郭守杰 易鎮(zhèn)芳 張靜 白延利 劉國旗(甘肅省金川公司,甘肅蘭州730101)
四(三苯基膦)合鈀的合成
郭守杰 易鎮(zhèn)芳 張靜 白延利 劉國旗(甘肅省金川公司,甘肅蘭州730101)
以二氯化鈀、三苯基膦為反應原料,A為溶劑,B為還原劑,通過油浴加熱反應進行了四(三苯基膦)合鈀的合成,產(chǎn)品收率接近95%??疾炝诉€原劑、還原溫度以及溶解方式對產(chǎn)品純度的影響,經(jīng)過正交試驗得到了最佳的工藝條件。針對產(chǎn)品易氧化變質(zhì)的特點,創(chuàng)新出了一種特殊的處理方式,避免了產(chǎn)品在過濾及儲存過程中的氧化現(xiàn)象。產(chǎn)品經(jīng)元素分析儀、紅外光譜儀、ICP等儀器測試,結果與理論值及標準圖譜一致。該方法操作簡單,工藝穩(wěn)定,可批量生產(chǎn)。
四(三苯基膦)合鈀;合成;工藝條件
四(三苯基膦)合鈀(0)是一種鈀的配合物,俗稱催化劑B或催化劑2號,是甲胺基阿維菌素苯甲酸鹽合成的專用催化劑,也可以廣泛應用于下列領域:重要的異構化反應-例如芳烴和烯炔烴的異構化反應;羰基化、硅氫化、氧化、C-C鍵的形成、炔烴環(huán)三聚反應;偶合反應-例如芳基化物與芳基鹵的偶聯(lián)反應[1-2]等等。
以二氯化鈀投放量0.5g、反應溫度140℃,溶劑A體積為34ml為基準,
以產(chǎn)品中鈀含量的相對誤差為考察指標,設計三因素四水平正交實驗。
因素A(PRh3與PdCl2的摩爾比)分別為4.5、4.8、5.2、5.5,因素B(溶劑B與PdCl2的摩爾比)分別為0.68、0.85、1.02、1.20,因素C(還原溫度)分別為90℃、95℃、95℃、105℃.。
分別加入了甲酸、雙鹽酸肼、溶劑B作為還原劑進行四(三苯基膦)合鈀的合成,合成產(chǎn)品分別為1#、2#、3#,三種還原劑合成產(chǎn)品的紅外譜圖的化學位移與標準譜圖的化學位移基本一致,但透過率有差別。這反映了產(chǎn)品純度的差異。其中,1#和3#在芳環(huán)的振動(1410cm-1)處的衍射峰透過率的值較高,表明三苯基膦反應較為完全,產(chǎn)品的純度較高。
溶劑B為還原劑制備的產(chǎn)品元素分析結果與理論值最接近,確定溶劑B為最佳還原劑。
分別在40℃、90℃下加入溶劑B進行產(chǎn)品合成,合成產(chǎn)品分別為4#、5#,還原溫度為90℃時,合成產(chǎn)物的紅外譜圖與標準譜圖基本一致。
90℃加入還原劑合成產(chǎn)品的C、H元素分析結果更接近理論值。這說明升高溫度對產(chǎn)品合成中Pd2+還原為Pd0更有利。
在合成產(chǎn)品的過程中,采用了兩種溶解的方式:(1)分別溶解三苯基膦和
二氯化鈀后再進行混合反應;(2)同時溶解三苯基膦和二氯化鈀進行反應。所合成產(chǎn)品分別為6#、7#,6#產(chǎn)品紅外譜圖與標準譜圖更接近。
合成6#元素分析結果與理論值更為接近,從而確定了最佳的溶解方式。
由于四(三苯基膦)合鈀中鈀為零價,在產(chǎn)品進行抽濾過程中接觸空氣很快就會發(fā)生氧化反應造成產(chǎn)品失活,所以在制備過程中我們通過Y試劑對產(chǎn)品進行充分洗滌后,降低了其反應活性,避免了在抽濾、轉移及儲存過程中容易氧化的現(xiàn)象。
Y試劑洗滌后在特制砂芯過濾器中對產(chǎn)品進行氮氣壓濾5-6h充分干燥后,將產(chǎn)品抽真空包裝置于冰箱低溫保存,從而制備出活性優(yōu)良的四(三苯基膦)合鈀產(chǎn)品。
從正交試驗結果分析,得出最佳的反應組合,最后經(jīng)驗證,按照該條件合成的產(chǎn)品四(三苯基膦)合鈀的鈀含量為9.22%,紅外譜圖與標準譜圖完全一致。最終確定四(三苯基膦)合鈀較佳的制備工藝條件如下:反應溫度140℃,還原溫度為105℃,PRh3與PdCl2的摩爾比為4.5:1,溶劑B與PdCl2的摩爾比為4:1,加料方式為先將兩者分別溶解然后進行混合進行反應,后處理方式為Y試劑洗滌,氮氣壓濾,真空包裝低溫保存。
(1)確定了溶劑B為合成四(三苯基膦)合鈀最佳的還原劑;
(2)合成四(三苯基膦)合鈀過程中加入還原劑時的溫度不能過低;
(3)得出最佳的合成四(三苯基膦)合鈀工藝條件。反應溫度140℃,還原溫度為105℃,PRh3與PdCl2的摩爾比為4.5:1,溶劑B與PdCl2的摩爾比為4:1,加料方式為先將兩者分別溶解然后進行混合進行反應。
(4)產(chǎn)品制備出來后的后處理方式對保證產(chǎn)品的活性非常關鍵,須經(jīng)過Y試劑洗滌,然后氮氣壓濾干燥,真空包裝,低溫儲存。
[1]John K S.The palladium-catalyzed cross-coupling reac?tions of organotion reagents with organic electrophiles[J].Angew Chem Int Ed,1986,25:508-524.
[2]Michael H,Robert A L,Kenneth J T,et al,The synthesis of novel highly substituted benzene derivatives for use in palladiumcatalysed cross-coupling reactions[J].J.Chem Soc Perkin Trans, 1998,1:3479-3484.