Норборненна-2,5-диен и его свойства (стр. 5 из 8)

Этими же авторами было показано, что участие в реакции аллилирования НБН других аллиловых производных – аллиловый спирт, диаллиловый эфир, аллилгалогениды – в данных условиях невозможно.

В качестве других классов органических соединений способных участвовать в реакции аллилирования в работах Киузоли упоминаются аллилигалагениды и потенциально – аллиловый спирт и диалллиловый эфир 13.

X ≡ Cl, Br, I, OH и OR;

M ≡ Ni0, Pd0.

В этой работе показано, что реакции цикклоприсоединения с участием аллилгалогенидов протекает в атмосфере монооксида углерода, молекула которого, встраиваясь по связи С – М, облегчает η3 – η1 – изомеризацию и формирование аллильного фрагмента. В этих условиях возможно формирование аллильного фрагмента и каталттически активного комплекса металла. В присутствии непредельного углеводорода происходит его координация на активном атоме, а затем образование продуктов присоединения. В качестве побочных продуктов образуется кислота.

Выводы

Из анализа литературных данных следует, что в настоящее время известны многочисленные каталитические системы для реакции аллилирования НБД и НБН – производных.

Имеющиеся в литературе данные позволяют выявить основные закономерности, присущие процессам с участием НБД и катализируемые никелевыми катализаторами. Факторы и тенденции, определяющие образование продуктов определенного строения и регулирования селективности процесса, недостаточно изучены.

Имеются лишь отдельные работы, посвященные исследованию механизма каталитического аллилирования НБД и НБН – производных, выявлению природы и строения каталитически активных комплексов, определяющих структуру образующихся соединений и ответственных за селективность процесса, а также позволяющих целенаправленно проводить синтезы продуктов заданного строения.

Только незначительное количество работ посвящено исследованию кинетических закономерностей. Небольшое количество подобных данных затрудняет возможность делать обоснованные выводы о механизме этих реакций и целенаправленный поиск новых селективных каталитических систем.

Малоизученна возможность проведения каталитического аллилирования НБД и НБН – производных при использовании в качестве катализаторов не только комплексов никеля, но и комплексов других переходных металлов. В частности, комплексов переходных металлов Pt, Co, Rh. Следует отметить, что в последнее время большое внимание уделяется возможности использования в данной реакции каталитических систем на основе комплексов Pd.

В изученной литературе достаточно полно изучено взаимодействие НБД и НБН – производных с аллилацетатом, используемом в качестве аллилирующего агента. В ряде работ приведены аналогичные результаты и для других сложных аллиловых эфиров органических кислот: аллилпропионата, аллилбутирата и аллилбензоата. Наименее изученым аллиловым эфиром является аллилформиат.

В изученной литературе отмечено о возможности использования в качестве аллилирующих агентов и других классов аллильных соединений: аллилового спирта, простых аллиловых эфиров, аллилгалогенидов. Однако, отсутствуют конкретные данные об использовании этих веществ в реакции каталитического аллилирования НБД и НБН – произвоных.

Постановка задачи

Анализ литературных данных по реакции аллилирования НБД и НБН – производных показывает, что металлокомплексные катализаторы обеспечивают уникальные возможности для получения разнообразных полициклических углеводородов, а их использование является наиболее перспективным путем развития этого синтетического направления. Тем не менее, несмотря на обилие экспериментальных данных, в настоящее время лишь в небольшом количестве работ выявлены особенности механизма данного процесса.

Реакция аллилирования НБД и НБН – производных облавает чрезвычайно богатыми синтетическими возможностями. Но этот фактор порождает проблемы, связанные с одновременной реализацией сразу нескольких реакций в одной и той же реакционной системе. Трудности разделения и анализа изомерных продуктов, вопросы рационвльного использования реагентов и недостаточная эффективность катализаторов во многом ограничивают крупномасштабное применение НБД.

Как было отмечено, для НБД-производных существуют все известные на сегодняшний день виды изомерии: скелетная (для продуктов, полученных циклоприсоединением различного типа), регио, стерео (цис/транс, экзо/эндо, син/анти), оптическая. Переходные металлы принципиально способны влиять на селективность любого уровня, однако для этого необходима детальная информация о механизме их действия. К сожалению, в литературе практически отсутствуют такие данные. Большую редкость представляют кинетические исследования, необходимые для установления механизма и оценки реакционной способности.

В большинстве работ, посвященных реакции аллилирования НБД и НБН – производных, рассматривается процесс содимеризации с аллиловыми эфирами карбоновых кислот в присутствии каталитических систем на основе комплексных соединений никеля. В ряде работ упоминается возможность использования комплексов других переходных металлов. В связи с этим было интересно выяснить особенности поведения комплексов палладия, которые так же проявляют каталитическую активность и являются более устойчивыми.

Как уже было отмечено, аллилирующими агентами служат сложные аллиловые эфиры органических кислот, среди которых наиболее часто используется аллилацетат. Аналогичные результаты могут быть полученны при использовании аллилпропионата, аллилбутирата или аллилбензоата. Особняком в этом списке стоит аллилформиат. Хотя в ряде работ он упоминается в качестве источника аллильных фрагментов, но конкретные данные, связанные с его использованием в реакциях аллилирования с НБД и НБ-производными в литературе отсутствуют. Этот факт вызывает удивление, учитывая коммерческую доступность АФ и легкость формирования из него η3-аллильных производных переходных металлов – ключевых интермедиатов каталитического процесса. В связи с вышеизложенным изучение особенностей поведения АФ в реакции аллилирования НБД представляется весьма актуальным.

Кроме того, в литературе отсутствуют данные о возможности использования других классов аллильных производных, что также является актуальным направлением в исследовании реакции.

Вызывает также интерес выяснение роли образующейся в ходе реакции карбоновой кислоты, природа которой, несомненно, оказывает влияние на устойчивость каталитической системы.

Глава 2. Экспериментальная часть.

Использованные реактивы, их квалификация и очистка.

Применявшиеся в качестве растворителя вещества (ацетонитрил, метанол) квалификации "осч" очищали стандартными методами 23.

Ацетонитрил перегоняли над пентаоксидом фосфора. Метанол очищали дистиляцией.

Применявшийся в качестве реагентов аллилформиат, аллиловый спирт, диаллиловый эфир, НБД марки "ч" сушили над хлоритым кальцием, подвергали фракционной перегонке. Чистота не менее 98%.

Дейтерированый реагент: 6 – D – аллиловый спирт – содержание дейтерия не менее 99%.

Аргон "осч", азот "осч" очищали на установке ПГ. Остаточное содержание кислорода не более 10-4% об.

Монооксод углерода получали разложением муравьиной кислоты при воздействии концентрированной серной кислотой. Затем сушили над хлористым кальцием.

Диоксид углерода "ч" очищали от примесей кислорода и влаги на установке ПГ; от других газов – двукратной переконденсацией при 0,1 Па и температуре –1960С.

Трифенилфосфин фирмы Aldrich применяли без дополнительной очистки. Чистота не менее 99%.

2.1. Физико – химические методы исследования и условия их применения.

Масс-спектрометрия. Регистрацию масс-спектров проводили на спектрометре "MS80 Kratos" при энергии ионизирующих электронов 70 эВ, токе эмиссии катода 100 мкА и температуре системы напуска 150°С. Спектры получали в режиме электронного удара, а также химической ионизации. Образцы вводили в источник ионов через хроматографическую приставку. Хроматограф 689 ONAgilentTechnologiesс капиллярной колонкой длиной 30 м, с диаметром 0.75 мм, фаза "OV – 1", толщина пленки 1мкм.

ГЖХ – анализ. Хроматограф "Хром-5", пламенно-ионизационный детектор, капиллярные колонки SPB-20 и β-DEX фирмы "Supleco" длиной 30 м, с диаметром 0,75 мм, толщина пленок 1 мкм. ЛХМ – 8MD, пламенно-ионизационный детектор, капиллярная колонка, активированный уголь, 3м.

Методики проведения экспериментов.

Аллилирование НБД аллилформиатом.

Исследования проводили в термостатированном вакуумируемом реакторе, снабженном магнитной мешалкой и устройством для отбора проб (рис.2.1). После загрузки всех компонентов реактор обескислороживали. Реакцию проводили в вакууме или в атмосфере аргона при варьировании температуры от 25 до 650С. Соотношение исходных реагентов: НБД/АФ=1/1, Pd3(OAc) 6/НБД=1/10, ТФФ/ Pd3(OAc) 6=2/1. Растворитель – ацетонитрил или метиловый спирт – 0,5 мл.

Взятую навеску диацетата палладия растворяли в ацетонитриле (метаноле) раствор приобретал бурый цвет.д.олее добавляли необходимое количество НБД и аллилформиат, при этом наблюдается покраснение раствора. Далее в полученный раствор вносили заранее взятую навеску трифенилфосфин. Для обескислороживания системы, реактор многократно подвергали вакуумированию при – 1960С при 0,1 Па.

В зависимости от выбранной температуры процесса длительность проведения реакции различная. Процесс сопровождается изменением окраски реакционного раствора. При завершении процесса выделяется неактивный комплекс палладия – осадок черного цвета.

Исследования проводили в термостатированном вакуумируемом реакторе, снабженном магнитной мешалкой и устройством для отбора проб (рис.2.1). После загрузки всех компонентов реактор обескислороживали. Реакцию проводили в атмосфере монооксида (диоксида) углерода при варьировании температуры от 25 до 650С. Соотношение исходных реагентов: НБД/АФ=1/1, kat/НБД=1/10, ТФФ/ Pd3(OAc) 6=2/1. Растворитель – ацетонитрил или метиловый спирт – 0,5 мл.