بررسی سازوکاری واکنش هیدروژن‌دار کردن آلکن‌ها به وسیله کاتالیست گالیم؛ یک مطالعه DFT

عسگری, مریم; آریافرد, علیرضا

بررسی سازوکاری واکنش هیدروژن‌دار کردن آلکن‌ها به وسیله کاتالیست گالیم؛ یک مطالعه DFT

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

دراین پژوهش، مسیرهای ممکن برای واکنش کاتالیستی هیدروژندارکردن آلکن ها با استفاده از کاتالیست گالیم تری کلرید تک آبه در حلال دی کلرومتان و با حضور 1، 4- سیکلوهگزادی اِن به صورت نظری و با استفاده از نظریه تابع چگالی (DFT) مورد مطالعه قرارگرفت. بهترین روش برای انجام واکنش هیدروژن دار کردن اُلفین‌ها، استفاده از یک مولکول آلی به عنوان تأمین کننده هیدروژن در حضور یک کاتالیست فلزی است. فلزی که بیش ترین کاربرد را در این زمینه دارد، پلاتین است که قیمت بالای آن باعث شده همواره دانشمندان به دنبال جایگزینی مناسب برای آن باشند. کمپلکس های گروه سیزدهم از جمله گالیم می توانند جایگزین های خوبی برای پلاتین برای کاتالیزکردن این واکنش باشند. در این پژوهش، سه مسیر ممکن برای انجام این واکنش در نظر گرفته شد که دو مسیر بدون دخالت مولکول آب، یکی به وسیله اتصال کاتالیست به گونه هیدرید دهنده و دیگری با اتصال به آلکن است و مسیر سوم با دخالت مولکول آب انجام می‌گیرد. محاسبه‌های این واکنش با استفاده از نرم افزار مناسب و روش های گوناگون محاسبه‌ای و با در نظر گرفتن اثرهای حلال انجام شده است. که منجر به روشن شدن سازوکار هیدروژن‌دار کردن آلکن‌ها به وسیله اتصال کاتالیست به گروه الکترون دهنده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

شیمی محاسباتی

مراجع

[1] Abdellah L., Boutevin B., Youssef B., Synthesis and Applications of Photocrosslinkable Poly (Siloxanes), Progress in organic coatings, 23(3): 201-236 (1994).

[2] Egorova K.S., Ananikov V.P., Which Metals are Green for Catalysis? Comparison of the Toxicities of Ni, Cu, Fe, Pd, Pt, Rh, and Au Salts, Angewandte Chemie International Edition, 55(40): 12150-12162 (2016).

[3] Holwell A.J., Global Release Liner Industry Conference 2008. Platinum Metals Review, 52(4): 243-246 (2008).

[4] طائب ع.، تخت روانچی م.، ولی پور س.، کمیلی س.، ارزیابی کارایی مدل سینتیکی گودینز در پیش بینی غیرفعال شدن کاتالیست هیدروژن‌دار کردن انتخابی استیلن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)35: 83 تا 89 (1395).

[5] Johnstone R.A., Wilby A.H., Entwistle I.D., Heterogeneous Catalytic Transfer Hydrogenation and its Relation to other Methods for Reduction of Organic Compounds, Chemical Reviews, 85(2): 129-170 (1985).

[6] Dunn N.L., Ha M., Radosevich A.T., Main Group Redox Catalysis: Reversible PIII/PV Redox Cycling at a Phosphorus Platform, Journal of the American Chemical Society, 134(28): 11330-11333 (2012).

[7] Pascual S., Bour C., De Mendoza P., Echavarren A.M., Synthesis of Fluoranthenes by Hydroarylation of Alkynes Catalyzed by Gold (I) or Gallium Trichloride, Beilstein Journal of Organic Chemistry, 7(1): 1520-1525 (2011).

[8] Michelet B., Bour C., Gandon V., Gallium‐Assisted Transfer Hydrogenation of Alkenes. Chemistry–A European Journal, 20(44): 14488-14492 (2014).

[9] Kanno O., Kuriyama W., Wang Z.J., Toste F.D., Regio‐and Enantioselective Hydroamination of Dienes by Gold (I)/Menthol Cooperative Catalysis, Angewandte Chemie International Edition, 50(42): 9919-9922 (2011).

[10] Kovács G., Lledós A., Ujaque G., Reaction Mechanism of the Gold (I)-Catalyzed Addition of Phenols to Olefins: A Concerted Process Accelerated by Phenol and Water, Organometallics, 29(15): 3252-3260 (2010).

[11] Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., Petersson G.A., Nakatsuji H., Caricato M., Li X., Hratchian H.P., Izmaylov A.F., Bloino J., Zheng G., Sonnenberg J.L., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Montgomery J.A.Jr., Peralta J.E., Ogliaro F., Bearpark M., Heyd J.J., Brothers E., Kudin K.N., Staroverov V.N., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A., Burant J.C., Iyengar S.S., Tomasi J., Cossi M., Rega N., Millam J.M., Klene M., Knox J.E., Cross J.B., Bakken V., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R.E., Yazyev O., Austin A.J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J.W., Martin R.L., Morokuma K., Zakrzewski V.G., Voth G.A., Salvador P., Dannenberg J.J., Dapprich S., Daniels A.D., Farkas O., Foresman J.B., Ortiz J.V., Cioslowski J., Fox D.J., Gaussian 09, Revision D.01, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, (2009).

[12] Becke A.D., A New Mixing of Hartree–Fock and Local Density‐Functional Theories, The Journal of Chemical Physics, 98: 1372-1377 (1993).

[13] Wadt W.R., Hay P.J., Ab Initio Effective Core Potentials for Molecular Calculations. Potentials for Main Group Elements Na to Bi, The Journal of Chemical Physics, 82(1): 284-298 (1985).

[14] Hay P.J., Wadt W.R., Ab initio Effective Core Potentials for Molecular Calculations. Potentials for K to Au Including the Outermost Core Orbitals, The Journal of Chemical Physics, 82(1): 299-310 (1985).

[15] Binning R.C., Curtiss L.A., Compact Contracted Basis Sets for Third‐Row Atoms: Ga–Kr, Journal of Computational Chemistry, 11(10): 1206-1216 (1990).

[16] Fukui K., The Path of Chemical Reactions-the IRC Approach, Accounts of Chemical Research, 14: 363-368 (1981).

[17] Grimme S., Antony J., Ehrlich S., Krieg H., A Consistent and Accurate ab initio Parametrization of Density Functional Dispersion Correction (DFT-D) for the 94 Elements H-Pu, The Journal of Chemical Physics, 132: 154104-154106 (2010).

[18] Weigend F., Furche F., Ahlrichs R., Gaussian Basis Sets of Quadruple Zeta Valence Quality for Atoms H–Kr, The Journal of Chemical Physics, 119(24): 12753-12762 (2003).

[19] Zhao Y., Truhlar D.G., The M06 Suite of Density Functionals for Main Group Thermochemistry, Thermochemical Kinetics, Noncovalent Interactions, Excited States, and Transition Elements: Two New Functionals and Systematic Testing of Four M06-Class Functionals and 12 other Functionals, Theoretical Chemistry Accounts, 120(1-3): 215-241 (2008).

[20] Grimme S., Antony J., Ehrlich S., Krieg H., A consistent and accurate ab initio parametrization of Density Functional Dispersion Correction (DFT-D) for the 94 Elements H-Pu, The Journal of chemical physics, 132(15): 154104 (2010).