Синтез, химические свойства и катализ комплексами Rh(I) с фосфорилированными новолачными смолами и их компонентами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Жданов, Алексей Анатольевич

• Жданов, Алексей Анатольевич
• кандидат химических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат химических наук Жданов, Алексей Анатольевич

1. Введение.

2. Синтез и лигандирующие свойства бисфосфор(Ш)илированных олигоядерных ареновых систем. (литературный обзор).

2.1. Введение.

2.2. Дифосфины.

2.3. Эфиры и амиды кислот трехвалентного фосфора.

2.3.1. Производные бифенила.

2.3.2. Производные дифенилалканов.

2.3.3. Производные ди-а-нафтола.

2.3.4. Производные со смешанными фосфорными функциями.

2.3.5. Производные динафтилалканов.

3. Синтез и изучение химических свойств фосфорилированных олиго- и полиметиленфенолов (обсуждение результатов).

3.1. Получение индивидуальных олигометиленфенолов с п=2-4.

3.2. Фосфорилирование диола (2,2'-дигидрокси-5,5'-диметил

-1,1' -дифенилметана).

3.3. Фосфорилирование триола (4-метил-бис(2-гидрокси-5-метил

-бензил)фенола).

3.4. Фосфорилирование тетраола (3,3'-бис(2-гидрокси-5-метил

-бензил)-2,2'-дигидрокси-5,5'-диметилдифенилметана).

3.5. Фосфорилирование новолачных смол.

3.5.1. Исходные смолы.

3.5.2. Фосфорилирование смол амидами фосфористой кислоты.

3.6. Комплексообразование фосфор(Ш)-модифицированных олигометиленфенолов с ацетилацетонатдикарбонилом родия (I).

3.6.1. Комплексообразование фосфор(Ш)-производных диола с ацетилацетонатдикарбонилом родия (I).

3.6.2. Комплексообразование фосфор(Ш)-производных триола с ацетилацетонатдикарбонилом родия (I).

3.6.3. Комплексообразование бициклофосфит-0,0'-диметилентри-я-крезола с ацетолацетонатдикарбонилом родия (I).

3.6.4. Комплексообразование фосфор(Ш)-производныхтетраола с ацетилацетонатдикарбонилом родия (I).

3.6.5. Комплексообразование фосфор(Ш)-производных новолачной смолы с ацетилацетонатдикарбонил родием (I).

3.7. Изучение каталитической активности полученных комплексов.

3.7.1. Гидрирование стирола.

3.7.2. Гидроформилирование бутенов-2 на комплексах родия с бициклокрезилфосфитом (БЦКФ).

4. Экспериментальная часть.

5. Выводы.

6. Литература.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез, химические свойства и катализ комплексами Rh(I) с фосфорилированными новолачными смолами и их компонентами»

В последние годы начаты исследования, посвященные синтезу новых типов цикло- и олигоциклофосфитов, превращениям этих соединений и создания на их основе металлокомплексных катализаторов. При этом было установлено, что химическая природа таких фосфитов может определять каталитические особенности этих металлокомплексов.

К сожалению, круг исследованных олигоциклофосфитов остается еще очень узким. С учетом сказанного представляется актуальным начать исследование таких систем с использованием в качестве исходных соединений веществ ранее не являвшихся традиционными объектами органического синтеза. К таковым можно отнести ди-, три-, и тетраатомные метиленфенолы, а также соответствующие технические композиции, получившие название - новолачные смолы.

В качестве комплексообразователя, при создании металлокомплексов, представляют наибольший интерес соединения родия (I), особенно ацетилаце-тонатоДикарбонил родий (I). Известно большое число катализаторов на его основе, хорошо зарекомендовавших себя в различных каталитических процессах. Необходимо отметить, что изотопный состав родия позволяет эффективно привлекать, при изучении его производных, спектроскопию ЯМР.

Сказанное выше позволяет считать исследование целенаправленного фосфорилирования олигометиленфенолов, химическое изучение полученных комплексов, в том числе в аспекте катализа, актуальной задачей. Для её решения были поставлены цели:

- разработать методы направленного фосфорилирования и циклофосфорилирования олигометиленфенолов.

- изучить химические особенности олигофосфитов.

- выяснить возможности получения в этом ряду новых каркасных систем - бициклических фосфитов.

- синтезировать комплексы на основе полученных фосфорсодержащих соединений с ацетилацетонатодикарбонил родием(1).

- исследовать эффективность полученных родиевых комплексов в реакциях гидрирования и гидроформилирования олефинов.

Диссертация написана традиционно и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов, приложения и списка литературы. Литературный обзор посвящен относительно мало изученным соединениям бисфосфорилированным аренам различных структурных типов. В нем рассмотрены вопросы их синтеза и важнейших химических свойств (комплексообразование). В основном разделе обсуждаются собственные результаты, полученные в работе при изучении фосфорилирования и циклофосфорилирования олигометиленфенолов, а также особенностей их взаимодействия с ацетилацетонатодикарбонил родием (I). Данные по использованию полученных катализаторов в процессах гидрирования стирола и гидроформилирования бутена-2. В экспериментальной части приводятся методики получе

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Жданов, Алексей Анатольевич

5. Выводы.

1. Получены три- и тетрафосфиты фосфоринанового ряда - представители нового класса олигофосфитов.

2. Разработан метод синтеза бициклофосфито-0,0'-диметилентри-и-крезола -первого представителя нового класса бициклических фосфитов, содержащий во второй координационной сфере фосфора sp -атомы углерода.

3. На основе результатов исследований реакционной способности компонентов новолачной смолы, осуществлён целенаправленный синтез фосфорсодержащего новолака, имеющего в своём составе: ациклические, моноциклические, бициклические фосфофрагменты.

4. Установлено, что фосфорилированный новолак и его индивидуальные компоненты организуют с ацетилацетонатодикарбонил родием (I) моно- и ди-замещённые комплексы.

5. Показано, что родиевые комплексы с фосфорилированным новолаком и его фосфобициклическим компонентом, в гидрировании стирола, превосходят по активности и стабильности родиевые катализаторы, содержащие хорошо известные лиганды, такие как: трифенилфосфин, трифенилфосфит.

6. Показано, что с увеличением молекулярной массы исходного олигомети-ленфенола увеличивается стабильность соответствующего катализатора в реакции гидрирования стирола.

7. Найдено, что родиевый катализатор с фосфобициклическим компонентом новолачной смолы, в гидроформилировании бутенов-2, превосходит по эффективности системы родия, модифицированные трифенилфосфитом и эт-риолфосфитом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Жданов, Алексей Анатольевич, 1999 год

1. Alien D.W., Millarl.T. //J.Chem.Soc. С. 1967. P. 1869-1875.

2. Costa Th., Schmidbaur H. // Chem.Ber. 1982. Vol. 115. P. 1367-1373.

3. UeharaA., BailarJ.C. //J.Organometal.Chem. 1982. Vol. 239. P. 1-10.

4. Murata M., Morimoto T., Achiwa K. // Synlett. 1991. P. 827-829.

5. Miyamoto Т.К., Matsuura Y., Okudi K., Ichida H., Sasaki Y. // J. Organometal.Chem. 1989. Vol. 373. P. 8-12.

6. UeharaA., BailarJ.C. //J.Organometal.Chem. 1982. Vol. 239. P. 11-15.

7. Пат. 04. 210. 696. Япония // С. A. 1993 Vol. 118. № 169331 z.

8. Casey C.P., Whiteker G.T., Melville M.G., Petrovich L.W. Gamey J.A., Rowell J.D. //J.Am.Chem.Soc. 1992. Vol. 114. P. 5535-5543.

9. Tunney S.E., StilleJ.K. //J.Org.Chem. 1987. Vol. 52. P. 748-753.

10. Noyori R. // Tetrahedron. 1994. Vol. 50. P. 4259-4292.

11. Miyashita A., Yasuda A., Takaya H., Toriumi K., Ito T., Souchi T., Noyori R. //J.Aro.Chem.Soc. 1980. Vol. 102. P. 7932-7934.

12. Zhang X., Mashima K., Koyano K., Sayo N., Kumobayashi H., Takaya H. // Tetrahedron Lett. 1991. Vol. 32. P. 7283-7286.

13. Takaya H., Mashima K., Koyano K., Yagi M., Kumobayashi H., Taketomi T., Akutagawa S., Noyori R. // J.Org.Chem. 1986. Vol. 51. P. 629-635.

14. Trost В., Murphy D. // OrganometaUics.1985. Vol. 4. P. 1143-1145.

15. Chaloner P.A. Handbook of coordination catalisis in organic chemistry. London 2986. 1002p.

16. NoyoriR. //Chem.Soc.Rev. 1989. Vol. 19. P. 187-208.

17. Future Opportunities in Catalytic and Separation Technology. Amsterdam -Oxford -New-York Tokyo. 1990. P. 322-339.

18. Noyori R., Takaya H. // Ace. Chem. Res. 1990. Vol. 23. P. 345-350.

19. Knierzinger A., Schonholzer P. //Helv.chira.acta. 1992. Vol. 75. P. 1211-1220.

20. Johnson D.K., Rukachaisirikul T., Sun Y., Taylor N.J., Canty A.J. // Inorg.Chem. 1993. Vol. 32. P. 5544-5552.

21. Hillebrand S., Bruckmann J., Kruger C„ Hacnel M.W. //-Tetrahedron Lett. 1995. Vol. 36. P. 75-78.

22. Kitamura M., Ohkuma T., Takaya H., Noyori R. // Tetrahedron Lett. 1988. Vol. 29. P. 1555-1556.

23. Ashty M.T., HalpemJ. //J.Am.Chem.Soc. 1991. Vol. 113. P. 589-594.

24. Ohta T., Miyake T., Takaya H. // J.Chem.Soc., Chem.Commun. 1992. P. 1725-1726.

25. Kitamura M., Tokunara M., Noyori R. // J.Org.Chem. 1992. Vol. 57. P. 4053-4054.

26. Kitamura M.,Tokunaga M., Noyori R. // J.Am.Chem.Soc. 1993. Vol. 115. P. 144-152.

27. Genet J.P., Pinel C., Ratovelomanana-Vidal V. // Tetrahedron Asymmetry.1994. Vol. 5. P. 665-674.

28. Ohta T., Miyake T., Seido N., Kumobayashi M., Takaya H. // J/Org.Chem.1995. Vol. 60. P. 357-363.

29. Genet J.-P., Ratovelomanana-Vidal V. // Tetrahedron Lett. 1995. Vol. 36. P. 4801.

30. Ohkuma T., Ooka H., Hashiguchi S., Ikariya T., Noyori R. // J.Am.Chem.Soc. 1995. Vol.117. P. 2675-2676.

31. Mashima K., Matsumura Y., Kusano H.-H., Kumobayashi H., Takaya H. // J.Chem.Soc.,Chem.Commun. 1991. P. 609-610.

32. Ikariya T., Ishii J., Kawano H., Arai T., Saburi M., Yoshikawa S. // J.Chem.Soc., Chem.Commun. 1985. P. 922-924.

33. Kitamura M., Ohkuma T., Tokunaga M., Noyori R. //Tetrahedron Asymmetry. 1990. Vol. l.P. 1-4.

34. Ohta T., Miyake T., Seido N., Kumobayashi H., Akutagawa S., Takaya H. // Tetrahedron Lett. 1992. Vol. 33. P. 635-638.

35. Пат.//C.A. 1993 Vol. 118. №101933 s.

36. Пат. Япония // C.A. 1993 Vol. 118. № 124398 k.

37. Пат. II СЛ. 1993 Vol. 118. № 147783 w.

38. Zhang X., Taketomi T., Yoshizumi T., Kumobayashi H., Akutagawa S., Mashima К., Takaya H. //J.Am.Chem.Soc. 1993. Vol. 115. P. 3318-3319.

39. Sablong R., Sosbom J.A. // Tetrahedron Asymmetry. 1996. Vol. 7. P. 3059-3062.

40. Hodgson M., Parker D., Taylor R.J., Ferguson G. // Organometallics. 1988.1. Vol. 7. P. 1761-1766.

41. Genet J.P., Ferroud D., Jude S., Montes J.R. // tetrahedron Lett. 1986. Vol. 27. P. 4573-4576.

42. Miyashita A., Yasuda A., Toriumi K., Ito T., Souchi T., Noyori R. // J. Chem.Soc. 1980. Vol. 102. P. 7932-7934.

43. Пат. // C.A. 1993 Vol.118. № 147783 w.

44. Пат. PCT. Int. Appl. Wo 92 15.400 // C.A. 1993 Vol. 119"' № 24971 lj.

45. Cheong Chang I.N., Osbom J.A. // J.Am.Chem.Soc. 1990. Vol. 112. P. 9400-9401.

46. Yamaguchi M., Shima T., Yamagushi T., Mida M. // Tetrahedron Lett. 1990. Vol. 31. P. 5049.

47. Tani K., Yamagata T., Tatsumo Y., Yamagata J., Tomita K.-L, Akutagawa S., Kumobayashi H., Otsuka S. //Angew.Chem., Int.Ed. 1985. Vol. 24. P. 217-219.

48. Inoue S.-L, Osada M., Koyano К., Takaya H., Noyori R. // Chem. Lett. 1985. P. 1007-1008.

49. Alcock N.W., Brown J.M., Perez-Torrente J.J. // Tetrahedron Lett. 1992. Vol. 33. P. 389-392.

50. Kollar L., SandorP., SzalonteaG. //J.Molec.Catal. 1991. Vol. 67. P. 191-198.

51. Пат. США // C.A. 1993 Vol.119. № 116964 x.

52. StangP.J., Olenyuk В., ArifA.M. // Organometallics. 1995. Vol. 14. P. 5281-5289.

53. StangP.J., Olenyuk В. //Angew.Chera., Int.Ed. 1996. Vol. 35. P. 732-736.

54. Uehara A., Kubota Т., Tsuchiya R. // Chem.Lett. 1983. P. 441-444.

55. Pastor S.D., Hyun J.L., Odorizo P.A., Rodebaugh R.K. // J.Am.Chem.Soc. 1988. Vol. 110. P. 6547-6555.

56. Pastor S.D., Togni A. // Inorg. Chim. Acta. 1989. Vol. 159. P. 3-6.

57. Pastor S.D., Rodebaugh R.K., Odoriso P., Pugin В., Rihs G., Togni A. // Helv.Chim.Acta. 1991. Vol. 74. P. 1175-1193.

58. Pastor S.D., Shum S.P., Rodebaugh R.K., Debellis A.D., Clarke F.H. // Helv.chim.acta. 1993. Vol. 76. P. 901-914.

59. Baker M.J., Harrison K.N., Orpen A.G., Pringle P.G., Shaw G. // J.Chem.Soc., Chem.Commun.1991. P. 901-914.

60. Пат. 214622 Евр.// C.A. 1987. Vol. 107. № 25126 к

61. Пат. 213639 Евр. // C.A. 1987. Vol. 107. № 7392 г.

62. Baker M.J., Pringle P.G.// J.Chem.Soc., Chem.Commun. 1991. P. 1292-1293.

63. Sakai N., Nozaki K., Mashima K., Takaya H. // Tetrahedron Asymmetry. 1992. Vol. 3. P. 583-586.

64. Дисс. на соискание уч. степ, кандид. химич. наук Т.А. Баталова 1997. МПГУ.

65. Miyano S., Nawa М., Hashimoto Н. //Chem.Lett. 1980. P. 729-730.

66. Grubbs R.H., DeVries R.A. // Tetrahedron Lett. 1977. P. 1879-1880.

67. Sakay N., Mano S., Nozaki K„ Takaya H. // J.Am.Chem.Soc. 1993. Vol. 115. P. 7033-7034.

68. Sakay N., Nozaki K., Takaya H. //J.Chem.Soc., Chem.Commun. 1994. P. 395-396.

69. Baker M.J., Pringle P.O. //J.Chem.Soc., Chem.Commun. 1993. P. 314-316.

70. Gladiati S.G., Bayon G.C., Claver C. // Tetrahedron Asymmetry. 1995. Vol. 6. P. 1453-1474.

71. Topics in sterochemistry. New York, -Г988. Vol. 18. P. 129-346.

72. Нифантъев Э.Е., Телешев A.T., Жданов A.A. Новый класс тетрафосфитов.// Докл. РАН. 1998, т. 363, №5 с. 649-652.

73. Ваншейдт A.A., Промышленность органической химии, 3, 385 (1937).

74. Нифантьев Э.Е., Расадкина E.H., Ронкова Е.В., Беккер

75. A.Р.,Магомедова Н.С., Бельский В.К. // ЖОХ. 1994. Т. 64. Вып.9. С. 1448-1454

76. Нифантьев Э.Е., Расадкина E.H., Бельский В.К., Сташ А.И. // Докл.РАН. 1995. Т. 341. С. 491-494.

77. Расадкина E.H., Магомедова Н.С. Бельский В.К., Нифантьев

78. Э.Е. //ЖОХ. 1995. Т. 65. Вып. 2. С. 214-222.78. "Пространственная структура фосфорсодержащихгетероциклов" И.А.Литвинов, О.Н.Катаева,

79. B.А.Наумов,Р.П.Аршинова, Изв. АН СССР, серия химич. 1987.1. C. 1985-1987. №9.

80. Аршинова Р.П., Данилова С.А., Арбузов Б.A., Phosphorus and Sulfur, 1987. 34. С. 1-12.

81. Аршинова Р.П., Данилова С.А., Арбузов Б.А., Phosphorus, Sulfur and Silikon, 1992. 68. С. 155-187

82. Нифантьев Э.Е., Телешев А.Т., Жданов A.A., Вельский В.К., Вебер Д., Хабихер В.Д. Бициклофосфиты 0,0'-диметилентри-п-крезолов первые представители новых хиральных полостных систем. // Докл. РАН. 1999. т. 366. №2 с. 202.

83. Habicher W.D., Bauer I., Scheim К., Rautenberg С., Loback А., K.Yamaguchi, Macromol. Symp. 1997, 115, 93-125.

84. Коротеев М.П., Сычев В.А., Конькова Т.В., Беккер А.Р., Магомедова Н.С., Бельский В.К., Нифантьев Э.Е. // ЖОХ. 1993. Т. 63. Вып. 3. С. 383-392.

85. Stromeier W., Hohmann S., Z.Naturforsch., 1970. 25b., S. 1309-1310.

86. Телешев A.T., Гришина Г.М., Борисенко A.A., Невский H.H., Нифантьев Э.Е. //ЖОХ. 1984. 54. С. 1710-1720.

87. Джеймс Б., Гомогенное гидрирование. М., Мир. 1976. С. 298.

88. Беренблюм A.C., Лахман Л.И.,Ронжин Л.К., Хидекель М.Л. Изв. АН СССР. Сер. Хим. 1973. С. 483.

89. Телешев А.Т., Кухарева Т.С., Рождественская И.Д.,

90. Жданов A.A. Синтез, фосфорилирование и комплексообразование компонентов новолачной смолы. Тезисы докладов Молодёжногосимпозиума по химии фосфорорганических соединений. "Петербургские встречи '97" Санкт-Петербург 2-4 июня 1997г. с.57.

91. Нифантьев Э.Е., Левитан Л.П. Авт. Свид. СССР 166693 (1964), Бюлл. Изобр. №23(1964).

92. Нифантьев Э.Е.,Левитан Л.П. ЖОХ, 35. 758. 1965.

93. Нифантьев Э.Е., Белавенцев М.А., Левитан Л.П. Высокомол. Соед. 7. 513. 1965.

94. Петров К.А., Нифантьев Э.Е., Высокомолек. Соед. 6. 242. 1962.

95. Петров К.А., Нифантьев Э.Е., Хорхояну Л.В., Вобликов В.Ф. Высокомолек. Соед. 5. 348 1963.

96. Федоров С.Г., Химическое модифицирование фенолфомальдегидных новолачных смол., дисс. на соискание уч. ст. к.х.н., М. 1965.

97. Тростянская Е.Б., Лосев И.П., Тевлина A.C., Успехи химии. 24. 69. 1955.

98. Тростянская Е.Б., Лосев И.П., Тевлина A.C. ЖАХ. 11. 578. 1956.

99. Fraser D.A., Hall R.W., Raum A.L.J., J.Appl.Chem., 7. 676. 1957.

100. Ваншейдт A.A., Итенберг А., Ерлыкова Т., Симонов Г., Пластмассы, 3., 17., 1934.

101. Нифантьев Э.Е., Левитан Л.П. Авт.свид.СССР 166693. 1964. Бюлл. №23. 1964.

102. Нифантьев Э.Е., Левитан Л.П., ЖОХ. 35. 758. 1965

103. Нифантьев Э.Е., Белавенцев М.А., Левитан Л.П. Высокомолек.1. Соед. 7. 513. 1965.

104. Петров К.А., Нифантьев Э.Е., Хорхояну JI.B., Вобликов В.Ф. Высокомолек. Соед. 5. 348. 1963.

105. Петров К.А., Нифантьев Э.Е., Высокомол. Соед. 6. 242. 1962.

106. Хомяков К.П., Вирник А.Д., Роговин З.А. Усп. Хим.,33. 1051. 1964.

107. Волкобер 3., Варга И.С. Высокомолек.соед., 5. 139. 1963.

108. Дисс. на соискание уч. степ, кандид. химич. наук А.В.Васильев 1996.

109. Завалишина А.И. Практикум по органической химии.

110. Nifantyev E.E.,Teleshev А.Т., Grishina G.M., Borisenko A.A. //Phosph.a. Sulfur. 1985. Vol. 24. P. 333-342.

111. Halpern J. Homogneneous Catalysis by Coordination Compounds. Adv. Chem. Ser., 1969. 70. №1. P. 1-24.

112. Strohmeier W. Fort. ehem. Forsch. 1972. 25. S. 71-104

113. Strohmeier W., Hohmann S. Z. Naturforsch. 1970. 25b. S. 1309-1310.

114. Strohmeier W., Rehder-Stirnweiss W., Fleischmann R. Z. Naturforsch. 1969. 24b. S. 1219-1221.

115. Strohmeier W., Rehder-Stirnweiss W. Z. Naturforsch. 1970. 25b. S. 549-550.

116. Nifantyev E.E., Teleshev A.T., Grichina G.M., Borisenko A.A. Phosph. a. Sulfur. 1985. 24. P. 333- 342.

117. Телешев А.Т., Гришина Г.М., Борисенко A.A., Невский H.H., Нифантьев Э.Е. ЖОХ. 1984. 54. С. 1710-1720.

118. Union Carbide and Carbon Corp., Брит. Пат. 707598 (1954), С.A., . 49, 10370 а (1955).

119. Джеймс Б. Гомогенное гидрирование. М. Мир. 1976. С. 298

120. Беренблюм A.C., Лахман Л.И., Ронжин Л.К., Хидекель М.Л. Изв. АН СССР. сер. хим. 1973. С. 483.

121. Телешев А.Т., Кухарева Т.С., Рождественская И.Д., Нифантьев Э.Е. Кинетика и катализ. 1976. 17. С. 1185-1190.

122. Strohmeier W., Rehder-Stirnweiss W., Fleischmann R.Z. Naturforsch. 1970. 25b. S. 1481-1485.

123. Tolman С.А. Chem. Rev. 1977. 77. 313-348.

124. Mason R., Meek D. Angew. Chem. 90. S. 195- 206.

125. Гордон А., Форд P. Спутник химика. M.: Мир, 1976. 541 с.