Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. Metatézis

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok. Metatézis"

Mariska Bakos
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Zöld Kémiai Laboratóriumi Gyakorlatok etatézis Budapesti Zöld Kémia Laboratórium Eötvös Lorád Tudomáyegyetem, Kémiai Itézet Budapest 2009 (Utolsó metés: )

2 etatézis A gyakorlat célja A gyakorlat célja a metatézis, egy új, köryezetarát C-C kapcsolási reakció, bemutatása a diciklopetadié gyűrűyitó metatézis polimerizációjá keresztül. Bevezető A szé-szé kötés kialakítására jól alkalmazható módszer az olefiek metatézise. A reakció új, hulladékmetes, ezáltal köryezetbarát szitézismódszert jelet a szerves kémikusok számára. Segítségével olya boyolult molekulák is előállíthatók, amelyeket eddig csak soklépéses, redkívül rossz hatékoysággal működő reakciósorozattal lehetett előállítai. A reakció formálisa leírható úgy, hogy két olefi molekulát kettős kötésükél elváguk és az új kettős kötéseket a két molekula között alakítjuk ki újra, az alábbi séma szerit (természetese a zárójelbe feltűtetett mellékreakciókat figyelembe kell vei): A lehetséges olefitípusokat és reakció utakat figyelembe véve megkülöböztetük kereszt-metatézist (Cross etathesis, C feti reakció), gyűrűzáró metatézist (Rig Closig etathesis, RC), gyűrűyító metatézist (Rig Opeig etathesis, RO), gyűrűyitó metatézis polimerizációt (Rig Opeig etathesis Polimerisatio, ROP), és aciklusos dié metatézis polimerizációt (Acyclic Diee ETathesis, ADET). Ezeket a reakciók összefoglalása a megadott jelöléssekkel ill. az RC mechaizmus az alábbi ábráko látható: [1] RC =CH 2 CH 2 CH 2 RC RO CH 2 CH 2 ROP ADET H 2C CH 2 A reakció katalizátorakét kezdetbe olcsó volfrám-, molibdé- és réium-vegyületeket haszáltak, azoba ezek erélyes körülméyeket követeltek, a reakciókál haszált Lewis-savak pedig a legtöbb fukciós csoporttal reakcióba léptek, csökketve ezzel az atomhatékoyságot. Szükségessé vált tehát egy aktív, fukciós csoportokat toleráló katalizátor kifejlesztése. A kutatások azt mutatták, hogy a titá, volfrám, molibdé és a rutéium vegyületei közül a rutéium reagál a legagyobb szelektivitással olefiekkel, ha észter, keto, aldehid, alkohol, sav vagy víz is található a redszerbe [2]. Erre a megfigyelésre alapozva kifejlesztettek egy rutéium alapú katalizátort [3], ami gyűrűzáró metatézis eseté 0,05 mol%, gyűrűyitó metatézis polimerizáció eseté még 0,0001 mol%-os katalizátor-tartalomál is hatékoy, emellett az új rutéium vegyülettel még a sztérikusa gátolt triszubsztituált olefieket is polimerizáli lehet. A metatézis módszer kidolgzásáért 2005-be ves Chauvi, Robert H. Grubbs és Richard R. Schrock Nobel-díjat kapott

3 etatézis Reakcióegyelet kat. Reakció mechaizmus + R 1 Grubbs-katalizátorok: 1. geeráció 2. geeráció P(Cy) 3 : triciklohexilfoszfá P Reakció elemzése Atomhatékoyság A metatézis addíciós reakció, így az atomhatékoyság 100%! Alkalmazott zöldkémiai alapelvek Kevesebb hulladék Az atomhatékoyság övelése Biztoságosabb vegyszerek és termékek tervezése Hatékoyabb eergia felhaszálás Katalizátorok alkalmazása A balesetek valószíűségéek csökketése - 3 -

4 etatézis Szükséges vegyszerek: 1.) Név Képlet eyiség /mol /g*mol -1 diciklopetadié C 10 H 12 2,5 ml/2,5 g 0, ,20 X trifeil-foszfá (C 6 H 5 ) 3 P 0,0015 g 5,71* ,29 C Grubbs-II katalizátor C 46 H 65 Cl 2 N 2 PRu 0,0005 g 5,89* Xi toluol C 6 H 5 CH 3 0,5 ml 92,14 F, X 2.) Név Képlet eyiség /mol /g*mol -1 diciklopetadié C 10 H 12 2,5 ml/2,5 g 0, ,20 X trifeil-foszfá (C 6 H 5 ) 3 P 0,0045 g 1,713* ,29 C Grubbs-II katalizátor C 46 H 65 Cl 2 N 2 PRu 0,0015 g 1,767* Xi toluol C 6 H 5 CH 3 0,5 ml 92,14 F, X Eszközök: üvegampullák (2 db), fecskedők (2db 1 ml; 1db 5 ml) ukavédelem: A reakció exoterm, a reakció beidulása utá csak az ampulla felső részét fogjuk meg! Gyakorlati muka (R. H. Grubbs eredeti levele alapjá): 1. Az előre elkészített katalizátor törzsoldatokból (1-es és 2-es, melyek a megadott meyiségbe tartalmazak Grubbs-II katalizátort, trifeilfoszfát és toluolt) fecskedővel mérjük ki 0,5-0,5 ml-t 1-1 üvegampullába. 2. elegítsük föl a diciklopetadiét (szítele) hogy megolvadjo (kb 40 C) és fecskedővel mérjük ki belőle 2,5 2,5 ml-t az ampullákba a már kimért katalizátor mellé. 3. A reakció sorá a folyékoy moomerből halváysárga szilárd polimer keletkezik, így a reakció lejátszódása vizuálisa is követhető. Hasoítsuk össze a két ampullába lejátszódó reakció sebességét. 4. A teljes megszilárdulás utá az ampulla óvatosa letörhető a polimerről, vagy leforrasztva tárolható. [1] IVIN, K. J.-OL, J. C.: Olefi etathesis ad etathesis Polimerizatio, Academic Press: Lodo (1997); [2] GRUBBS, R. H.: J. acromol. Sci.-Pure Appl. Chem. A31, 1829 (1994); [3] TRNKA, T..-GRUBBS, R. H.: Acc. Chem. Res. 34, 18 (2001); - 4 -

5 etatézis Elleőrző kérdések: Írja fel a gyakorlato elvégzedő polimerizációs reakció egyeletét! ilye a metatézis reakció atomhatékoysága? Írja fel a kereszt-metatézis (C) egyeletét! ilye fématomot tartalmaz a gyakorlato alkalmazott katalizátor? ire kell ügyeli a reakció kivitelezése közbe (mukavédelem)? ilye zöld kémiai alapelveket alkalmazuk a reakcióba? Kiket és mikorjutalmaztak Nobel-díjjal a metatézis módszer kidolgozásáért? - 5 -

Hasonló dokumentumok

Szerves kémiai szintézismódszerek

Szerves kémiai szintézismódszerek 5. Szén-szén többszörös kötések kialakítása: alkének Kovács Lajos 1 Alkének el állítása X Y FGI C C C C C C C C = = a d C O + X C X C X = PR 3 P(O)(OR) 2 SiR 3 SO 2 R