166202 (685444), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Многие продукты аллилирования НБД аллилформиатом и аллилацетатом имеют одинаковое строение. Это моноаддукты I – III, характеризующиеся молекулярной массой 132, и пространственные изомеры продуктов двойного аллилирования НБД IV – VI с массами 172 (таблица 3).

Новые соединения при использованиии АФ имеют массы 134, 174 и 176. Очевидно они образуются при гидрировании I, II, V, VI. Гидрированию преимущественно подвергаются соединения, имеющие активную внутрициклическую двойную связь (I и II), или вещества, содержащие винильные группы (I, V, VI). Продукты гидрирования метиленовых групп в указанных условиях не наблюдаются.

Помимо указанных соединений обнаружены продукты присоединения АФ к НБД (XIII и XIV), а также в незначительных количествах (2 – 5%) норборнен. В газовой фазе обнаружено до 3% углекислого газа СО2.

Таблица 3

Строение продуктов аллилирования НБД аллилформиатом.

Классификация продуктов реакции	Строение продуктов		Молекулярная масса
одинарное аллилирование НБД			132
двойное аллилирование НБД			172
аллилирование с одновременным гидрированием НБД					134
двойное аллилирование с одновременным гидрированием НБД					174, 176
гидроформилирование НБД					138

Все соединения, образующиеся в ходе реакции, можно формально классифицировать как аддукты НБД с С3Н4, С3Н6, Н2 и НСООН. Очевидно, источником этих гипотетических частиц или молекул являются аллильные фрагменты, изначально входящие в состав аллилформиата. Аллил (С3Н5) образует фрагмент С3Н4, а акцептором атома водорода формально служат или другой аллил, или формильный остаток. Возможна также рекомбинация двух атомов водорода (рисунок 3.1):

Рассматривая эту реакцию как окислительно-восстановительное диспропорционирование, связанное с гидридным переносом, представляется возможным провести оценку материального баланса продуктов "окисления" и "восстановления". К продуктам окисления с этой точки зрения следует отнести соединения I – VI и СО2, восстановительными продуктами являются, продукты гидрирования и гидрокарбоксилирования. Молекулярный водород и муравьиная кислота – потенциальные продукты восстановления – в реакционной системе не образуются. При сведении материального баланса следует учитывать, что соединения IV – VI – являются дважды окисленными (С7Н8+2С3Н4), а соединение XII – дважды восстановленным.

Р исунок 3.1. Механизма каталитического аллилирования НБД аллилформиатом.

Предварительные результаты свидетельствуют, что окислительно-восстановительный баланс удовлетворительно соблюдается не только между конечными продуктами, но и в ходе каждого эксперимента при различных конверсиях реагентов.

Дополнив предложенный ранее механизм каталитического аллилирования НБД аллилацетатом можно объяснить образование всех наблюдаемых продуктов (рис.2).

В соответствии с ним формирование соединений I – VI в присутствии АФ происходит аналогично другим аллиловым эфирам.

Ключевая роль в образовании продуктов гидрирования и гидроформилирования НБД и соединений I, II, IV – VI по-видимому играет гидридный комплекс, образующийся на стадии β – гидридного переноса.

Для всех R, являющихся алкильными или арильными радикалами, распад этого интермедиата в результате восстановительного элиминирования приводит к образованию кислоты RCOOH. В случае R = H ситуация принципиальна иная. Известно, например, что в присутствии комплексов Pd, муравьиная кислота является является гидрирующим агентом и распадается с образованием CO2.

Тогда можно предположить, что формирующийся комплекс может участвовать в следующих превращениях:

Рисунок 3.2. Заключительная часть механизма каталитического аллилирования НБД аллилформиатом.

Все направления реализуются одновременно, их соотношение зависят от концентрации всех реагентов, что, в свою очередь, определяется степенью конверсии НБД.

Восстановление двойных связей, вероятно связано с образованием в реакционной смеси муравьиной кислоты, являющейся гидрирующим агентом, т. к. при ее разложение, по одному из возможных путей, в присутствии катализатора, образуется углекислый газ и водород. При анализе газовой фазы в реакторе действительно был обнаружен углекислый газ, что подтверждает наши предположения.

Следует отметить, при анализе реакционной смеси молекулярный водород и муравьиная кислота – потенциальные продукты восстановления – не обнаружены. Возможно, вся образующаяся кислота расходуется на образование продуктов гидрирования.

Заметим, если аллилирующим агентом является аллилацетат, в ходе реакции образуется устойчивая уксусная кислота. Она оказывает дезактивирующее действие на катализатор, накапливаясь в реакторе. Таким образом, при использовании аллилформиата, как аллилирующего агента, образуется более устойчивая каталитическая система. Следует также отметить, что по качественным наблюдениям реакция с аллилформиатом протекает значительно быстрее, чем с аллилацетатом. Этот факт требует дополнительного исследования.

Необходимо также отметить, что в ходе реакции образуется углекислый газ. Причем СО2, образующийся в качестве побочного продукта реакции, абсолютно индеферентен и не оказывает дезактивирующего влияния на каталитическую систему.

3.2. Каталитическое аллилирование НБД аллиловым спиртом.

Как показано в пункте 1.3, протекание реакции каталитического аллилирования НБД при использовании аллилового спирта, в обычных условиях проведения данного процесса, невозможно.

А нализируя механизм реакции (рис.3.1), нами было установлено, что для протекания реакции необходимо, чтобы аллильные производные (All-X) окислительно присоединялись к палладию, с образованием аллильного фрагмента (рис.3.2).

Рисунок 3.2. Образование аллильного фрагмента при взаимодействии аллилового спитра и комплекса палладия, в присутствии монооксида углерода.

На этом основании было сделано предположение возможности протекания реакции при использовании аллилового спирта, как аллилирующего агента (реакция 8). Если в реакционной смеси устанавливается равновесие между спиртом, палладием(0) и комплексом типа C3H5O-Pd-H. Однако, следует заметить, что в атмосфере инертного газа реакция аллилирования не протекает, т.е. не происходит формирования алилильного фрагмента. В атмосфере монооксида углерода в последнем комплексе возможно встраивание молекулы СО по связи О-Pd или Pd-H, наблюдается смещение равновесия, при этом высвобождается каталитически активный палладий(0) и образуется аллилформиат. В результате реакции действительно образовывались продукты аллилирования и двойного аллилирования НБД, продукты одновременного аллилирования и гидрирования, а также продукты содержащие остаток муравьиной кислоты (группу –ОСОН) с массой 138, что может подтверждать образование аллилформиата, как промежуточного соединения.

(8)

Последующее стадии механизма аллилирования напоминают механизм аллилилрования НБД аллилиформиатом. Т.е. на активном атоме аллильного комплекса паладия происходит координация молекулы НБД. В комплексе происходит η3 – η1 – изомеризация аллильного фрагмента и циклоприсоединение аллильного фрагмента к молекуле НБД. Стадия гидридного переноса, как и в случае с аллилацетатом и аллилформиатом, лимитирует процесс.

Так же как и в случае с аллилформиатом при анализе газовой фазы обнаружен диоксид углерода, что свидетельствует о протекании подобных процессов.

Следует заметь, что образование муравьиной кислоты и молекулярного водорода не наблюдалось.

Ч тобы подтвердить протекание данной реакции по механизму, аналогичному рассмотренному выше, мы заменили аллиловый спирт на 6-D-аллиливый спирт. Здесь были обнаружены продукты аналогичного строения, имеющие массу 136, 137, 178 и 179.

Рисунок 3.3. Взаимодействие НБД с 6-D-вллиловым спиртом.

Малекулярные массы продуктов I и II, IV и V различаются, что подтверждает возмоность отрыва атома водорода как из НБД – кольца, так и аллильного фрагмента.

Таким образом, в реакционной системе формально наблюдается кинетическое сопряжение двух реакций – окисление СО в СО2 и собственно реакция аллилирования НБД.

Следует отметить, что в ходе исследований была проведена реакция палладийкаталитического аллилирования НБД аллиловым спиртом в присутствии диоксида углерода.

Предпосылкой для проведения такого процесса, была высказана в связи с возможностью образования аллильного комплекса палладия.

Р исунок 3.3. Образование аллильного фрагмента при взаимодействии аллилового спитра и комплекса палладия, в присутствии монооксида углерода.

Формирование аллильного комплекса палладия напоминает механизм аллильного комплекса в присутствии монооксида углерода.

В атмосфере диоксида углерода в последнем комплексе возможно встраивание молекулы СО2 по связи Pd-H, наблюдается смещение равновесия, при этом высвобождается каталитически активный палладий(0) и образуется аллилкарбонат. В результате реакции действительно образовывались продукты аллилирования и двойного аллилирования НБД, продукты одновременного аллилирования и гидрирования.

Необходимо также отметить, что в качестве побочного продукта образуется диоксид углерода. Таким образом диоксид углерода формально является сокатализатором в данном процессе.

Однако, механизм образования СО2 до конца еще не выяснен и этот факт требует проведения дополнительных исследований.

Для подтверждения механизма реакции каталитического аллилирования НБД, показанного в пункте 3.1. была проведена реакция взаимодействия НБД с аллиловым спиртом в присутствии муравьиной кислоты.

Р исунок 3.4. Схема образования продуктов аллилирования и гидрирования НБД, в присутствии НСООН.

В данных условиях действительно образуются продукты аллилирования и гидрирования НБД. Однако, образование продуктов может быть связано с процессами переэтерификации и образование аллилацетата. Поэтому, в данном случае требуется проведение дополнительных экспериментов.

Каталитическое аллилирование НБД диаллиловым эфиром.

Еще одним аллильным производным, выбранном нами, как возможный аллилирующий агент, стал диаллиловый эфир.

Предположение о возможности протекания данной реакции была высказана в связи с наличием связи С–О. Палладий может встраиваться по сязи С-О, с образованием аллильного комплекса (рис.3.3)

Характеристики

Список файлов ВКР