1،4-فنیلن بیسبورونیک اسید برای چه استفاده می شود؟

1،4-فنیلن بیسبورونیک اسیدیک ترکیب آلی بورون است که اغلب به عنوان لیگاند، کاتالیزور و واسطه در سنتز آلی استفاده می شود. در زیر چندین روش مصنوعی رایج وجود دارد:

1. سنتز واکنش کاتکول و اسید بوریک:

کاتکول و اسید بوریک از طریق واکنش جانشینی در شرایط قلیایی، 1،4-فنیلن بی‌سبورونیک اسید تولید می‌کنند. واکنش معمولاً زمانی انجام می شود که نسبت مولی واکنش دهنده ها 2:3 باشد و با استفاده از شرایط اساسی مانند هیدروکسید سدیم، کربنات سدیم یا تری اتیلامین انجام می شود. معادله واکنش جزئی به صورت زیر است:

2C₆H₄(اوه)₂به علاوه 3H₃بو₃به علاوه 6 NaOH → C₆H₄(اوه)₂B (OH)₂C₆H₄به علاوه 6 Na₂بو₃به علاوه 9H₂O

1،4-فنیلن بیسبورونیک اسید یک مولکول آلی حاوی دو گروه اسید بورونیک است که می‌توان از آن برای سنتز مولکول‌های آلی حاوی حلقه‌های بنزن استفاده کرد. معمولاً 1،4-فنیلن بیسبورونیک اسید را می توان با واکنش کاتکول و اسید بوریک سنتز کرد.

مراحل واکنش:

1.1. ابتدا اسید بوریک تتراهیدروبور دی اکسید (B.) را مخلوط کرده و هم بزنید₂O₃•H₂O) و کاتکول، و مقدار مناسب کربنات سدیم (Na₂شرکت₃) برای تنظیم مقدار pH واکنش؛

1.2. در مخلوط، کلرید پالادیوم (PdCl) را اضافه کنید₂) و یک لیگاند فسفین محلول در آب. لیگاند فسفین رایج مورد استفاده تری فنیل فسفین (PPh₃) یا تری (p-toluenesulfonyl)phosphine (PTSA). پس از افزودن این کاتالیزورها در مخلوط، واکنش تراکم کاتکول و اسید بوریک را می توان ارتقا داد و انرژی فعال سازی واکنش را کاهش داد.

1.3. مخلوط واکنش باید در دمای مناسب، معمولا بین 60 تا 80 درجه انجام شود و زمان واکنش 4 ساعت تا 12 ساعت است. فرآیند واکنش گاهی اوقات تحت یک جو بی اثر انجام می شود.

1.4. پس از واکنش، محصول واکنش با اسید رقیق تیمار می شود تا 1،{3}}فنیلن بیسبورونیک اسید رسوب کند. محصول واکنش نیز باید فیلتر و خشک شود تا محصول متبلور به دست آید.

در نتیجه، واکنش کاتکول و اسید بوریک برای سنتز 1،4-فنیلن بیس بورونیک اسید شامل افزودن کاتکول و اسید بوریک به مخلوط کاتالیزور، تنظیم مقدار pH و انجام واکنش تراکم در دمای مناسب، پس از واکنش است. تکمیل شده، اسید رقیق برای کار کردن، فیلتر کردن و خشک کردن محصول کریستالی استفاده می شود.

2. سنتز واکنش آریل آزوبنزن و اسید بورونیک:

آریل آزوبنزن با نیتریت سدیم واکنش می دهد تا ترکیب آریل دی آزونیوم تولید کند و بیشتر با اسید بوریک در شرایط قلیایی واکنش می دهد و اسید فنیلن بیسبورونیک 1،4- را به دست می آورد. این روش از یک محیط قلیایی مانند کربنات سدیم، هیدروکسید سدیم یا تری اتیلامین استفاده می کند و معمولاً زمانی انجام می شود که نسبت مولی واکنش دهنده ها 1:2 باشد. معادله واکنش جزئی به صورت زیر است:

C₆H₄(N₂)₂به علاوه 2 ساعت₃بو₃به علاوه 2 NaOH → C₆H₄(N₂)B(OH)₂C₆H₄به علاوه 2 NaNO₂به علاوه 2 ساعت₂O

مراحل سنتز به شرح زیر است:

مرحله 1: سنتز فنیلازوبنزن:

فنیلازوبنزن را می توان با واکنش جفت آزو تهیه کرد. ابتدا آنیلین نیتروزه شده با حل کردن آنیلین در اسید HCl و واکنش با نیتریت سدیم تهیه می شود. سپس آنیلین نیتروزه شده به واسطه آزوبنزن تبدیل می شود و محصول فنیلازوبنزن از طریق واکنش احیا به دست می آید.

مرحله 2: واکنش اسید بوریک و فنیلازوبنزن:

اسید بوریک و فنیلازوبنزن را به ظرف واکنش اضافه کنید، مخلوط کنید و به آرامی تا حدود 80 درجه حرارت دهید و حرارت را تا زمانی که واکنش کامل شود پس از واکنش کامل واکنش دهنده ها ادامه دهید. پس از پایان واکنش، 1،{2}}فنیلن بی‌سبورونیک اسید با سرد کردن و فیلتر کردن به دست می‌آید. مکانیسم اصلی واکنش این است که اسید بوریک با فنیلازوبنزن واکنش می دهد تا یک ماده واسطه تولید کند و سپس ماده واسطه انتقال و حذف می شود تا 1،4-فنیلن بیسبورونیک اسید تولید شود.

مزیت این واکنش این است که شرایط واکنش ملایم است، برای سنتز در مقیاس بزرگ مناسب است و می توان از آن برای سنتز سایر ترکیبات آلی بور استفاده کرد.

3. سنتز واکنش بنزآلدئید و اسید بوریک:

بنزآلدئید و اسید بورونیک 1،4-فنیلن بیسبورونیک اسید را از طریق مرحله طول متوکسیلاسیون در شرایط پایه تولید می کنند. این واکنش از یک محیط پایه مانند کربنات سدیم، هیدروکسید سدیم یا تری اتیلامین استفاده می کند و معمولاً زمانی انجام می شود که نسبت مولی واکنش دهنده ها 1:2 باشد. معادله واکنش جزئی به صورت زیر است:

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

C6H4(BOMe)2C6H4 به اضافه HCl → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 به اضافه 2MeOH

مراحل آزمایشی:

مرحله 1: سنتز بنزآلدهید و کمپلکس دی متیل سولفین آمید بی آب:

دی متیل سولفین آمید بی آب خشک شده الکترواستاتیک (5.97 گرم) به بنزآلدئید (5.{3}} گرم) و کاتالیزور هیدروکسید سدیم ({4}}.73 گرم) اضافه شد. واکنش با نیتروژن رانده شد و حرارت داده شد تا به جوش آید. پس از واکنش به مدت 25 دقیقه، فیلتر شد و فیلتر با اتانول مطلق شسته شد و سپس خشک شد تا کمپلکسی از بنزآلدهید و دی متیل سولفین آمید بی آب به دست آید.

مرحله 2: واکنش تراکم بین بنزآلدئید مصنوعی و اسید بوریک:

بنزآلدهید و اسید بوریک به متیلن کلرید حاوی مقدار کمی هیدروکسید سدیم در نسبت مولی 1:1 اضافه شدند. پس از هم زدن و مخلوط کردن با میله شیشه ای، در حمام آب با دمای ثابت تا دمای 80 درجه حرارت داده تا به مدت 6 ساعت واکنش نشان دهد. پس از واکنش، با آب بشویید و سپس محلول را با یک اواپراتور چرخشی غلیظ کنید. در همان زمان، کلروفرم (50 میلی لیتر) برای حل کردن محلول اضافه شد و محلول کلرید سدیم اشباع اضافه شد و کلروفرم با یک اواپراتور چرخشی حذف شد. به این ترتیب، 1،{6}}فنیلن بیسبورونیک اسید مورد نیاز خود را دریافت می کنیم.

مرحله 3: جداسازی عصاره کلروفرمی:

محصول از محلول واکنش با کلروفرم استخراج شد، سپس فیلتر شد و از آب عبور داده شد و فیلتر با ایزوپنتان استخراج شد. این دو عصاره با هم ترکیب شدند و در یک اواپراتور چرخشی تبخیر شدند تا محصول جامد به دست آید.

مرحله 4: تصفیه و خصوصیات محصول:

جامد رسوب داده شده با متانول شسته شد، در آب خیس شد تا PH به 6-7 رسید، سپس سانتریفیوژ و تخلیه شد. در نهایت، محصول خالص 1،{2}}فنیلن بی‌سبورونیک اسید با روغن تقطیر فرار دوار بدست آمد. تجزیه و تحلیل طیف سنجی جرمی محصول توسط اسپکتروفتومتر UV-Vis می تواند خواص شیمیایی آن مانند وزن مولکولی، ساختار مولکولی و غیره را بدست آورد.

در نتیجه:

از طریق مراحل بالا، ما با موفقیت محصول تراکم بنزآلدئید و اسید بورونیک، یعنی 1،4-فنیلن بیسبورونیک اسید را سنتز کردیم. این روش ساده و واضح است، کار با آن آسان است و اثر آن خوب است و می توان محصولی تمیز و خالص به دست آورد. قابلیت عملی و کاربرد خاصی دارد.

4. سنتز واکنش اسید o-aminophenylboronic و اسید تیوسولفوریک:

اسید آنترانیلیک و اسید تیوسولفوریک تحت کاتالیز مس واکنش می دهند و 1،4-فنیلن بیسبورونیک اسید تولید می کنند. واکنش معمولا زمانی انجام می شود که نسبت مولی واکنش دهنده ها 1:1 باشد و از بنزن به عنوان حلال استفاده می شود. معادله واکنش جزئی به صورت زیر است:

C6H4(NH2)B(OH)2C6H4 به اضافه مس به علاوه 1/2 (S2O6){10}} → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 به اضافه CuSO4 به اضافه 1/2(S2O6){22}}

مراحل اساسی:

1. سنتز O-diborobenzoic اسید:

اسید بنزوئیک، اسید بوریک و اسید سولفوریک را به محفظه واکنش اضافه کنید، مخلوط کنید و هم بزنید و حرارت دهید تا واکنش کامل شود. مخلوط واکنش سرد می شود و آب اضافه می شود و محصول طبیعی شده و سپس خشک می شود تا اسید O-diboronic بدست آید.

2. معرفی گروه های آمینه:

اسید o-diborobenzoic و آب آمونیاک را با هم به مخلوط واکنش اضافه کنید، مخلوط کنید و هم بزنید و حرارت دهید تا O-diborobenzoic اسید با گروه های آمینه بدست آید.

3. آماده سازی واکنش:

زوئیتریون های o-diborobenzwiric acid را با گروه های آمینه و اسید تیوسولفوریک مخلوط و هم بزنید، حرارت دهید و واکنش دهید تا محصول مورد نظر 1،4-Phenylenebisboronic acid o-aminophenylboronic acid و اسید تیوسولفوریک به دست آید.

موارد فوق ایده اولیه و مراحل روش سنتز واکنش است و جزئیات شرایط آزمایشی خاص و تکنیک های آزمایشی را می توان به ادبیات مربوطه مراجعه کرد.

به طور خلاصه، روش های مصنوعی بسیاری برای 1،4-فنیلن بیسبورونیک اسید وجود دارد و روش مناسبی را می توان با توجه به نیازهای مختلف انتخاب کرد. در میان آنها، سه روش اول از اسید بوریک به عنوان ماده خام استفاده می کنند که ساده و آسان به دست می آید، اما به طور کلی به زمان و شرایط واکنش طولانی تری نیاز دارد. روش چهارم به یک کاتالیزور مس نیاز دارد و از اسید تیوسولفوریک به عنوان ماده اولیه مهم استفاده می کند، اما واکنش به هوا حساس است و به مهارت های تجربی ماهر نیاز دارد.