بخشی از مقاله
چکیده:
واکنشهای هک از ابزارهای مفید و کارآمد در سنتز ترکیبات آلی می باشد. این واکنش توسط کاتالیزور پالادیوم برای ایجاد پیوند CBBC جفت متقابل انجام می گیرد.استفاده از کاتالیزور پالادیوم در سیستم های واکنشهای همگن محدود است با توجه به مشکلاتی که در جداسازی کاتالیزور پالادیوم و یک لیگاند از محصول نهایی و بازیافت کاتالیزور دارد. بر این اساس بسیاری از گونه های جامد برای تثبیت کاتالیزور پالادیوم مانند، سیلیکا، سلولز، کیتوزان و ... گسترش یافته اند. در سالهای اخیر تاکید علم و فناوری در جهت تغییر بیشتر به سمت سازگاری با محیط زیست و فرایندها و منابع پایدار بوده است. در این زمینه وسیع زیست پلیمر گزینه ی خوبی برای کشف کاتالیزورهای تثبیت شده می باشد. در این مطالعه، ما یک مجموعه پالادیوم ناهمگن ساده تهیه کرده ایم که با موفقیت به عنوان یک کاتالیزور عالی برای واکنش جفت متقابل هک به کارگرفته شده و انواع بسترهای، الفین غنی از الکترون و الکترون فقیر، به محصولات مورد هدف با بازده بالا تبدیل شده است.
کلمات کلیدی: کاتالیزور پالادیوم، نانو نشاسته،واکنش هک،واکنش جفت متقابل محور مقاله: شیمی آلی
مقدمه:
امروزه شیمی سبز توجه زیادی را به دلیل جنبه های اقتصادی و زیست محیطی به خود جلب کرده است .[1] در سالهای اخیر تاکید علم و فناوری در جهت تغییر بیشتر به سمت سازگاری با محیط زیست و فرایندها و منابع پایدار بوده است . در این زمینه وسیع زیست پلیمر گزینه ی خوبی برای کشف کاتالیزورهای تثبیت شده می باشد. چند ویژگی جالب از بیوپلیمرها مانند ظرفیت جذب بالا، ثبات آنیونهای فلزی و تطبیق پذیری شیمیایی و فیزیکی باعث شده است که آنها را به عنوان جذب کننده برای تثبیت استفاده کنند .[2] واکنشهای جفت شدن متقابل یکی از ابزارهای با ارزش و مفید در سنتز ترکیبات آلی می باشند .[3]
برای ایجاد مولکولهای پیچیده و با ارزش از مولکولهای آلی کوچک و واکنش ایجاد پیوند کربنBBکربن کاتالیزور1 پالادیوم نقش بسزایی را بازی می کند .[4] تعداد زیادی کاتالیزور اختراع شده و استفاده می شوند که بسیاری از آنها زیست تخریب پذیر بوده ، مقرون به صرفه نبوده و به طورگ سترده و آسان در دسترس نمی باشند .[5] امروزه تعداد زیادی از مطالعات بر روی انواع مختلفی از پشتیبانی ها برای بی حرکتی و تثبیت نانو ذرات متمرکز شده پالادیوم با هدف نشان دادن قابلیت اختلاط ، بدون از دست دادن خواص خود و توانایی برای جذب یونهای فلزی برای کاتالیز واکنشهای جفت شدن متقابل صورت گرفته است .[1]
بر این اساس تحقیقات بسیاری بر روی گونه های جامد برای تثبیت کاتالیزور پالادیوم مانند ، سلولز3، سیلیکا4، کیتوزان5، پلی استایرن6، پلی استایرن گلیکول و ... انجام شده است .[6] در پروژه تحقیقاتی حاضر نانو نشاسته به عنوان لیگاند2 و برای تثبیت کاتالیزور پالادیوم به منظور کاتالیز واکنش جفت شدن متقابل هک برای تشکیل پیوند کربنBBکربن بین آلکنها و آریل هالیدهای مختلف و در شرایط متفاوت شده که مطالعه خصوصیات شیمیایی آن منجر به نتایج جالبی گردید.
-1بخش تجربی:
-1-1تهیه کاتالیزور:
برای تهیه کاتالیزور 0/75گرم - 0/002 مول - از نانو نشاسته را با 0/40 گرم - 0/002 مول - از پالادیوم کلراید در10 میلی لیتر متانول در یک بالن ته گرد 50 میلی لیتری حل کرده و در80 C به مدت 15 دقیقه حرارت داده میشود و توسط همزن مغناطیسی در دمای اتاق به مدت2 ساعت هم زده میشود. برای احیا پالادیوم، 0/756 گرم - 0/002 مول - سدیم بور هیدراید را به صورت تدریجی و طی10 دقیقه به مخلوط اضافه می شود. مخلوط حاصل به مدت 2 ساعت هم زده میشود تا اینکه رنگ مخلوط از قهوه ای تا تیره تغییر پیدا کند. در نهایت، پالادیوم تثبیت شده بر روی نانو نشاسته فیلتر شده و به ترتیب با متانول و اتانول شستشو داده شده و در دمای اتاق خشک شد.
-2-1 روش انجام واکنش هک:
برای انجام واکنش هک در یک بالن ته گرد50 میلی لیتری مجهز به کندانسور رفلاکس4 میلی مول کربنات پتاسیم را با 0/2 گرم کاتالیزور پالادیوم تثبیت شده بر روی نانو نشاسته را در4 میلی لیتر اتانول حل کرده و2 میلی مول یدو بنزن و 3 میلی مول از آلکن را به آن افزوده و به مدت 5 ساعت در دمای 80 C همزده شد و واکنش به وسیله TLC دنبال شد تا واکنش کامل گردید و سپس نانو ذرات و مواد غیر آلی فیلتر شده و بعد از خالص سازی مورد تجزیه و تحلیل طیفی قرار گرفت.
-3-1دستگاههای مورد نیاز:
اندازه ذرات و مورفولوژی خارجی از نمونه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری - TEM - مدل JEOL JEM-100CXمشاهده شده است. شناسایی محصولات با استفاده از طیف 1H NMR در حلال CDCl3 انجام شده که طیف ها با استفاده از یک دستگاه NMR مدل Bruker Avance 400MHz گرفته شده است.
-2نتایج وبحث:
تصویر TEM کاتالیزور تهیه شده تشکیل ذرات پالادیوم در محدوده 10-20 نانومتر را نشان داده است. مشخصات بدست آمده از طیف 1H NMR متیل سینامات : پیک 3,80 مربوط به سه پروتون CH3 ، پیکهای 6,44 و 7,70 مربوط به دو پروتون وینیلی و پیکهای 7,37-7,39 و7,51-7,52 مربوط به پروتونهای حلقه فنیل هستند. مشخصات بدست آمده از طیف 1H NMR اتیل سینامات : پیک 1,34 مربوط به سه پروتون CH3 ، پیک 4,27 مربوط به دو پروتون CH2 ، پیکهای 6,44 و7,69 مربوط به پروتونهای وینیلی و پیکهای 7,37-7,39 و7,51-7,52 مربوط به پروتونهای حلقه فنیل هستند. مشخصات بدست آمده از طیف 1H NMR بوتیل سینامات : پیک 0,97 مربوط به به سه پروتون CH3 ، پیکهای 1,40-1,49 مربوط به دو پروتونCH2-Me ،پیکهای 1,66-1,73 مربوط به دو پروتون CH2-Et ،پیک 4,21 مربوط به دو پروتون OCH2،پیکهای 6,44 و 7,68 مربوط به پروتونهای وینیلی و پیکهای 7,37-7,39 و7,51-7,53 مربوط به پروتونهای حلقه فنیل هستند.
-1-2جدول ها و شکل ها
-3نتیجه گیری:
کاتالیزور پالادیوم تثبیت شده روی نانو نشاسته با قابلیت بازیافت آسان با در نظر گرفتن شرایط بهینه از واکنش واستفاده از کربنات پتاسیم به عنوان پایه برای کاتالیز واکنشهای جفت شدن متقابل و تشکیل پیوند C-C بین یدو بنزن و آلکن های مختلف با کارایی بالا عمل می کند، که توسط تست محصولات با سیستم H1 NMR به اثبات رسیده است و نشان می دهد محصولات واکنش هک دارای بازده بالا می باشد ، که این خاصیت در صنعت تهیه مواد برای سنتز ترکیبات آلی بسیار مفید و کارآمد می باشد.
