1,4-Fenylenbisboronsyraär en organoboronförening, som ofta används som ligand, katalysator och intermediär i organisk syntes. Följande är flera vanliga syntetiska metoder:
1. Reaktionssyntes av katekol och borsyra:
Katekol och borsyra genererar 1,4-Fenylenbisboronsyra genom substitutionsreaktion under alkaliska förhållanden. Reaktionen utförs vanligtvis när molförhållandet av reaktanter är 2:3, och med användning av basiska betingelser såsom natriumhydroxid, natriumkarbonat eller trietylamin. Den partiella reaktionsekvationen är som följer:
2C6H4(ÅH)2plus 3H3BO3plus 6NaOH → C6H4(ÅH)2B(OH)2C6H4plus 6Na2BO3plus 9H2O
1,4-Fenylenbisboronsyra är en organisk molekyl som innehåller två boronsyragrupper, som kan användas för att syntetisera organiska molekyler som innehåller bensenringar. Vanligtvis kan 1,4-Fenylenbisboronsyra syntetiseras genom att reagera katekol och borsyra.
Reaktionssteg:
1.1. Blanda först och rör om borsyratetrahydrobordioxid (B2O3•H2O) och katekol, och tillsätt en lämplig mängd natriumkarbonat (Na2CO3) för att justera reaktionens pH-värde;
1.2. Tillsätt palladiumklorid (PdCl220 löslig fosfinligand. Den vanligaste fosfinliganden är trifenylfosfin (PPh3) eller tri(p-toluensulfonyl)fosfin (PTSA). Efter tillsats av dessa katalysatorer i blandningen kan kondensationsreaktionen av katekol och borsyra främjas, och reaktionens aktiveringsenergi kan reduceras;
1.3. Reaktionsblandningen måste utföras vid en lämplig temperatur, vanligtvis mellan 60 grader och 80 grader, och reaktionstiden är 4 timmar till 12 timmar. Reaktionsprocessen utförs ibland under en inert atmosfär;
1.4. Efter reaktionen behandlas reaktionsprodukten med utspädd syra för att fälla ut 1,4-Fenylenbisboronsyra. Reaktionsprodukten behöver också filtreras och torkas för att erhålla en kristalliserad produkt;
Sammanfattningsvis inkluderar reaktionen av katekol och borsyra för att syntetisera 1,4-Fenylenbisboronsyra att tillsätta katekol och borsyra till katalysatorblandningen, justera pH-värdet och utföra kondensationsreaktionen vid en lämplig temperatur, efter att reaktionen är avslutad, används utspädd syra för att upparbeta, filtrera och torka den kristallina produkten.
2. Reaktionssyntes av arylazobensen och borsyra:
Arylazobensen reagerar med natriumnitrit för att generera en aryldiazoniumförening och reagerar vidare med borsyra under alkaliska förhållanden för att erhålla 1,4-Fenylenbisboronsyra. Metoden använder ett alkaliskt medium såsom natriumkarbonat, natriumhydroxid eller trietylamin, och utförs vanligtvis när molförhållandet mellan reaktanterna är 1:2. Den partiella reaktionsekvationen är som följer:
C6H4(N2)2plus 2H3BO3plus 2 NaOH → C6H4(N2)B(OH)2C6H4plus 2 NaNO2plus 2H2O
Syntesstegen är som följer:
Steg 1: Syntes av fenylazobensen:
Fenylazobensen kan framställas genom azokopplingsreaktion. Först framställs nitroserad anilin genom att lösa anilin i HCl-syra och reagera med natriumnitrit. Därefter omvandlas den nitroserade anilinen till en mellanprodukt av azobensen, och fenylazobensenprodukten erhålls genom en reduktionsreaktion.
Steg 2: Reaktion av borsyra och fenylazobensen:
Tillsätt borsyra och fenylazobensen i reaktionskärlet, blanda och värm långsamt till ca 80 grader och fortsätt värmningen tills reaktionen är fullbordad efter att reaktanterna har reagerat fullständigt. Efter att reaktionen är över erhålls 1,4-Fenylenbisboronsyra genom kylning och filtrering. Huvudmekanismen för reaktionen är att borsyra reagerar med fenylazobensen för att generera en intermediär, och sedan genomgår mellanprodukten överföring och eliminering för att generera 1,4-Fenylenbisboronsyra.
Fördelen med denna reaktion är att reaktionsbetingelserna är milda, den är lämplig för storskalig syntes och den kan användas för att syntetisera andra organoboronföreningar.
3. Reaktionssyntes av bensaldehyd och borsyra:
Bensaldehyd och boronsyra genererar 1,4-Fenylenbisboronsyra via metoxyleringslängdsteget under basiska förhållanden. Reaktionen använder ett basiskt medium såsom natriumkarbonat, natriumhydroxid eller trietylamin, och utförs vanligtvis när molförhållandet mellan reaktanterna är 1:2. Den partiella reaktionsekvationen är som följer:
C6H5CHO plus 2H3BO3 plus 2NaOH → C6H4(BOMe)2C6H4 plus 2NaHCO3 plus 3H2O
C6H4(BOMe)2C6H4 plus HCl → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 plus 2MeOH
Experimentella steg:
Steg 1: Syntes av bensaldehyd och vattenfritt dimetylsulfinamidkomplex:
Elektrostatiskt torkad vattenfri dimetylsulfinamid (5,97 g) sattes till bensaldehyd (5,0 g) och katalysatorn natriumhydroxid (0,73 g) tillsattes. Reaktionen drevs fram med kväve och upphettades till kokning. Efter att ha reagerat i 25 minuter filtrerades det och filtratet tvättades med absolut etanol och torkades sedan för att erhålla ett komplex av bensaldehyd och vattenfri dimetylsulfinamid.
Steg 2: kondensationsreaktionen mellan syntetisk bensaldehyd och borsyra:
Bensaldehyd och borsyra sattes till metylenklorid innehållande en liten mängd natriumhydroxid i ett molförhållande av 1:1. Efter omrörning och blandning med en glasstav, värm till 80 grader i ett vattenbad med konstant temperatur för att reagera i 6 timmar. Efter reaktionen, tvätta med vatten och koncentrera sedan lösningen med en rotationsindunstare. Samtidigt tillsattes kloroform (50 ml) för att lösa lösningen och mättad natriumkloridlösning tillsattes, och kloroformen avlägsnades med en rotationsindunstare. På så sätt får vi den 1,4-Fenylenbisboronsyra vi behöver.
Steg 3: Separation av kloroformextrakt:
Produkten extraherades från reaktionslösningen med kloroform, filtrerades sedan och fick passera genom vatten, och filtratet extraherades med isopentan. De två extrakten kombinerades och indunstades i en rotationsindunstare för att erhålla en fast produkt.
Steg 4: Rening och karakterisering av produkten:
Den resulterande utfällda fasta substansen tvättades med metanol, blötlades i vatten tills pH nådde 6-7, centrifugerades sedan och dränerades. Slutligen erhölls den rena produkten 1,4-Fenylenbisboronsyra genom roterande flyktig destillationsolja. Masspektrometrianalys av produkten med UV-Vis spektrofotometer kan erhålla dess kemiska egenskaper, såsom molekylvikt, molekylstruktur etc.
Sammanfattningsvis:
Genom stegen ovan har vi framgångsrikt syntetiserat kondensationsprodukten av bensaldehyd och boronsyra, nämligen 1,4-Fenylenbisboronsyra. Denna metod är enkel och tydlig, lätt att använda, och effekten är god och en ren och ren produkt kan erhållas. Det har en viss genomförbarhet och tillämpningsmöjligheter.
4. Reaktionssyntes av o-aminofenylboronsyra och tiosvavelsyra:
Antranilsyra och tiosvavelsyra reagerar under kopparkatalys för att generera 1,4-Fenylenbisboronsyra. Reaktionen utförs vanligtvis när molförhållandet av reaktanter är 1:1, med användning av bensen som lösningsmedel. Den partiella reaktionsekvationen är som följer:
C6H4(NH2)B(OH)2C6H4 plus Cu plus 1/2 (S2O6)2- → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 plus CuSO4 plus 1/2(S2O6)2-
De grundläggande stegen:
1. Syntes av o-diborobensoesyra:
Tillsätt bensoesyra, borsyra och svavelsyra till reaktionskammaren, blanda och rör om och värm tills reaktionen är fullbordad. Reaktionsblandningen kyls och vatten tillsätts, och produkten naturgas och torkas sedan för att erhålla o-diboronsyra.
2. Introduktion av aminogrupper:
Tillsätt o-diborbensoesyra och ammoniakvatten till reaktionsblandningen tillsammans, blanda och rör om och värm för att erhålla o-diborobensoesyra med aminogrupper.
3. Reaktionsberedning:
Blanda och rör om o-diborobenswirinsyrazwitterjoner med aminogrupper och tiosvavelsyra, värm upp och reagera för att erhålla målprodukten 1,4-Fenylenbisboronsyra o-aminofenylboronsyra och tiosvavelsyra.
Ovanstående är den grundläggande idén och stegen för reaktionssyntesmetoden, och detaljerna i de specifika experimentella förhållandena och experimentella teknikerna kan hänvisas till relevant litteratur.
Sammanfattningsvis finns det många syntetiska metoder för 1,4-Fenylenbisboronsyra, och en lämplig metod kan väljas efter olika behov. Bland dem använder de tre första metoderna borsyra som råmaterial, vilket är enkelt och lätt att få fram, men kräver generellt längre reaktionstider och betingelser. Den fjärde metoden kräver en kopparkatalysator och använder tiosvavelsyra som en viktig råvara, men reaktionen är luftkänslig och kräver skickliga experimentella färdigheter.