تهیه پلیمر حمایت کننده پالادیوم، برپایه پلی وینیل الکل و استفاده از آن در واکنش هِک

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسنده

خرم‌آباد، دانشگاه لرستان، دانشکده شیمی

چکیده

از پلیمر ها به‌ عنوان حمایت کننده در تهیه ترکیب‌های آلی استفاده زیادی می شود. مهم‌ترین دلیل استفاده از پلیمرها، سادگی جداسازی آن‌ها است. پلیمرهای حمایت کننده کاتالیست، جذاب ترین نوع پلیمرهای حمایت کننده واکنش‌ها هستند. این پلیمرها در یک شکل مناسب برای استفاده دوباره به‌ آسانی با یک جداسازی ساده و یا با دما بازیافت می‌ شوند. از جمله پلیمرهای حمایت کننده که بیش‌ ترین استفاده را دارند می توان پلی اتیلن گلیکول و پلی وینیل الکل را نام برد. پلیمر‌های هیبریدشده گزینه‌های بسیار مناسبی برای تهیه کاتالیست‌های ناهمگن (قابل بازیافت) و استفاده از آن‌ها در واکنش‌ها هستند. بیش‌ترین استفاده از پلیمرها در تهیه کاتالیست‌ها، به‌کارگرفتن آن‌ها به‌ عنوان حمایت کننده فلزهای Pt,Pd,Au,Ni,Fe,Ag می‌باشد. تهیه کاتالیست‌های ناهمگن مؤثر و قابل استفاده دوباره با استفاده از پلیمرهای حمایت کننده فلزی، برای تعداد زیادی از واکنش‌ها از جمله واکنش‌های جفت شدن متقاطع استفاده می‌شود. این واکنش‌ها،کاربرد گسترده ای در داروسازی، شیمی کشاورزی(شیمی خاک) و صنعت دارند. در این پژوهش، از پلی وینیل الکل با انجام تعدادی واکنش‌های شیمیایی و اصلاح آن، لیگاند برای پالادیوم و سرانجام برای واکنش جفت شدن تهیه شد. برای اینکه پلیمر حمایت کننده طراحی شده مناسب تر باشد، به‌ صورت هیبرید تهیه شد تا مشکل جداسازی پس از واکنش های شیمیایی برطرف شود. درنتیجه طراحی کلی به این شرح است: الف- تهیه هیرید پلی وینیل الکل و تترااتوکسی سیلان، ب- اکسایش هیبرید تهیه شده به‌ وسیله معرف جونز، ج- تهیه ایمین با استفاده از هیبرید اکسیدشده وهیدروکسیل آمونیوم کلرید، د-تهیه کمپلکس پالادیوم با هیبرید عامل‌ دار شده، هـ - واکنش جفت شدن (هک) بین یدوبنزن و متیل آکریلات بااستفاده از کمپلکس تهیه شده. فراورده‌ های واکنش به‌ وسیله دستگاه IR و UV-Vis و GC-Mass شناسایی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Fischer C., Koenig B., Palladium-and Copper-Mediated N-Aryl Bond Formation Reactions for the Synthesis of Biological Active Compounds, Beilstein Journal of Organic Chemistry, 7(1): 59-74 (2011).

[2] Torborg C., Beller M., Recent Applications of Palladium‐Catalyzed Coupling Reactions in the Pharmaceutical, Agrochemical, and Fine Chemical Industries, Advanced Synthesis & Catalysis, 351(18):3027-3043 (2009).

[3] Moncho S., Ujaque G., Lledós A., Espinet P., When are Tricoordinated PdII Species Accessible? Stability Trends and Mechanistic Consequences, Chemistry-A European Journal, 14(29): 8986-8994 (2008).

[4] Skarżyńska A., Trzeciak A. M., Siczek M., Palladium Complexes with Hydrophosphorane Ligands (HP∼ O and HP∼ N), Catalysts for Heck Cross-Coupling Reactions, Inorganica Chimica Acta, 365(1): 204-210 (2011).

[6] Nicolaou K.C., Bulger P.G., Sarlah D., Palladium‐Catalyzed Cross‐Coupling Reactions in Total Synthesis, Angewandte Chemie International Edition,44(29): 4442-4489 (2005).  

[7] Pal A., Ghosh R., Adarsh N. N., Sarkar A., Pyrazole-Tethered Phosphine Igands for Pd (0): Useful Catalysts for Stille, Kumada and Hiyama Cross-Coupling Reactions, Tetrahedron, 66(29): 5451-5458 (2010).

[8] Trzeciak A.M., Ziółkowski J.J., Structural and Mechanistic Studies of Pd-Catalyzed C C Bond Formation: The Case of Carbonylation and Heck Reaction, Coordination Chemistry Reviews, 249(21): 2308-2322 (2005).

[9] Bloome K.S., McMahen R.L., Alexanian E.J., Palladium-catalyzed Heck-Type Reactions of Alkyl Iodides, Journal of the American Chemical Society, 133(50): 20146-20148 (2011).

[10] Ruan J., Saidi, O., Iggo, J. A., Xiao, J., Direct Acylation of Aryl Bromides with Aldehydes by Palladium Catalysis, Journal of the American Chemical Society, 130(32): 10510-10511 (2008).

[11] Kantchev E.A.B., Peh G.R., Zhang C., Ying J.Y., Practical Heck-Mizoroki Coupling Protocol for Challenging Substrates Mediated by an N-Heterocyclic Carbene-Ligated Palladacycle, Organic Letters, 10(18): 3949-3952 (2008).

[12] Lipshutz B.H., Taft B.R., Heck Couplings at Room Temperature in Nanometer Aqueous Micelles, Organic Letters, 10(7): 1329-1332 (2008).  

[13] Molnár Á., Efficient, Selective, and Recyclable Palladium Catalysts in Carbon-Carbon Coupling Reactions, Chemical Reviews, 111(3): 2251-2320 (2011).

[14] Cho J. H., Shaughnessy K. H., Aqueous-Phase Heck Coupling of 5-Iodouridine and Alkenes under Phosphine-Free Conditions, Synlett, 20: 2963-2966 (2011).

[15] Karimi B., Behzadnia H., Farhangi E., Jafari E., Zamani A., Recent Application of Polymer Supported Metal Nanoparticles in Heck, Suzuki and Sonogashira Coupling Reactions, Current Organic Synthesis, 7(6): 543-567 (2010).

[16] Clapham B., Reger T.S., Janda K.D., Polymer-Supported Catalysis in Synthetic Organic Chemistry, Tetrahedron, 57(22):4637-4662 (2001).

[17] Kobayashi S., Akiyama R., New Methods for High-Throughput Synthesis, Pure and Applied Chemistry, 73(7): 1103-1111(2001).

[18] Altava B., Burguete M.I., Garcıa-Verdugo E., Luis S.V., Vicent M.J., Mayoral­ J.A., Supported Chiral Catalysts: the Role of the Polymeric Network, Reactive and Functional Polymers, 48(1): 25-35 (2001).  

[20] Fromageau J., Brusseau E., Vray D., Gimenez G., Delachartre P., Characterization of PVA Cryogel for Intravascular Ultrasound Elasticity Imaging, Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, IEEE Transactions, 50.10: 1318-1324 (2003).

[21] Wen J., Wilkes G.L., Organic/Inorganic Hybrid Network Materials by the Sol-Gel Approach, Chemistry of Materials, 8(8): 1667-1681 (1996).

[22] Wen J., Vasudevan V. J., Wilkes G. L., Abrasion Resistant Inorganic/Organic Coating Materials Prepared by the Sol-Gel Method, Journal of Sol-Gel Science and Technology5(2): 115-126 (1995).

[23] Wung C.J., Pang Y., Prasad P.N., Karasz F.E., Poly (p-phenylene vinylene)-Silica Composite: A Novel Sol-Gel Processed Non-Linear Optical Material for Optical Waveguides, Polymer, 32(4): 605-608 (1991).

[24] Sayed Hossein Tohidi; Garnik Grigoryan; Verzhine Sarkeziyan; Farhood Ziaie., Effect of Concentration and Thermal Treatment on the Properties of Sol-Gel Derived CuO/SiO2 Nanostructure, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 29( 2): 27-35 (2010).

[25] Kojima Y., Usuki A., Kawasumi M., Okada A., Kurauchi T., Kamigaito O., Synthesis of Nylon 6-Clay Hybrid by Montmorillonite Intercalated with Î‐Caprolactam, Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 31(4): 983-986 (1993).

[26] Suzuki F., Nakane K., Piao J.S.,  Formation of A Compatible Composite of Silica/Poly (Vinyl Alcohol) Through the Sol-Gel Process and a Calcinated Product of the Composite, Journal of Materials Science, 31(5): 1335-1340 (1996).

[27] Nakane K., Takahashi A., Sakashita K., Suzuki F., Drawing of Silica/Poly (vinyl alcohol) Composite and Pore Structure of Silica Gel Obtained from the Composite, Fiber Journal, 52(11): 598-604 (1996).

[28] Yano S., Kurita K., Iwata K., Furukawa T., Kodomari M., Structure and Properties of Poly (vinyl alcohol)/Tungsten Trioxide Hybrids, Polymer, 44(12): 3515-3522 (2003).

[29] Mino T., Shirae Y., Sasai Y., Sakamoto M., Fujita T., Phosphine-Free Palladium Catalyzed Mizoroki-Heck Reaction Using Hydrazone as A Ligand, The Journal of Organic Chemistry, 71(18): 6834-6839 (2006).

[30] Jung I. G., Son S. U., Park K. H., Chung K. C., Lee J. W., & Chung Y. K., Synthesis of Novel Pd-NCN Pincer Complexes Having Additional Nitrogen Coordination Sites and Their Application as Catalysts for the Heck Reaction, Organometallics, 22(23): 4715-4720 (2003).  

[32] Lipshutz B.H., Ghorai S., Transition Metal Catalyzed Cross-Couplings Going Green-In Water at Room Temperature, ChemInform, 40(41):i (2009).

[33] Lamblin M., Nassar‐Hardy L., Hierso J. C., Fouquet E., Felpin F.X., Recyclable Heterogeneous Palladium Catalysts in Pure Water: Sustainable Developments in Suzuki, Heck, Sonogashira and Tsuji–Trost Reactions, Advanced Synthesis & Catalysis, 352(1): 33-79 (2010).

[34] Beller M., Zapf A., Riermeier T.H., Palladium‐Catalyzed Olefinations of Aryl Halides (Heck Reaction) and Related Transformations, Transition Metals for Organic Synthesis: Building Blocks and Fine Chemicals, Second Revised and Enlarged Edition, 271-305 (2008).

[35] Hahn F.E., Jahnke M.C., Gomez-Benitez V., Morales-Morales D., Pape T., Synthesis and Catalytic Activity of Pincer-Type Bis (Benzimidazolin-2-Ylidene) Palladium Complexes, Organometallics, 24(26): 6458-6463(2005).

[36] Herron N., Calabrese J. C., Farneth W. E., & Wang Y., Crystal Structure and Optical Properties of Cd32S14 (SC6H5) 36. DMF4, a Cluster with a 15 Angstrom CdS Core, Science, 259(5100): 1426-1428 (1993).

[37] Gaumet J.J., Strouse G.F., Electrospray Mass Spectrometry of Semiconductor Nanoclusters: Comparative Analysis of Positive and Negative Ion Mode, Journal of the American Society for Mass Spectrometry, 11(4): 338-344 (2000).