SZILÁRD BÁZIS KATALIZÁLT REAKCIÓK VIZSGÁLATA

Hasonló dokumentumok
HORDOZÓS KATALIZÁTOROK VIZSGÁLATA SZERVES KÉMIAI REAKCIÓKBAN

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Szerves Kémia és Technológia Tanszék. Heterogén katalizátorok alkalmazása szerves kémiai reakciókban

Szilárdbázis- és szilárdsav-katalizátorok vizsgálata szerves szintézisekben Zárójelentés

HETEROCIKLUSOS VEGYÜLETEK ELŐÁLLÍTÁSA MIKROPÓRUSOS ZEOLIT JELENLÉTÉBEN

Szilárdsav-katalizátorok készítése és alkalmazása Friedel-Crafts típusú acilezési reakciókban

1. ábra. Jellegzetes heteropolisav-szerkezetek, a Keggin-, illetve Dawson-anion

I. Bevezetés. II. Célkitűzések

Szabó Andrea. Ph.D. értekezés tézisei. Témavezető: Dr. Petneházy Imre Konzulens: Dr. Jászay M. Zsuzsa

AMINOKARBONILEZÉS ALKALMAZÁSA ÚJ SZTERÁNVÁZAS VEGYÜLETEK SZINTÉZISÉBEN

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

Helyettesített karbonsavak

Új oxo-hidas vas(iii)komplexeket állítottunk elő az 1,4-di-(2 -piridil)aminoftalazin (1, PAP) ligandum felhasználásával. 1; PAP

Biszfoszfonát alapú gyógyszerhatóanyagok racionális szintézise

Zárójelentés a Sonogashira reakció vizsgálata című 48657sz. OTKA Posztdoktori pályázathoz. Novák Zoltán, PhD.

Tienamicin-analóg 2-izoxacefémvázas vegyületek sztereoszelektív szintézise

Szerves kémiai szintézismódszerek

Palládium-organikus vegyületek

ZÁRÓJELENTÉS. OAc. COOMe. N Br

1. feladat (3 pont) Írjon példát olyan aminosav-párokra, amelyek részt vehetnek a következő kölcsönhatásokban

Versenyző rajtszáma: 1. feladat

Név: Pontszám: 1. feladat (3 pont) Írjon példát olyan aminosav-párokra, amelyek részt vehetnek a következő kölcsönhatásokban

ZÁRÓJELENTÉS. Fény hatására végbemenő folyamatok önszerveződő rendszerekben

XL. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

PANNON EGYETEM. Rézkatalizált azid-alkin cikloaddíció: szintézis és katalizátorfejlesztés. A PhD értekezés tézisei

Fluorozott ruténium tartalmú katalizátorok előállítása és alkalmazása transzfer-hidrogénezési reakciókban

szerotonin idegi mûködésben szerpet játszó vegyület

A KÉMIA ÚJABB EREDMÉNYEI

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM ALKOHOLOK RESZOLVÁLÁSÁNAK VIZSGÁLATA. Ph.D. értekezés tézisei

szabad bázis a szerves fázisban oldódik

Palládium-katalizált keresztkapcsolási reakciók fejlesztése

A Szuperstabil Pd(0) katalizátor vizsgálata és alkalmazása C-C kötés kialakítási reakciókban

IV. Elektrofil addíció

H 3 C H + H 3 C C CH 3 -HX X 2

SZILÁRD BÁZIS KATALIZÁLT REAKCIÓK VIZSGÁLATA

Fémorganikus kémia 1

Helyettesített Szénhidrogének

BIOLÓGIAILAG AKTÍV NITROGÉN-HETEROCIKLUSOK SZINTÉZISE PALLÁDIUM-KATALIZÁLT REAKCIÓKKAL. Ph. D. Értekezés tézisei. Készítette: Fekete Melinda

Fémorganikus vegyületek

ALKOHOLOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK

Ciklusok bűvöletében Katalizátorok a szintetikus kémia szolgálatában

Kondenzált piridazinszármazékok funkcionalizálása és ligandumként való alkalmazása

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

Szénhidrogének III: Alkinok. 3. előadás

Azometin-ilidek cikloaddíciós és elektrociklizációs reakciói. PhD tézisek

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Szabadalmi igénypontok

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

Alkinilezett kromonszármazékok előállítása Sonogashira reakcióval

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

6. változat. 3. Jelöld meg a nem molekuláris szerkezetű anyagot! A SO 2 ; Б C 6 H 12 O 6 ; В NaBr; Г CO 2.

1. feladat. Versenyző rajtszáma:

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

XXXVII. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA. (51) Int. Cl.: C07C 253/30 ( ) (VI)

PALLÁDIUM KATALIZÁLT KARBONILEZÉSI REAKCIÓK PETZ ANDREA ALKALMAZÁSA SZINTÉZISEKBEN TÉMAVEZETİ: DR. KOLLÁR LÁSZLÓ EGYETEMI TANÁR. PhD értekezés tézisei

KARBONSAVAK. A) Nyílt láncú telített monokarbonsavak (zsírsavak) O OH. karboxilcsoport. Példák. pl. metánsav, etánsav, propánsav...

Benzilpiperidin és benzilpirrolidin származékok általánosítható, iparilag alkalmazható szintézise

Funkcionalizált, biciklusos heterociklusok átalakításai sztereokontrollált gyűrűnyitó metatézissel

Új izokinolin-származékok szintézise. Tézisfüzet. Szerző: Balog József András Témavezető: Dr. Hajós György. MTA-TTK Szerves Kémiai Intézet

ETÁN ÉS PROPÁN ÁTALAKÍTÁSA HORDOZÓS PLATINAFÉM- ÉS RÉNIUM- KATALIZÁTOROKON

Monoterpénvázas 1,3-diaminok és 3-amino-1,2-diolok sztereoszelektív szintézise és alkalmazásai

Doktori Értekezés Tézisei

Adatok: Δ k H (kj/mol) metán 74,4. butadién 110,0. szén-dioxid 393,5. víz 285,8

Heterociklusos vegyületek

Név: Pontszám: / 3 pont. 1. feladat Adja meg a hiányzó vegyületek szerkezeti képletét!

1. feladat (3 pont) Az 1,2-dibrómetán főként az anti-periplanáris konformációban létezik, így A C-Br dipólok kioltják egymást, a molekula apoláris.

SZAKMAI ZÁRÓJELENTÉS AZ NKTH-OTKA H07-B ES SZÁMÚ PROJEKTHEZ

Heterociklusok előállítása azometin-ilidek 1,3-dipoláris cikloaddíciós és 1,7-elektrociklizációs reakcióinak felhasználásával

KARBONSAV-SZÁRMAZÉKOK

Hármas helyzetben P-funkcióval rendelkező tetra- és hexahidrofoszfinin-oxidok szintézise és térszerkezet vizsgálata

KARBONIL-VEGY. aldehidek. ketonok O C O. muszkon (pézsmaszarvas)

TETRAHIDROIZOKINOLIN-VÁZAS DIFUNKCIÓS VEGYÜLETEK SZINTÉZISE ÉS ÁTALAKÍTÁSAI. Schuster Ildikó

Gábor Krajsovszky. List of Publications

Platina alapú kétfémes katalizátorok jellemzése

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

Reakciómechanizmusok vizsgálata elméleti módszerekkel metodológiai fejlesztésektől az alkalmazásokig

JÁTÉK KISMOLEKULÁKKAL: TELÍTETT HETEROCIKLUSOKTÓL A FOLDAMEREKIG*

Szemináriumi feladatok (alap) I. félév

Gyrtranszformációk és átrendezdések kéntartalmú ikerionos piridinszármazékok körében

O 2 R-H 2 C-OH R-H 2 C-O-CH 2 -R R-HC=O

Szerves kémiai szintézismódszerek

AROMÁS SZÉNHIDROGÉNEK

Mobilitás és Környezet Konferencia

A kémiatanári zárószigorlat tételsora

ÚJ NAFTOXAZIN-SZÁRMAZÉKOK SZINTÉZISE ÉS SZTEREOKÉMIÁJA

Vukics Krisztina. Nitronvegyületek alkalmazása. a gyógyszerkémiai kutatásban és fejlesztésben. Ph.D. értekezés tézisei. Témavezető: Dr.

R R C X C X R R X + C H R CH CH R H + BH 2 + Eliminációs reakciók

1. feladat. Versenyző rajtszáma: Mely vegyületek aromásak az alábbiak közül?

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

AMINOK. Aminok rendűsége és típusai. Levezetés. Elnevezés. Alkaloidok (fiziológiailag aktív vegyületek) A. k a. primer RNH 2. szekunder R 2 NH NH 3

Budapest, szeptember 5. Dr. Tóth Tünde egyetemi docens


Aromás vegyületek II. 4. előadás

Szerves Kémiai Problémamegoldó Verseny

OXOVEGYÜLETEK. Levezetés. Elnevezés O CH 2. O R C H aldehid. O R C R' keton. Aldehidek. propán. karbaldehid CH 3 CH 2 CH 2 CH O. butánal butiraldehid

AMPA receptorra ható vegyületek és prekurzoraik szintézise

Aminoflavon származékok, valamint flavon-aminosav hibridek előállítása Buchwald-Hartwig reakcióval. Pajtás Dávid

PANNON EGYETEM. 2,3-DIHIDRO-2,2,2-TRIFENIL-FENANTRO-[9,10-d]-1,3,2λ 5 -OXAZAFOSZFOL KIALAKULÁSA ÉS REAKCIÓJA SZÉN-DIOXIDDAL ÉS DIOXIGÉNNEL

1. Egyetértek Professzor asszony azon véleményével, hogy sok esetben az ábrák tömörítése a

Intra- és intermolekuláris reakciók összehasonlítása

Átírás:

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDMÁYI EGYETEM SZILÁD BÁZIS KATALIZÁLT EAKCIÓK VIZSGÁLATA Ph.D. értekezés tézisei Készítette Témavezető CWIK Agnieszka Dr. ELL Zoltán egyetemi docens

Szerves Kémiai Technológia Tanszék 2005 1. Bevezetés, célkitűzés apjaink szerves kémiai kutatásainak fő iránya olyan új katalizátorok, illetve reagensek keresése, amelyek aktívabbak, szelektívek és egyszerűbben kezelhetők, mint a hagyományos katalizátorok, és esetenként újra felhasználhatók. Ezeknek az anyagoknak nagy előnye az előzőekben felsoroltakon túl - hogy környezetkímélők: a katalizátor a reakció végén egyszerűen kiszűrhető a reakcióelegyből, nincs szükség semlegesítésre, tehát csökken a szennyvizek só- és savterhelése, és egyéb korróziós tényezők sem jelentkeznek, ráadásul a kiszűrt katalizátor többször újra felhasználható. lcsók, hiszen (részben módosított) természetes anyagok és nem mérgezőek, magas aktivitást és szelektivitást érhetünk el viszonylag enyhe reakciókörülmények között. És végül, üreges szerkezetük miatt a reakciók sok esetben jelentős regio-, illetve sztereoszelektivitással játszódnak le jelenlétükben. Az anionos agyagásványok egyik, katalitikus szempontból fontos csoportja a réteges kettős hidroxidok csoportja. Legismertebb képviselőjük, a hidrotalcit után szokták őket hidrotalcit-szerű anyagoknak, vagy egyszerűen csak hidrotalcitoknak (T) nevezni. A hidrotalcitokat leggyakrabban polimer (PVC) stabilizáló ágensként, kloridion-csapdázásra, valamint anioncserélőként - például különböző víztisztítási feladatokban alkalmazzák. Szerkezetileg a T pozitív síkokból épül fel, amelyek brucit [Mg() 2 ] szerkezettel rendelkeznek: 6 hidroxilion veszi körül a kétértékű kationt egy oktaéderes rácscellát képezve. A hidrotalcitok esetén a kétértékű

kation részben háromértékű kationnal van helyettesítve, ezért a rétegek között az un. kompenzáló anionok vannak. Az oktaéderek az él mentén kapcsolódnak egy végtelen síkba. A síkok egymáson helyezkednek el, és hidrogénhidak tartják össze őket (1. ábra). 1. ábra. A hidrotalcit szerkezete A fémkationok minősége és aránya, illetve a különféle termális aktiválás befolyásolja a hidrotalcit bázicitását és aktivitását. Munkámat a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémiai Technológia Tanszékén végeztem. Munkám keretei között a szilárd bázis katalizátorok alkalmazásával foglalkoztam. Feladatom elsősorban hidrotalcitok vizsgálata volt preparatív szerves kémiai szintézisekben. 2. Új kutatási eredmények 2.1 Megállapítottam, hogy ha a malonsav-allilészterek biciklusos ciklopropánkarbonsav-lakton-származékokat eredményező intramolekuláris gyűrűzárási reakcióját káliumkarbonát helyett nem aktivált Mg:Al 3:1 hidrotalcittal végezzük el, megváltozik a keletkezett termékben az exo és

endo izomerek aránya, ha nincs jelen fázistranszfer katalizátor a reakcióban. A növekedés mértéke az -csoport méretétől függött: a legnagyobb változást hidrogén esetében figyeltem meg, míg metil-, illetve fenilcsoport esetében a növekedés kisebb volt. + CEt C DCC éter CEt T I 2, toluol Ph 6 5 CEt 1 4 2 3 + Ph 6 5 CEt 4 1 2 3 exo endo :, Me, Ph A laposabb exo izomer kialakulása kedvezőbb, sztérikus okok miatt. a nincs jelen fázistranszfer katalizátor, a reakció a T rétegei között is mehet, és a legnagyobb változást a legkisebb szubsztituens a hidrogén esetén lehetett kimutatni. 2.2 Megvizsgáltam a nitroecetsav-etilészter és olefinek reakcióját Mg:Al hidrotalcit és más bázisok jelenlétében. Azt tapasztaltam, hogy a reakcióban a várt nitrociklopropán-karbonsav-származékok helyett 4,5-dihidro-izoxazolkarbonsavészterek keletkeznek.

CEt 2 + T I 2 toluol EtC 2 T I 2 toluol EtC T: 21-65% Más bázisokkal, pl. KF/Al 2 3, piridin, DBU, a reakció nem indult meg, ahogy jód nélkül sem. Káliumkarbonát esetén ugyanolyan reakciókörülmények között szintén etil-5-butil-4,5-dihidro-izoxazol-3- karboxilát keletkezett, emellett a reakcióelegyből dietil-1,2-dinitroszukcinátot is sikerült izolálnom. A reakció mechanizmusára feltételezzük, hogy az nem az irodalomban, a más reagensekkel végrehajtott gyűrűzárás során tapasztalt dipoláris cikloaddíció, hanem inkább a ciklopropánkarbonsavak előállítása során megismert, jódészter intermedieren keresztül végbemenő gyökös jellegű folyamat. Az, hogy a reakcióban ciklopropánszármazék nem keletkezett azzal magyarázható, hogy a bázis hatására képződő nitronát anion aci-formája -alkileződött az α-szénatom helyett. 2.3 Megvalósítottam oxazolidin-2-on származékok előállítását karbamátokból rehidrált Mg:Al 3:1 hidrotalcit jelenlétében, kiváló termeléssel (T: 83-96%). CC 2 C 3 ' T toluol reflux, 5 óra '

A reakció a kinetikai vizsgálatok szerint alkalmas lehet a hidrotalcitminták minősítésére. A karbamátok gyűrűzárása gyors, gyakorlatilag 1 óra alatt el lehet dönteni, hogy az adott T minta megfelelő aktivitású-e. 2.4 Sikeresen valósítottam meg bisz-mannich-bázisok gyűrűzárását 4-hidroxiarilpiperidin-származékokká nem aktivált Mg:Al 2:1 hidrotalcittal. A reakció során csak egy diasztereomer keletkezett a sztérikus gátlás, illetve a karbonilcsoport oxigénje és a hidroxicsoport hidrogénje közötti hidrogénhíd keletkezésének lehetősége miatt. ' ''. Cl T Etanol '' '' 5 6 4 3 2 C '' ' ' '' Ez az első példa az irodalomban a kereskedelmi forgalomban kapható Mg:Al 2:1 hidrotalcit felhasználhatóságára szerves szintézisben. 2.5 A enry-reakció (nitroaldol-addíció) vizsgálata során megállapítottam, hogy nem aktivált Mg:Al 2:1 hidrotalcit jelenlétében, szobahőmérsékleten a kívánt 2-nitroalkoholokat sikerült előállítanom. A katalizátor nagy előnye, hogy sem a vízkilépést, sem pedig a lehetséges más mellékreakciókat (pl. aldolkondenzációt, Cannizzaro-reakciót) nem képes katalizálni, így egységes, tiszta terméket kaptam. Azonban 100 C-ra emelve a reakcióhőmérsékletet, nitrometánban, 2-nitroalkoholok mellett az ismert 1,3-dinitropropánszármazékok is jelentős mennyiségben keletkeznek.

.. ' 2 C 2 (+) (-) C 3 (+) (-) (+) ' 2 2 C 2 (-) (+) (-) (-) (+) 2 C (-) 2 2 ' Új mechanizmust állapítottam meg ezeknek a vegyületeknek a keletkezésére. Mivel a nitrometán aci tautomer formában is létezhet, protonálhatja a enryterméket. A protonálást követően víz léphet ki és az így keletkező kationt megtámadhatja a nitrometán anionja. A víz kilépése és az anion támadása megtörténhet egyidejűleg is, S 2 típusú folyamatban. itroetán és aromás aldehidek reakciója hidrotalcit jelenlétében az irodalomban leírtaktól eltérő diasztereoszelektivitással szolgáltatta az exo- és endo-terméket, melynek oka a hidrotalcit réteges szerkezete. 2.6 Új, heterogén, újrafelhasználható Pd/MgLa vegyes oxid katalizátort fejlesztettem ki, melyet sikeresen alkalmaztam szén-szén kapcsolási reakciókban. A Pd II /MgLa katalizátort ioncsere segítségével állítottam elő, amelyhez a 2 PdCl 4 vizes oldatát használtam. Ezen eljárás során jól diszpergált tetrakloropalladát-anionok rögzülnek a hordozó felületén. A Pd 0 /MgLa katalizátort hidrazinos redukció segítségével készítettem el.

MgLa vegyes oxid a 2 PdCl 4, víz 2 4 * 2, etanol Pd II /MgLa 25 C, 12 óra 25 C, 3 óra Pd 0 /MgLa Valamennyi vizsgált reakciótípus (eck-, Suzuki- és Sonogashira-reakció) esetén a katalizátor jó aktivitást mutatott a kevésbé aktív aril-halogenidekkel (bromidok, kloridok) is. Jobb eredményeket aktivált bróm- és klórbenzol esetén értem el, mint a 4-bróm-acetofenon, 4-klór-acetofenon, vagy a 4-klórbenzaldehid. A Sonogashira-reakció esetén nem volt szükség réz kokatalizátorra. A palládiumkioldódás igen alacsony volt, a reakciókban pedig nem volt szükség inert atmoszféra alkalmazására. A visszanyert katalizátor fémtartalma az ICP ES vizsgálata alapján kevesebb, mint 4%-ban tért el az eredetitől. A katalizátort könnyen lehet eltávolítani a reakcióelegyből, majd újrafelhasználni.

Ph eck-reakció X '' ' Y Ph () 2 B Z Y ' '' z '' ' Sonogashira-reakció '' Suzuki-Miyaura reakció ' X: I, Br, Cl,, ', '':, CC 3, C, C 3, Y: Ph, C 5 11, C 2, Z: Ph, C 4 9. katalizátor: Pd 0 /MgLa vegyes oxid 3. A Ph. D. értekezés témájához kapcsolódó publikációk Z. Finta, Z. ell, D. Balán, A. Cwik, S. Kemény, F. Figueras Mg-Al 3:1 ydrotalcite Catalyst in the Synthesis of Cyclopropane Carboxylic Acid Derivatives: J. Mol. Cat. A 2000, 161, 149-155. A. Cwik, A. Fuchs, Z. ell, J-M. Clacens An efficient and environmental-friendly synthesis of 4-hydroxy-arylpiperidines using hydrotalcite catalyst: J. Mol. Cat. A 2004, 219, 377-381. A. Cwik, A. Fuchs, Z. ell, J-M. Clacens itroaldol-reaction of aldehydes in the presence of non-activated Mg-Al 2:1 hydrotalcite; a possible new mechanism for the formation of 2-aryl-1,3- dinitropropanes: Tetrahedron 2005, 61, 4015-4021. A. Cwik, A. Fuchs, Z. ell, I. Böjtös, D. almai, P. Bombicz

Modified Mg:Al hydrotalcite in the synthesis of oxazolidin-2-ones: rg. Biomol. Chem. 2005, 3, 967-969. A. Cwik, Z. ell, A. Fuchs, D. almai A novel method for the synthesis of 5-substituted 4,5-dihydroisoxazoles: Tetrahedron Lett. 2005, 46, 6563-6565. A Ph. D. értekezés témájához kapcsolódó, közlésre benyújtott publikációk A. Cwik, Z. ell, F. Figueras Pd/MgLa mixed oxide catalyst in the eck reaction: Adv. Synth. Cat. A. Cwik, Z. ell, F. Figueras Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction catalyzed by Pd/MgLa mixed oxide : rg. Biomol. Chem. A Ph. D. értekezés témaköréhez nem kapcsolódó publikációk Z. ell, A. Cwik, Z. Finta, Z. orváth A ew and Convenient Method for the Acylation of Amino Acids in the Presence of a Modified Zeolite: Ersorb: J. Mol. Cat. A 2002, 184, 191-195. Z. Finta, Z. ell, A. Cwik, L. Tőke A Simple Synthesis of 1,1,2-Tris-(hydroxymethyl)-cyclopropane and Its Dihalo Derivatives: J. Chem. es. 2002, 459-460. A. Cwik, Z. ell, A. egedüs, Z. Finta, Z. orváth A Simple Synthesis of 2-Substituted xazolines and xazines: Tetrahedron Lett. 2002, 43, 3985-3987. A. egedüs, A. Cwik, Z. ell, Z. orváth, Á. Esek, M. Uzsoki Microwave-assisted conversion of oximes into nitriles in the presence of a zeolite: Green Chem. 2002, 4, 618-620. A Ph. D. értekezés témájához kapcsolódó konferenciák Z. ell, S. Békássy, B. Ágai, K. Biró, A. Cwik, J. Farkas, Z. Finta, Z. orváth Application of Solid Acids and Bases in Fine Chemistry for Cleaner Processes 1 st International Symposium on Tools of Sustainability, 2001. okt. 26-27, Budapest. Z. ell, S. Békássy, K. Biró, A. Cwik, J. Farkas, Z. Finta, A. egedüs, Z. orváth Solid acid and base catalysts for cleaner fine chemical processes ACEMA 2003, 27 th International Exhibition-Congress on Chemical Engineering 2003 máj. 19-24, Frankfurt am Main, émetország. ell Z., Cwik A., egedüs A., Böjtös I., Fuchs A., Wiltner L., orváth Z., J.-M. Clacens

Szilárd bázisok és savak reaktivitásának vizsgálata szerves szintézisekben MKE Vegyészkonferencia, 2003. jún. 26-28, ajdúszoboszló. Cwik A., ell, Z., Fuchs A., Figueras, F. eterogén fázisú reakciók vizsgálata MKE Vegyészkonferencia, 2005. jún. 28-30, ajdúszoboszló.