1,4-fenylenbisboronová kyselinaje sloučenina organického bóru, která se často používá jako ligand, katalyzátor a meziprodukt v organické syntéze. Následuje několik běžných syntetických metod:
1. Reakční syntéza katecholu a kyseliny borité:
Katechol a kyselina boritá vytvářejí 1,4-fenylenbisboronovou kyselinu prostřednictvím substituční reakce za alkalických podmínek. Reakce se obvykle provádí, když je molární poměr reaktantů 2:3, a za použití bazických podmínek, jako je hydroxid sodný, uhličitan sodný nebo triethylamin. Rovnice parciální reakce je následující:
2C6H4(ACH)2plus 3h3BO3plus 6NaOH → C6H4(ACH)2B(OH)2C6H4plus 6Na2BO3plus 9H2O
1,4-Kyselina fenylenbisboronová je organická molekula obsahující dvě skupiny kyseliny boronové, kterou lze použít k syntéze organických molekul obsahujících benzenové kruhy. Obvykle lze 1,4-fenylenbisboronovou kyselinu syntetizovat reakcí katecholu a kyseliny borité.
Kroky reakce:
1.1. Nejprve promíchejte a promíchejte kyselinu boritou tetrahydroboritanový oxid (B2O3•H2O) a katechol a přidejte vhodné množství uhličitanu sodného (Na2CO3) upravit hodnotu pH reakce;
1.2. Do směsi přidejte chlorid palladnatý (PdCl2) a ve vodě rozpustný fosfinový ligand. Běžně používaným fosfinovým ligandem je trifenylfosfin (PPh3nebo tri(p-toluensulfonyl)fosfin (PTSA). Po přidání těchto katalyzátorů do směsi může být podpořena kondenzační reakce katecholu a kyseliny borité a může být snížena aktivační energie reakce;
1.3. Reakční směs je třeba provádět při vhodné teplotě, obvykle mezi 60 °C a 80 °C, a reakční doba je 4 hodiny až 12 hodin. Reakční proces se někdy provádí v inertní atmosféře;
1.4. Po reakci se reakční produkt zpracuje se zředěnou kyselinou, aby se vysrážela 1,4-fenylenbisboronová kyselina. Reakční produkt také potřebuje být filtrován a sušen, aby se získal krystalický produkt;
Závěrem lze říci, že reakce katecholu a kyseliny borité za účelem syntézy 1,4-kyseliny fenylenbisborité zahrnuje přidání katecholu a kyseliny borité do směsi katalyzátoru, úpravu hodnoty pH a provedení kondenzační reakce při vhodné teplotě po ukončení reakce. Po dokončení se zředěná kyselina použije ke zpracování, filtraci a sušení se získá krystalický produkt.
2. Reakční syntéza arylazobenzenu a kyseliny borité:
Arylazobenzen reaguje s dusitanem sodným za vzniku aryldiazoniové sloučeniny a dále reaguje s kyselinou boritou za alkalických podmínek za získání 1,4-fenylenbisboronové kyseliny. Způsob používá alkalické médium, jako je uhličitan sodný, hydroxid sodný nebo triethylamin, a obvykle se provádí, když je molární poměr reaktantů 1:2. Rovnice parciální reakce je následující:
C6H4(N2)2plus 2h3BO3plus 2NaOH → C6H4(N2)B(OH)2C6H4plus 2NaNO2plus 2h2O
Kroky syntézy jsou následující:
Krok 1: Syntéza fenylazobenzenu:
Fenylazobenzen lze připravit azokondenzační reakcí. Nejprve se nitrosovaný anilin připraví rozpuštěním anilinu v kyselině HCl a reakcí s dusitanem sodným. Dále se nitrosovaný anilin převede na meziprodukt azobenzenu a fenylazobenzenový produkt se získá redukční reakcí.
Krok 2: Reakce kyseliny borité a fenylazobenzenu:
Do reakční nádoby přidejte kyselinu boritou a fenylazobenzen, promíchejte a pomalu zahřívejte na asi 80 stupňů a pokračujte v zahřívání, dokud reakce není dokončena poté, co reaktanty zcela zreagovaly. Po skončení reakce se ochlazením a filtrací získá 1,4-fenylenbisboronová kyselina. Hlavním mechanismem reakce je, že kyselina boritá reaguje s fenylazobenzenem za vzniku meziproduktu a poté meziprodukt podstoupí přenos a eliminaci za vzniku 1,4-fenylenbisboronové kyseliny.
Výhodou této reakce je mírné reakční podmínky, je vhodná pro syntézu ve velkém měřítku a lze ji použít k syntéze dalších organických sloučenin bóru.
3. Reakční syntéza benzaldehydu a kyseliny borité:
Benzaldehyd a kyselina boronová generují 1,4-fenylenbisboronovou kyselinu prostřednictvím kroku délky methoxylace za bazických podmínek. Reakce využívá zásadité prostředí, jako je uhličitan sodný, hydroxid sodný nebo triethylamin, a obvykle se provádí, když je molární poměr reaktantů 1:2. Rovnice parciální reakce je následující:
C6H5CHO plus 2H3BO3 plus 2NaOH → C6H4(BOMe)2C6H4 plus 2NaHCO3 plus 3H2O
C6H4(BOMe)2C6H4 plus HCl → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 plus 2MeOH
Experimentální kroky:
Krok 1: Syntéza benzaldehydu a bezvodého dimethylsulfinamidového komplexu:
Elektrostaticky vysušený bezvodý dimethylsulfinamid (5,97 g) byl přidán k benzaldehydu (5,{3}} g) a byl přidán katalyzátor hydroxid sodný (0,73 g). Reakce byla poháněna dusíkem a zahřívána k varu. Po 25 minutách reakce se zfiltruje a filtrát se promyje absolutním ethanolem a poté se suší, čímž se získá komplex benzaldehydu a bezvodého dimethylsulfinamidu.
Krok 2: kondenzační reakce mezi syntetickým benzaldehydem a kyselinou boritou:
Benzaldehyd a kyselina boritá byly přidány do methylenchloridu obsahujícího malé množství hydroxidu sodného v molárním poměru 1:1. Po promíchání a promíchání skleněnou tyčinkou se zahřeje na 80 stupňů ve vodní lázni s konstantní teplotou, aby reagovala po dobu 6 hodin. Po reakci se promyje vodou a poté se roztok koncentruje na rotační odparce. Současně byl přidán chloroform (50 ml) k rozpuštění roztoku a byl přidán nasycený roztok chloridu sodného a chloroform byl odstraněn na rotační odparce. Tímto způsobem získáme 1,4-fenylenbisboronovou kyselinu, kterou potřebujeme.
Krok 3: Separace chloroformového extraktu:
Produkt byl extrahován z reakčního roztoku chloroformem, poté zfiltrován a převeden přes vodu a filtrát byl extrahován isopentanem. Dva extrakty byly spojeny a odpařeny na rotační odparce za získání pevného produktu.
Krok 4: Purifikace a charakterizace produktu:
Výsledná vysrážená pevná látka byla promyta methanolem, namočena ve vodě, dokud pH nedosáhlo 6-7, poté odstředěna a vysušena. Nakonec byl čistý produkt 1,4-fenylenbisboronová kyselina získán rotační těkavou destilací oleje. Hmotnostní spektrometrií produktu pomocí UV-Vis spektrofotometru lze získat jeho chemické vlastnosti, jako je molekulová hmotnost, molekulární struktura atd.
na závěr:
Prostřednictvím výše uvedených kroků jsme úspěšně syntetizovali kondenzační produkt benzaldehydu a kyseliny borité, konkrétně 1,4-fenylenbisboronovou kyselinu. Tato metoda je jednoduchá a jasná, snadno se ovládá a efekt je dobrý a lze získat čistý a čistý produkt. Má určitou praktičnost a perspektivu aplikace.
4. Reakční syntéza kyseliny o-aminofenylboronové a kyseliny thiosírové:
Kyselina anthranilová a kyselina thiosírová reagují za katalýzy mědí za vzniku 1,4-fenylenbisboronové kyseliny. Reakce se obvykle provádí, když je molární poměr reaktantů 1:1, za použití benzenu jako rozpouštědla. Rovnice parciální reakce je následující:
C6H4(NH2)B(OH)2C6H4 plus Cu plus 1/2 (S2O6)2- → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 plus CuSO4 plus 1/2(S2O6)2-
Základní kroky:
1. Syntéza kyseliny o-diborobenzoové:
Do reakční komory přidejte kyselinu benzoovou, kyselinu boritou a kyselinu sírovou, promíchejte a míchejte a zahřívejte, dokud není reakce dokončena. Reakční směs se ochladí a přidá se voda a produkt se naturuje a poté suší, aby se získala kyselina o-diboronová.
2. Zavedení aminoskupin:
Do reakční směsi se společně přidá kyselina o-diborobenzoová a čpavková voda, promíchá se a míchá a zahřívá, aby se získala kyselina o-diborobenzoová s aminoskupinami.
3. Příprava reakce:
Smíchejte a promíchejte amfoterní ionty o-diborobenzwirové kyseliny s aminoskupinami a kyselinou thiosírovou, zahřejte a nechejte reagovat za získání cílového produktu 1,4-fenylenbisboronové kyseliny, o-aminofenylboronové kyseliny a thiosírové kyseliny.
Výše uvedené je základní myšlenkou a kroky způsobu reakční syntézy a podrobnosti o specifických experimentálních podmínkách a experimentálních technikách lze nalézt v příslušné literatuře.
Stručně řečeno, existuje mnoho syntetických metod pro 1,4-fenylenbisboronovou kyselinu a vhodnou metodu lze vybrat podle různých potřeb. Mezi nimi první tři metody používají jako surovinu kyselinu boritou, která je jednoduchá a snadno se získává, ale obecně vyžaduje delší reakční doby a podmínky. Čtvrtá metoda vyžaduje měděný katalyzátor a jako důležitou surovinu používá kyselinu thiosírovou, ale reakce je citlivá na vzduch a vyžaduje zkušené experimentální dovednosti.