Σε τι χρησιμοποιείται το 1,4-Φαινυλενοδιςβορονικό οξύ;

1,4-Φαινυλενοδιςβορονικό οξύείναι μια ένωση οργανοβορίου, η οποία χρησιμοποιείται συχνά ως πρόσδεμα, καταλύτης και ενδιάμεσο στην οργανική σύνθεση. Ακολουθούν διάφορες κοινές συνθετικές μέθοδοι:

1. Σύνθεση αντίδρασης κατεχόλης και βορικού οξέος:

Η κατεχόλη και το βορικό οξύ δημιουργούν 1,4-φαινυλενοδιςβορονικό οξύ μέσω αντίδρασης υποκατάστασης υπό αλκαλικές συνθήκες. Η αντίδραση συνήθως διεξάγεται όταν η μοριακή αναλογία των αντιδρώντων είναι 2:3 και χρησιμοποιώντας βασικές συνθήκες όπως υδροξείδιο του νατρίου, ανθρακικό νάτριο ή τριαιθυλαμίνη. Η μερική εξίσωση αντίδρασης έχει ως εξής:

2C₆H₄(OH)₂συν 3Η₃BO₃συν 6 NaOH → C₆H₄(OH)₂B(OH)₂C₆H₄συν 6Na₂BO₃συν 9Η₂O

1,4-Το φαινυλενοδισβορονικό οξύ είναι ένα οργανικό μόριο που περιέχει δύο ομάδες βορονικού οξέος, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση οργανικών μορίων που περιέχουν δακτυλίους βενζολίου. Συνήθως, 1,4-φαινυλενοδιςβορονικό οξύ μπορεί να συντεθεί με αντίδραση κατεχόλης και βορικού οξέος.

Βήματα αντίδρασης:

1.1. Πρώτα, ανακατέψτε και ανακατέψτε το διοξείδιο του τετραϋδροβορίου βορικού οξέος (Β₂O₃•H₂Ο) και κατεχόλη και προσθέστε κατάλληλη ποσότητα ανθρακικού νατρίου (Na₂CO₃) για να ρυθμίσετε την τιμή του pH της αντίδρασης.

1.2. Στο μείγμα, προσθέστε χλωριούχο παλλάδιο (PdCl₂) και έναν υδατοδιαλυτό συνδέτη φωσφίνης. Ο κοινώς χρησιμοποιούμενος συνδέτης φωσφίνης είναι η τριφαινυλοφωσφίνη (PPh₃) ή τρι(ρ-τολουολοσουλφονυλ)φωσφίνη (PTSA). Μετά την προσθήκη αυτών των καταλυτών στο μίγμα, η αντίδραση συμπύκνωσης της κατεχόλης και του βορικού οξέος μπορεί να προωθηθεί και η ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης μπορεί να μειωθεί.

1.3. Το μίγμα αντίδρασης χρειάζεται να διεξαχθεί σε κατάλληλη θερμοκρασία, συνήθως μεταξύ 60 βαθμών και 80 βαθμών, και ο χρόνος αντίδρασης είναι 4 ώρες έως 12 ώρες. Η διαδικασία αντίδρασης μερικές φορές πραγματοποιείται υπό αδρανή ατμόσφαιρα.

1.4. Μετά την αντίδραση, το προϊόν της αντίδρασης υποβάλλεται σε επεξεργασία με αραιό οξύ για να καταβυθιστεί το 1,4-Φαινυλενοδιςβορονικό οξύ. Το προϊόν της αντίδρασης πρέπει επίσης να διηθηθεί και να ξηρανθεί για να ληφθεί ένα κρυσταλλοποιημένο προϊόν.

Συμπερασματικά, η αντίδραση κατεχόλης και βορικού οξέος για τη σύνθεση 1,4-φαινυλενοδιςβορονικού οξέος περιλαμβάνει την προσθήκη κατεχόλης και βορικού οξέος στο μίγμα καταλύτη, ρύθμιση της τιμής του pH και διεξαγωγή της αντίδρασης συμπύκνωσης σε κατάλληλη θερμοκρασία, μετά την αντίδραση Ολοκληρώθηκε, το αραιό οξύ χρησιμοποιείται για την επεξεργασία, τη διήθηση και την ξήρανση απόδοση του κρυσταλλικού προϊόντος.

2. Σύνθεση αντίδρασης αρυλαζοβενζολίου και βορικού οξέος:

Το αρυλοαζοβενζόλιο αντιδρά με νιτρώδες νάτριο για να δημιουργήσει ένωση αρυλοδιαζωνίου και περαιτέρω αντιδρά με βορικό οξύ υπό αλκαλικές συνθήκες για να ληφθεί 1,4-φαινυλενοδιςβορονικό οξύ. Η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα αλκαλικό μέσο όπως ανθρακικό νάτριο, υδροξείδιο του νατρίου ή τριαιθυλαμίνη, και συνήθως πραγματοποιείται όταν η μοριακή αναλογία των αντιδρώντων είναι 1:2. Η μερική εξίσωση αντίδρασης έχει ως εξής:

C₆H₄(N₂)₂συν 2Η₃BO₃συν 2 NaOH → C₆H₄(N₂)Β(ΟΗ)₂C₆H₄συν 2 NaNO₂συν 2Η₂O

Τα βήματα της σύνθεσης είναι τα εξής:

Βήμα 1: Σύνθεση Φαινυλαζοβενζολίου:

Το φαινυλαζοβενζόλιο μπορεί να παρασκευαστεί με αντίδραση αζωσύζευξης. Αρχικά, παρασκευάζεται νιτροζωμένη ανιλίνη με διάλυση ανιλίνης σε οξύ HCl και αντίδραση με νιτρώδες νάτριο. Στη συνέχεια, η νιτροζωμένη ανιλίνη μετατρέπεται σε ένα ενδιάμεσο αζωβενζολίου και το προϊόν φαινυλαζοβενζολίου λαμβάνεται μέσω μιας αντίδρασης αναγωγής.

Βήμα 2: Αντίδραση βορικού οξέος και φαινυλαζοβενζολίου:

Προσθέστε βορικό οξύ και φαινυλαζοβενζόλιο στο δοχείο αντίδρασης, ανακατέψτε και θερμάνετε αργά στους περίπου 80 βαθμούς και συνεχίστε τη θέρμανση μέχρι να ολοκληρωθεί η αντίδραση μετά την πλήρη αντίδραση των αντιδρώντων. Μετά το πέρας της αντίδρασης, λαμβάνεται 1,4-φαινυλενοδιςβορονικό οξύ με ψύξη και διήθηση. Ο κύριος μηχανισμός της αντίδρασης είναι ότι το βορικό οξύ αντιδρά με το φαινυλαζοβενζόλιο για να δημιουργήσει ένα ενδιάμεσο, και στη συνέχεια το ενδιάμεσο υφίσταται μεταφορά και απομάκρυνση για να δημιουργήσει 1,4-φαινυλενοδιςβορονικό οξύ.

Το πλεονέκτημα αυτής της αντίδρασης είναι ότι οι συνθήκες αντίδρασης είναι ήπιες, είναι κατάλληλη για σύνθεση μεγάλης κλίμακας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση άλλων ενώσεων οργανοβορίου.

3. Σύνθεση αντίδρασης βενζαλδεΰδης και βορικού οξέος:

Η βενζαλδεΰδη και το βορικό οξύ δημιουργούν 1,4-Φαινυλενοδιςβορονικό οξύ μέσω του σταδίου μήκους μεθοξυλίωσης υπό βασικές συνθήκες. Η αντίδραση χρησιμοποιεί ένα βασικό μέσο όπως ανθρακικό νάτριο, υδροξείδιο του νατρίου ή τριαιθυλαμίνη και συνήθως διεξάγεται όταν η μοριακή αναλογία των αντιδρώντων είναι 1:2. Η μερική εξίσωση αντίδρασης έχει ως εξής:

C6H₅CHO συν 2H3BO3 συν 2NaOH → C6H4(BOMe)2C6H4 συν 2NaHCO3 συν 3H2O

C6H4(BOMe)2C6H4 συν HCl → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 συν 2MeOH

Πειραματικά βήματα:

Βήμα 1: Σύνθεση συμπλόκου βενζαλδεΰδης και ανύδρου διμεθυλοσουλφιναμιδίου:

Ηλεκτροστατικά ξηρανθέν άνυδρο διμεθυλοσουλφιναμίδιο (5,97 g) προστέθηκε σε βενζαλδεΰδη (5,{3}} g) και προστέθηκε ο καταλύτης υδροξείδιο του νατρίου (0,73 g). Η αντίδραση προωθήθηκε με άζωτο και θερμάνθηκε μέχρι βρασμού. Μετά από αντίδραση για 25 λεπτά, διηθήθηκε και το διήθημα πλύθηκε με απόλυτη αιθανόλη και στη συνέχεια ξηράνθηκε για να ληφθεί ένα σύμπλοκο βενζαλδεΰδης και άνυδρου διμεθυλοσουλφιναμιδίου.

Βήμα 2: η αντίδραση συμπύκνωσης μεταξύ συνθετικής βενζαλδεΰδης και βορικού οξέος:

Βενζαλδεΰδη και βορικό οξύ προστέθηκαν σε μεθυλενοχλωρίδιο που περιείχε μικρή ποσότητα υδροξειδίου του νατρίου σε μοριακή αναλογία 1:1. Μετά από ανάδευση και ανάμειξη με γυάλινη ράβδο, θερμαίνεται στους 80 βαθμούς σε υδατόλουτρο σταθερής θερμοκρασίας για να αντιδράσει για 6 ώρες. Μετά την αντίδραση, πλύνετε με νερό και στη συνέχεια συμπυκνώστε το διάλυμα με περιστροφικό εξατμιστήρα. Ταυτόχρονα, προστέθηκε χλωροφόρμιο (50 mL) για να διαλυθεί το διάλυμα και προστέθηκε κορεσμένο διάλυμα χλωριούχου νατρίου και το χλωροφόρμιο απομακρύνθηκε με περιστροφικό εξατμιστήρα. Με αυτόν τον τρόπο, παίρνουμε το 1,4-Φαινυλενοδιςβορονικό οξύ που χρειαζόμαστε.

Βήμα 3: Διαχωρισμός εκχυλίσματος χλωροφορμίου:

Το προϊόν εκχυλίστηκε από το διάλυμα της αντίδρασης με χλωροφόρμιο, στη συνέχεια διηθήθηκε και πέρασε μέσω νερού, και το διήθημα εκχυλίστηκε με ισοπεντάνιο. Τα δύο εκχυλίσματα συνδυάστηκαν και εξατμίστηκαν σε περιστροφικό εξατμιστήρα για να ληφθεί ένα στερεό προϊόν.

Βήμα 4: Καθαρισμός και χαρακτηρισμός του προϊόντος:

Το προκύπτον κατακρημνισμένο στερεό πλύθηκε με μεθανόλη, εμποτίστηκε σε νερό έως ότου το ρΗ έφθασε σε 6-7, στη συνέχεια φυγοκεντρήθηκε και στραγγίστηκε. Τέλος, το καθαρό προϊόν 1,4-Φαινυλενοδιςβορονικό οξύ ελήφθη με περιστροφικό πτητικό έλαιο απόσταξης. Η ανάλυση φασματομετρίας μάζας του προϊόντος με το φασματοφωτόμετρο UV-Vis μπορεί να λάβει τις χημικές του ιδιότητες, όπως μοριακό βάρος, μοριακή δομή κ.λπ.

Συμπερασματικά:

Μέσω των παραπάνω βημάτων, συνθέσαμε με επιτυχία το προϊόν συμπύκνωσης της βενζαλδεΰδης και του βορονικού οξέος, συγκεκριμένα το 1,4-Φαινυλενοδιςβορονικό οξύ. Αυτή η μέθοδος είναι απλή και σαφής, εύκολη στη λειτουργία και το αποτέλεσμα είναι καλό και μπορεί να αποκτηθεί ένα καθαρό και αγνό προϊόν. Έχει κάποια πρακτικότητα και προοπτική εφαρμογής.

4. Σύνθεση αντίδρασης ο-αμινοφαινυλοβορονικού οξέος και θειοθειικού οξέος:

Το ανθρανιλικό οξύ και το θειοθειικό οξύ αντιδρούν υπό κατάλυση χαλκού για να δημιουργήσουν 1,4-φαινυλενοδιςβορονικό οξύ. Η αντίδραση συνήθως διεξάγεται όταν η μοριακή αναλογία των αντιδρώντων είναι 1:1, χρησιμοποιώντας βενζόλιο ως διαλύτη. Η μερική εξίσωση αντίδρασης έχει ως εξής:

C6H4(NH2)B(OH)2C6H4 συν Cu συν 1/2 (S2O6)2- → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 συν CuSO4 συν 1/2(S2O6)2-

Τα βασικά βήματα:

1. Σύνθεση ο-διβοροβενζοϊκού οξέος:

Προσθέστε βενζοϊκό οξύ, βορικό οξύ και θειικό οξύ στον θάλαμο αντίδρασης, ανακατέψτε και αναδεύστε και θερμάνετε μέχρι να ολοκληρωθεί η αντίδραση. Το μίγμα της αντίδρασης ψύχεται και προστίθεται νερό, και το προϊόν διαμορφώνεται και στη συνέχεια ξηραίνεται για να ληφθεί ο-διβορονικό οξύ.

2. Εισαγωγή αμινομάδων:

Προσθέστε ο-διβοροβενζοϊκό οξύ και νερό αμμωνίας στο μείγμα αντίδρασης μαζί, ανακατέψτε και αναδεύστε και θερμάνετε για να λάβετε ο-διβοροβενζοϊκό οξύ με αμινομάδες.

3. Προετοιμασία αντίδρασης:

Αναμειγνύουμε και αναδεύουμε αμφιτεριόντα ο-διβοροβενζολοβορικού οξέος με αμινομάδες και θειοθειικό οξύ, θερμαίνουμε και αντιδρούμε για να πάρουμε το προϊόν στόχο 1,4-Φαινυλενοδιςβορονικό οξύ ο-αμινοφαινυλβορονικό οξύ και θειοθειικό οξύ.

Τα παραπάνω είναι η βασική ιδέα και τα βήματα της μεθόδου σύνθεσης αντίδρασης, και οι λεπτομέρειες των συγκεκριμένων πειραματικών συνθηκών και των πειραματικών τεχνικών μπορούν να παραπεμφθούν στη σχετική βιβλιογραφία.

Συνοψίζοντας, υπάρχουν πολλές συνθετικές μέθοδοι για το 1,4-Φαινυλενοδιςβορονικό οξύ και μια κατάλληλη μέθοδος μπορεί να επιλεγεί σύμφωνα με διαφορετικές ανάγκες. Μεταξύ αυτών, οι τρεις πρώτες μέθοδοι χρησιμοποιούν βορικό οξύ ως πρώτη ύλη, το οποίο είναι απλό και εύκολο να ληφθεί, αλλά γενικά απαιτεί μεγαλύτερους χρόνους και συνθήκες αντίδρασης. Η τέταρτη μέθοδος απαιτεί καταλύτη χαλκού και χρησιμοποιεί θειοθειικό οξύ ως σημαντική πρώτη ύλη, αλλά η αντίδραση είναι ευαίσθητη στον αέρα και απαιτεί εξειδικευμένες πειραματικές δεξιότητες.