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聚-ω-(甲硒基)丁烷基硅氧烷钯(O)配合物的的合成与催化性能

2020-10-24 来源:小侦探旅游网
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2O06年3月 聚一ct,一(甲硒基)丁烷基硅氧烷钯(0)配合物的的合成与催化性能 61 聚一∞一(甲硒基)丁烷基硅氧烷钯(0) 配合物的的合成与催化性能 刘刚 李勇平2 (1.江西科技师范学院有机所2.东乡县实验中学) 摘要:一氯代丁烷基三乙氧基硅烷依次与气相法二氧化硅、甲硒基钠、氯化钯反 应,接着用水合肼还原,合成了气相法二氧化硅负载的聚一一(甲硒基)丁烷基硅氧烷钯 (0)配合物。该钯(0)配合物对丙烯腈及丙烯酸与芳基碘化物的Heck芳基化反应具有很高 的催化活性,为各种(E)一肉桂腈和(E)一肉桂酸的立体选择合成提供了方便实用的新途 径。 关键词:负载型钯催化剂Heck芳基化 (E)一肉桂腈 (E)一肉桂酸 立体选 择合成 钯催化共轭烯烃的Heck芳基化反应是立体选择 Heck芳基化反应研究已有不少报道【4-6]。Liu等【7-9】 性地形成碳一碳键的重要途径,在有机合成化学中具 首次报道了含硫聚硅氧烷负载Pd(OAc)2催化剂催化碘 有广泛的应用。尽管均相钯催化剂如 (0lAc)2等对这 代苯和烯烃的偶联,然而。该催化剂仅对丙烯酸乙酯的 类反应是有效的,但难以从反应体系中分离和回收,且 芳基化有较好的催化活性,我们课题组曾合成了聚7一 易腐蚀金属容器,正如Heck所指出的,这类反应在均相 巯丙基硅氧烷钯(0)配合物,并证实它是共轭烯烃Heek 条件下的实际应用是受限制的-l-3 J,因此,开发能克服 芳基化反应的高活性及立体选择性催化剂,考虑到硒 上述缺点的负载型钯催化剂,有着重要的理论和实际 与硫为同族元素,硒的孤电子对也有可能和过渡金属 意义。迄今为止,有关聚合物负载膦钯配合物催化的 配位形成稳定的配合物【】0J。 1 0 (EtOhSiCH2CH2CH2CH ̄CI 。: sto2十0__{删:cH2CH2CH2c一("Si"-CI) J J CHaSeNa 。I s +o ∞El0H.Si。::十。 十。_S cH2c CH2C H2S。cH,ccH,— H— s.o2十0 c :cH2CH2CH2Sec cH31 眦呲 .: fI ) PI  — —二—二+!! ! 1.-¥iO22 -)-O--S i CH2CH2CH2C H2SeCH ̄】】. 2 2  P d EtOH I P 图1 作为开发新型负载钯催化剂的一种探索,我们从 化硅固载,甲硒基钠硒化,再和氯化钯反应,接着用水 co一氯代丁烷基三乙氧基硅烷出发,通过与气相法二氧 合肼还原,首次合成了气相法二氧化硅负载的聚一t,O一 维普资讯 http://www.cqvip.com

62 江西化工 2006年第1期 (甲硒基)丁烷基硅氧烷钯(O)配合物(“si”一Se—Pd (O)),“si,’一Se—Pd(0)的合成途径见图1。 1、实验部分 16.5}王z),5.60(d,1H,J=16.5I ̄)ppm 化合物1b:m:Vl呲(KBr)/em~2215,1633,1594, 1488,1380,1300,969; }玎 Ⅱl:8 7.32—6.89(m,5H),5. 1.1气相法二氧化硅圆载聚一c-,一(甲硒基)丁烷基 43(d,1H,J=16.7rm,2.26(s,3H)ppm 硅氧烷(“Si”一Se)的合成 化合物1c:m:v吣(KBr)/em~2210。1618,1594, 1490,1380,1310,1189,967em一 ; HNMR:8 7.43—6.82 在装有回流冷凝管的250mi锥形瓶中。加入气相法 二氧化硅6.0g,甲苯140ml,室温搅拌30nlin。通氮,加 (m,5H),5.50(d,1H,J=16.5 ),3.76(s,3H)ppm 入5.og c 氯代十一烷基三乙氧基硅烷,回流搅拌 48h,再加入30ml蒸馏水,继续回流搅拌48 h。冷却,过 滤,得白色微粘性粉末。于220 ̄C/26Pa下加热反应4 h,研碎,丙酮洗涤。再于120℃/26Pa干燥至恒重,得无 粘性白色粉末(“Si”一C1)6.5g。氯含量为O.80mmol/g。 在三12I反应瓶中加入50ral乙醇和1.40g(5.5mrao1) 新制备的二甲基二硒醚,在氮气保护下于室温逐批加 入NaB O.43g(1lmmo1),反应混合物逐渐变为无色。 r继续搅拌3 h后,加入1O.og(8.2nm ̄o1)“Si”一C1,加热 回流反应24 h。冷却,过滤,产物用蒸馏水(5×20m1), 乙醇(3×20m1)依次洗涤,真空干燥得9.23g淡黄色粉 末“si’}一se配体。硒含量为O.69nmad/g。 1.2气相法二氧化硅固载聚一c-,一(甲硒基)丁烷基 硅氧烷钯(O)配合物的合成 将4.5g‘‘si”一Se配体与o.156gPdC12在6Oral丙酮 中,于氮气保护下回流搅拌反应72h。冷却,过滤,产物 用蒸馏水(雪×20m1)、丙酮(3×20m1)依次洗涤,于 110℃/67Pa干燥5h。将得到的黄色钯配合物(“si”一Se —Pd(Ⅱ))。和1.5g水合肼在3Oral乙醇中氮气保护下 室温搅拌反应5ho过滤,产物依次用蒸馏水、无水乙醇 和乙醚洗涤,于60"C/67Pa下干燥4 h,得4.19g灰黑色 粉末状的钯(O)配合物(“Si”一Se—pa(o)o硒含量为 o.59 ̄nol/S,钯含量为0.16瑚 g。 1.3丙烯腈和芳基碘化物的Heek芳基化反应 在50IIll三12:I反应瓶中,依次加入55mg(O. 01mmolPd)“Si”一Se—Pa(O),2.0reotol芳基碘,4.0mmol 丙烯腈,2.2nnnol三丁胺和0.3ml对一二甲苯。反应混 合物在氮所保护下于9o℃反应8 h。冷却,加入40ml乙 醚搅拌溶解产物,过滤,醚溶液依次用5NI-IC1,盐水洗 涤,无水MgSO4干燥。醚溶液经浓缩后得到的粗产物 用柱层析分离提纯(v(石油醚):v(乙酸乙酯)二9:1), 产物结构经红外光谱和核磁共振谱进一步确认。 化合物la:m:Vl衄(KBr)/em~2212,1630,1596。 1勰9,1330,965; }玎 Ⅱl:8 7.30(8,5H),7.26(d,IH,d= 化合物ld:m:Vl腿(KBr)/em~2217,1635,1593, 1489,1315,965,800; I|】 虹l:8 7.30(s,4H),7.27(d,1H,J =16.7rm,5.43(d,1H,J=16.7Hz)ppm 化合物le:IR:V (KBr)/em~2217,1620,1596, 1519,1490,1343,969,857,774; :8 8.43—8.11(m。 2H),7.91—7.55(m,3H),6.42(d,1H,J=16.ork)ppm 化合物If:IR:vm(KBr)/em~2210,1625,1599,1521, 1472,1357,966,868,733; I|】 Ⅱl:8 8.35—7.45(m,5H)。 6.02(d,1H,J=16.otu)pm 化合物lg:IR:Vl眦((KBr)/em~2215,1715。1622, 1607。1287。1104,972,959; :8 8.08(d,2H,J=9. 0tU),7.52(d,2H,J=9.O ),7.43(d,1H,J 16.O}王z),6. 00(d,1H,J=16.O}王z),3.94(自,3H)ppm 1.4丙烯酸和芳基碘化物的Heek芳基化反应 在50ral三12I反应瓶中,依次加入55mg(0.01 ramol Pd)“Si”一Se—Pd(O)、2.0mmol芳基碘、2.2reotol丙烯酸。 4.5nar ̄l三丁胺和O.2ml对二甲苯。反应混合物在氮气 保护下于100T:反应6ho冷却,加入10ml水和0. 5gNaI|c03搅拌反应1O分钟。过滤,水相用lral 5mol・ LI1HC1酸化,立即有大量圆体析出,冷却到0 ̄C,过滤, 白色固体用水洗至中性,干燥即得产物。产物结构经 红外光谱和核磁共振谱进一步确认。 化合物lh:IR:Vl腿(KBr)/em~2910,1690,1625, 1500,760; HN眦:87.83(d,1H,J=16.0Hz),7.69—7.21 (m,5H),6.45(d,1H。J=16.0Hz)ppm 化合物li:IR:Vl咖(KBr)/em 2930,1687,1635, 1495,825; H mm:8 7.86—7.41(m。5H),6.57(a,1H,J =16.ow)pr ̄ 化合物1j:m:V~(KBr)/cm~2920,1680,1630, 1600。1170; I-INMR:7.65(d,1H,J=16.O}王z),7.50(d,2H, J=9.0m),6.90(d,2I-1,J=9.0m),6.33(d,1H,J=16. O}王z),3.86(s。3H)ppm 化合物lk:IR:Vl咖(KBr)/em~2910,1710,1685, 维普资讯 http://www.cqvip.com

20O6年3月 聚一u一(甲硒基)丁烷基硅氧烷钯(O)配合物的的合成与催化性能 63 1630,1600;l I-INMR.. ̄8.03(d,2H,J=9.0Hz),7.44—7.5O 0mmol,三丁胺2.2reotol,二甲苯0.3ml,时间8h,温度 (m,3H),6.48(d,1H,J=16.0Hz),3.9o(8,3H)ppm 9o℃,分别加入钯配合物(摩尔分数)为(%):O,1、0.2、 化合物11:HI: (KBr)/cm~2950,1685,1630, 0,3、0.4、0.5,得到肉桂腈的产率(%)分别为:41、62、73、 1340,845; l|Ⅱ m:8 8.23(d,2H,J=9.OHz),7.59(d,2H,J 84、82。结果可见,随着钯配合物用量的增加,Heck芳 =9.OHz),7.44—7.50(m,3H),7.65(d,1H,J=16.0Hz), 基化反应速度明显加快,在相同的时间内,肉桂腈的产 6.74(d,1H,J=16.0H ̄)ppm 率增加,但进一步加大钯配合物用量,产率又有所下 2结果与与讨论 降。 2.1钯(O)配合物用量的影响 2.2钯(O)配合物对丙烯腈和丙烯酸与芳基碘化物 以碘代苯和丙烯腈的芳基化反应为例,考察了钯 Heck芳基化反应的催化特性 配合物用量的影响。取碘代苯2.0reotol,丙烯腈4. 以丙烯腈、丙烯酸和各种取代碘苯的Heck芳基化 反应考察了该钯(O)配合物的催化特性,结果列于表1。 表1 “Si”一Se—P:d(O)催化的丙烯酸、丙烯腑的芳基化反应 产物1均通过核磁与红外光谱表征 从表3可见,在三丁胺及催化量的“Si”一Se—Pd 腈。由于芳基碘化物本身活性高,苯环上的取代基电 (O)配合物存在下,碘苯能与丙烯腈或丙烯酸顺利地发 子效应对该反应的影响不明显,各种强吸电子或供电 生Heck芳基化反应,高产率地生成相应的反式肉桂腈 子取代基都可存在。(E)一肉桂酸也是一类重要的有 和反式肉桂酸,其反式选择性几乎是定量的。肉桂腈 机有机合成中间体,通常是通过Perkin反应来制备的, 是重要的有机合成中间体,其立体选择合成一直受到 其产率和立体选择性都不够理想。从表3可见,在三丁 广泛关注。Huang等利用a一苯砜基肉桂腈,在碲氢化 胺及催化量的“si”一Se—m(0)配合物存在下,丙烯酸 钠存在下的脱砜反应,高产率地制备了各种顺式肉桂 和取代碘苯的Heck芳基化反应能高产率且立体选择性 腈。Guo等利用Sml2在THF—MeOH混合溶剂中还原a 地提供各种取代的(E)一肉桂酸。我们试图用芳基溴 一苯砜基肉桂腈,以良好产率制得了各种反式肉桂腈。 化物替代芳基碘化物来作为芳基化试剂,在相同条件 然而,起始原料a一苯砜基肉桂腈不易得到。从表3结 下和丙烯腈或丙烯酸进行芳基化反应,发现反应50小 果可知,在催化量的“si”一Se—Pd(O)配合物存在下,丙 时后仅有微量产物被检测到,这可能是芳基溴化物和 烯腈和各种取代碘苯的Heck芳基化反应也进行的非常 “sr—Se—Pd(O)配合物的氧化加成速度太慢所致。 顺利,高产率地生成了相应的各种取代的(E)一肉桂 2.3钯(O)配合物的回收再用 维普资讯 http://www.cqvip.com

江西化工 2OO6年第1期 “Si”一Se—Pd(O)配合物催化剂可通过简单过滤与 [3]V.V.Grashln.H.Alpef,d.Chem.Soe.,Chem. m., 产物分离,再依次经蒸馏水、无水乙醇、乙醚洗涤后可 (1992)611. 重复使用。以碘代苯和丙烯腈的芳基化反应为例,钯 [4]Anna M.Trzeciak,Jazd:I.Zioko ̄ki,J.Mo1.C,ata1.A: 配合物连续使用4次,(E)一肉桂腈的产率分别为 (:hem.,154(2000)93. 91%、89%、87%、82%,表明该负载型硒钯配合物催化 [5]A.Sesyad,S.Jaya ̄e and R..V.Chaudhari.J…Mol t" ̄qtn1. 剂具有良好的回收再用性能。 A:Chem.。172(2001)151 [6]Eun Joo Jang。Kyung H∞Lee。J聃SImg Lee and Young Gel 参考文献 Kim,JMo1.C.aud.A:Chem.,138(1999)25. [7]Belier。Matthias,Indolese,Adrhno F..Chimia,55(2001) [1]D.Valentine jr.,J.W.Tilh7,R.A.I alli郫。d.Ors. 9684. a'咖.。46(1981)46l4. [8]卢雪然,徐平,陈远荫,催化学报,9(1988)111. [2]L.Carat。M.Foa,A.C ̄.udsno,d.Or ̄omet.Chem.。121 [9]袁有学。黄美玉,江英彦,催化学报,9(1988)223. (1976)55. [1O]江英彦,高分子通报,1(1988)18. Synthsis and Characteristics of a Silica—supported Poly一∞一 (methylseleno)一propylsiloxane Palladium(O)Complex A sh ct:A silica—supported poly—tO一(methylsehno)butylsiloxane p 啪(O)complex has been p from ct,一 chlorobutyhriethoxysilane via immobilization on fumed ailica,followed by re ̄ting with sodium methylselenolate in ethanol and p ̄dium chloride in acetone and then the reduction with hydrazine hydrate in ethano1.Tne complex is a} 曲active and stereoseleefive actalyst for arylation of aerylonitrih.Hence this paper present a simple and practical synthetic methed for the(E) 一cinnamic and(E)一cinnamic acid. Keywords:supported pa]l ̄llm catalyst Heck arylatlon(E)一cinnamlc(E)一cinnamic acid stereoselecfive synthesis 

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