной деструкциейматериала в случае превышения рекомендуемого температурного предела [25].Обсуждаемые в данном разделе ИС-функционализированные полистирольныеносители будут шифроваться как X-PS, где X = от 1 до N (порядковый номеробсуждения).

Существующие методы синтеза ИС-функционализированных полимерныхносителей из смол Меррифилда можно разделить на три общие стратегии. Классическая(простая)и,разумеется,наиболеечасто12используемаястратегияявляетсяодностадийной. Еѐ реализация возможна двумя альтернативными подходами: 1)алкилирование N-алкил имидазола бензилхлоридными функциями смолы Меррифилда(Схема 1.1, i), 2) нуклеофильное замещение хлорид иона в составе носителя напредварительно синтезированную гидроксилсодержащую соль имидазолия (Схема 1.1.ii).

Функционализация активной поверхности носителя с помощью N-алкил имидазоланаиболее проста в исполнении, однако для нанесения бис-ИС-функционализированногофрагмента, первый подход непригоден, и необходимо использовать второй в рамкахклассической стратегии.Схема 1.1. i: 1) N-ферроценилметилбензимидазол, ДМФА, 60 °C [19]; 2) Nметилимидазол, NMP, 80 °C, 12 ч [26]; 3) N-метилимидазол, 90 °C [20]; ii: 1) соль бисимидазолия, NaH, ТГФ, комн.т., 48 ч [14]; 2) соль бис-имидазолия, Bu3N, KI, ДМФА,комн.т., 4 дня [27].Следующая стратегия включает в себя, как минимум, две стадии, а именно:предварительная обработка смолы Меррифилда N-незамещенным имидазолом ипоследующее алкилирование алкилбромидами, которое может оказаться конечнымэтапом синтеза или являться предшествующей стадией для последующих модификаций(Схема 1.2).13Схема 1.2. i) имидазол, ДМФА, кипячение, 4 ч [16]; ii: 1) 1,x-дибромалкан (x=26), кипячение, 4 ч [16]; 2) NBu3, 70 °C, 24 ч [16]; iii: 1) 1,x-дибромалкан (x=2-6),кипячение, 4 ч [16]; 2) пиридин, 80 °C, 12 ч [16].Наконец, последняя синтетическая стратегия, часто используемая с цельюотдаления ИС-функции от основной цепи полимерной структуры носителя, заключаетсяв предварительной модификации поверхности носителя с помощью определенногоспейсера и последующей ИС-функционализации (Схема 1.3).

Выбор спейсера частообуславливаетсястремлениемнивелироватьстерическиеэффектыосновнойполимерной цепи.Главным показателем эффективности вышеописанных методов выступает степеньмодификации активных групп носителя, которая определяется как физико-химическимисвойствами исходного полимерного материала, так и условиями проведения реакции.Очевидно, что степень ИС-функционализации напрямую зависит от предельнойконцентрации хлорида на поверхности носителя. Так, при выдерживании суспензиисмол Меррифилда с различными степенью кросс-сшивки и содержанием хлора (1%DVB 1.1 ммоль(Cl)/г и 2% DVB 4.3 ммоль(Cl)/г) в чистом N-метилимидазоле при 90 °Сможно получить ИС-функционализированные полимерные носители с содержаниемимидазолиевых солей 0.93 ммоль(ИС)/г и 3.03 ммоль(ИС)/г, соответственно [22].14Схема 1.3.

i) диэтаноламин, ДМФА, 70 °C, 1 ч [16]; ii: 1) SOCl2, CH2Cl2, 50 °C, 4 ч [16];2) N-метилимидазол, 80 °C [16]; iii) диэтаноламин, ДМФА, комн.т., 2 ч. трибутиламин,70 °C, 24 ч [16]; iv: 1) 1,2-диметилимидазол, ДМФА, 80 °C, 5 ч [16]; 2) SOCl2, CH2Cl2,50 °C [16]; 3) N-метилимидазол, 80 °C [16]; v) диметил-5-гидроксифталат, ацетон, 18краун-6, K2CO3, кипячение, 12 ч [16]; vi: 1) Li(BH4), B(OMe)3, ТГФ, N2, кипячение, 24 ч[16]; 2) N-метилимидазол, 80 °C [16]; vii) 6-хлоргексанон, NaH, ТГФ, комн.т., 48 ч [14];viii) соль бис-имидазолия, NaH, ТГФ, комн.т., 48 ч [14].15Перейдем к рассмотрению отдельных типов полимерных носителей. Полимер 1PS(Cl) за счет анионного обмена с NaBF4, CF3SO3H, NaSbF6 и LiNTf2 может быть легкотрансформированвсоответствующиеИС-функционализированныеносители,содержащие различные противоионы (Схема 1.4).

Синтезированные носители обладаютразличными физико-химическими свойствами [28]. Так, гигроскопичность уменьшаетсяв следующем ряду противоионов: Cl- ˃ TfO- ˃ BF4- ˃ SbF6- ˃ NTf2-. Полярностьмикросреды полимерного материала уменьшается в ряду: Cl- ˃ TfO- ˃ NTf2- ˃ BF4- ˃ SbF6. Кроме того, природа противоиона определяет способность модифицированногоносителя к набуханию в полярных растворителях (EtOH, H2O). Примечательно то, чтоисходная смола Меррифилда, обладая высокой способностью к набуханию в ДМФА инизкой способностью к набуханию в водной среде, после модификации с помощью Nметилимидазола одинаково хорошо набухает как в ДМФА, так и в H2O (H2O˃ДМФА).Однако смена противоиона на NTf2- приводит к изменению способности к набуханиюполимерного материала до уровня исходной смолы Меррифилда.

Характеристики

Список файлов диссертации