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如何合成与应用(1,5-环辛二烯)二氯化钯? 1

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(1,5-环辛二烯)二氯化钯是一种重要的钯均相催化剂,其合成与应用在有机化学领域具有广泛的研究价值。本文旨在探讨(15-环辛二烯)二氯化钯的有效合成方法以及其在各种化学合成中的具体应用。


背景:钯(Pd)为第五周期VIIIB族元素,具有独特的d电子构型,作为催化剂具有活性高、选择性好、反应条件温和、价格相对低廉等优势,广泛应用许多反应,在有偶联反应获得2010年诺贝尔化学奖,一举奠定了钯在石油化工、精细化工、环境治理和生物制药等领域中难以动摇的作用。

(1,5-环辛二烯)二氯化钯(Pd(COD)Cl 2 )是一种重要的钯均相催化剂,引起学术界和工业界的广泛关注。其分子式C8H12Cl2Pd,分子量285.51,熔点210℃,不溶于水,易溶于二氯甲烷、氯仿等有机溶剂,已应用于各类医药和精细化工产品的有机合成反应,如炔烃或烯烃的Heck偶联反应,芳基硼酸酯或芳基溴化物与甲基碘形成官能化的甲苯衍生物的Suzuki偶联反应,肟与烯丙基酯的烯丙位取代反应,碘苯的甲氧羰基反应,溴苯与格氏试剂形成星形低聚噻吩的Kumada交叉偶联等经典反应。

然而,目前关于Pd(COD)Cl2合成工艺的报道较少,Robert J.Angelici曾报道以双(苯甲腈)二氯化钯或者氯钯酸钠作为原料的合成方法。这类原料价格昂贵,工业生产的成本较高,同时需要大量使用四氢呋喃等毒性较大的有机溶剂,对环境造成不利的影响。


1. 制备:

(1)将纯度≥99.95%的钯粉100g加入反应器中,并向其中加入500mL盐酸,盐酸的质量浓度为37.5(盐酸体积用量为钯粉质量的5),搅拌,通入氯气至压力为0.01MPa,并加热反应,其中搅拌速度设定为400rpm,加热温度25℃,反应4h;反应完毕后,瓶底无肉眼可见固体,得到钯溶液I


(2)将步骤(1)得到的钯溶液I过滤,搅拌条件下分批加入碳酸氢钠,将滤液pH调至4,加入完毕继续反应3h,得到钯溶液II


(3)将步骤(2)得到的钯溶液II5L甲醇稀释(10),然后加入碳酸氢钠1g。将15-环辛二烯120g溶解在500ml甲醇中(15-环辛二烯溶液的质量浓度23),并加入恒压滴液漏斗,在室温条件下不断滴加,滴加速度控制在3/s,有黄色固体产生。待滴加完毕后,继续反应3h


(4)最后将黄色固体过滤,甲醇洗涤,真空干燥得到(1.5-环辛二烯)二氯化钯,产品收率98.0%。


2. 应用:

1)制备3,6-双芳基--碳硼烷

碳硼烷在医学上作为硼中子捕获治疗(TNCT)剂,在配位/有机金属化学中作为多功能配体,在材料中作为功能单元,在超分子设计中作为构建块得到广泛应用。特别是笼型碳芳基化的邻碳硼烷被用作一类聚集诱导发射(AIE)活性和刺激响应发光材料,其中碳硼烷部分发挥着独特的作用。采用过渡金属催化1,2-二氯化镁-邻碳硼烷与芳基碘化物的kumada型交叉偶联或十硼烷与二芳基乙炔的缩合反应可制备1,2-二芳基-邻碳硼烷。


钯催化碳硼烷基-3,6-二硼酸频哪醇酯与芳基溴化物反应,以中等的收率得到一系列硼顶点取代的3,6-双芳基--碳硼烷。反应中使用(1,5-环辛二烯)二氯化钯/三环己基膦作为催化体系,可以避免钯催化芳基-芳基交换及直接硼氢键芳基化的副产物生成。合成路线如下:



2. 合成含β-苯并环己酮芳亚胺单配体钯(Ⅱ)配合物

以镍、钯为金属中心的后过渡金属催化剂较前过渡金属催化剂,具有活性高、对极性基团容忍性好、聚合工艺简单等特点,适用于催化降冰片烯与极性官能团共聚合研究,其中含NO-型配体的后过渡金属镍、钯是一类催化活性较高、性能优异的金属催化剂。


钟智川等人通过β-苯并环己酮芳亚胺配体和甲基(15-环辛二烯)氯化钯进行配体交换反应合成并表征了一类新型含β-苯并环己酮芳亚胺单配体钯(Ⅱ)配合物{C10H8(O)C[N(Ar)]CH3}Pd(CH3)(PPh3)(Ar=2,6-iPr2C6H3,2,6-Me2C6H3,2-ClC6H4,C6H5)。在三五氟苯硼为助催化剂存在下,35℃条件下催化降冰片烯与5-降冰片烯-2-基乙酸酯(NB-OCOCH3)的共聚合,均表现出较高的活性(104-105gpclymer/molPd·h),当Ar=26-1Pr2C6H3时,配合物活性最高,Ar=2-ClC6H4钯催化剂活性略高于Ar=C6H5的钯催化剂。


参考文献:

[1]钟智川. β-苯并环己酮芳亚胺双配体镍(Ⅱ)和单配体钯(Ⅱ)合成及其催化酯基功能化降冰片烯共聚合[D]. 江西:南昌大学,2013. DOI:10.7666/d.Y2402204.

[2]许新彬,程若飞,邱早早,. 钯催化硼基化邻-碳硼烷偶联反应制备3,6-双芳基--碳硼烷[J]. 有机化学,2018,38(11):3078-3085. DOI:10.6023/cjoc201805018.

[3]中国船舶重工集团公司第七一八研究所. 一种原位制备(15-环辛二烯)二氯化钯的方法:CN202111372035.4[P]. 2022-03-22.

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