Studio dell'attività catalitica di complessi di Pd in fase acquosa
Dokumentinformationen
| Autor | Anna Maria Grillone |
| Schule | Corso di Laurea Magistrale in Chimica Industriale |
| Veröffentlichungsjahr | 2011 / 2012 |
| Dokumenttyp | tesi di laurea |
| Sprache | Italian |
| Seitenanzahl | 90 |
| Format | |
| Größe | 1.82 MB |
- Chimica Industriale
- Reazioni di Cross-Coupling
- Catalisi
Zusammenfassung
I. Einleitung
Die Reaktionen von Cross-Coupling stellen eine bedeutende Klasse von Transformationen dar, die zur Bildung von C-C-Bindungen führen. Diese Reaktionen sind von großem Interesse in der organischen Chemie, da sie die Synthese komplexer Moleküle aus leicht verfügbaren Vorläufern ermöglichen. Die Hauptmerkmale der Cross-Coupling-Reaktionen sind die breite Toleranz gegenüber verschiedenen funktionellen Gruppen und die hohe Selektivität. In der Regel erfordert eine Cross-Coupling-Reaktion den Einsatz eines organometallischen Reagenz und eines organischen Elektrophils in Anwesenheit eines Katalysators auf Basis eines Übergangsmetalls. Zu den am häufigsten verwendeten organometallischen Reagenzien gehören Organoborane, Organostannate, Organosilicate und organisches Zink. Die organischen Elektrophile sind meist arylische Halogenide, Triflate oder Diazoniumsalze. Der katalytische Zyklus der Cross-Coupling-Reaktionen kann in drei Schritte unterteilt werden: oxidative Addition, Transmetallierung und reduktive Eliminierung. Oft ist die langsame Stufe der Reaktion die oxidative Addition des Halogenids an das metallische Zentrum, wobei die Stärke der C-X-Bindung entscheidend ist.
1.1 Mechanismus der Reaktionen
Der Mechanismus der Transmetallierung hängt vom Typ des organometallischen Komplexes und den Reaktionsbedingungen ab. Die reduktive Eliminierung ist die letzte Stufe des katalytischen Zyklus, bei der die Bildung der C-C-Bindung und die Wiederherstellung der katalytisch aktiven Spezies erfolgt. Die Cross-Coupling-Reaktionen werden allgemein nach dem verwendeten organometallischen Reagenz klassifiziert. Beispielsweise wird die Negishi-Reaktion in Anwesenheit von organischen Zinkverbindungen durchgeführt, während die Sonogashira-Reaktion ein terminales Alkin und ein Halogenid in Anwesenheit von Kupfer verwendet. Die Stille-Reaktion hingegen erfordert die Reaktion zwischen einem Stannane und einem Halogenid.
II. Ziel der Arbeit
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der katalytischen Aktivität von Palladiumkomplexen in wässriger Phase. Die Reaktion von Suzuki-Miyaura ist eine der vielseitigsten und am häufigsten verwendeten Reaktionen zur selektiven Bildung von C-C-Bindungen, insbesondere zur Synthese von Biarilen. Diese Reaktion erfolgt zwischen einem organoboronischen Komplex, häufig einem Boronsäurederivat, und einem organischen Elektrophil in Anwesenheit eines Katalysators, der in der Regel auf Palladium basiert. Die Verwendung von organoboranischen Reagenzien ist ein charakteristisches Merkmal dieser Reaktion und einer ihrer Hauptvorteile liegt in der einfachen Vorbereitung dieser Reagenzien durch Hydroborierung. Diese Reaktion führt zur Bildung des C-B-Bindung am am wenigsten substituierten Kohlenstoffatom, was als anti-Markovnikov-Produkt bekannt ist.
2.1 Vorteile der Reaktion
Organoborane bieten zusätzliche Vorteile wie hohe Stabilität gegenüber Luft und Feuchtigkeit, gute thermische Stabilität und vor allem geringe Toxizität. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die hohe Toleranz gegenüber einer Vielzahl von funktionellen Gruppen, was die Durchführung der Cross-Coupling-Reaktion ohne den Einsatz von Schutzgruppen ermöglicht. Als organische Elektrophile können vinyle, arylische oder benzylische Halogenide verwendet werden, wobei die Reaktivität in der Reihenfolge I > OTf > Br > Cl folgt. Die Reaktion von Suzuki-Miyaura umfasst ebenfalls drei Schritte: oxidative Addition, Transmetallierung und reduktive Eliminierung.
III. Ergebnisse und Diskussion
Die Ergebnisse der durchgeführten Experimente zeigen, dass die katalytische Aktivität der Palladiumkomplexe in wässriger Phase signifikant ist. Die Reaktion von Suzuki zwischen 4-Bromoacetophenon und Phenylboronsäure wurde unter verschiedenen Bedingungen untersucht, um den Einfluss von Temperatur und Reagenzmenge zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Temperatur einen erheblichen Einfluss auf die Reaktionsausbeute hat. Zudem wurde der Recyclingprozess der katalytischen Phase analysiert, was die Nachhaltigkeit und Effizienz der Reaktion unterstreicht. Die Reaktion von Heck in Anwesenheit des Palladiumkomplexes wurde ebenfalls untersucht, um die Vielseitigkeit und Anwendbarkeit dieser Katalysatoren zu demonstrieren.
3.1 Praktische Anwendungen
Die praktischen Anwendungen dieser Forschung sind weitreichend, insbesondere in der pharmazeutischen Industrie, wo die Synthese komplexer organischer Moleküle von entscheidender Bedeutung ist. Die Fähigkeit, C-C-Bindungen selektiv zu bilden, eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Arzneimitteln und anderen chemischen Produkten. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen zur Weiterentwicklung der katalytischen Chemie bei und bieten wertvolle Einblicke in die Optimierung von Reaktionsbedingungen für die Synthese von Biarilen und anderen wichtigen chemischen Verbindungen.
Dokumentreferenz
- Le reazioni di cross-coupling
- Cross-coupling in presenza di organoborani: la reazione di Suzuki-Miyaura
- Meccanismo della reazione di Heck
- Sintesi di triazoli
- I catalizzatori per la reazione di Suzuki