1,4-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิกเป็นสารประกอบออร์กาโนโบรอนซึ่งมักใช้เป็นลิแกนด์ ตัวเร่งปฏิกิริยา และตัวกลางในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ต่อไปนี้เป็นวิธีการสังเคราะห์ทั่วไปหลายวิธี:
1. การสังเคราะห์ปฏิกิริยาของ catechol และกรดบอริก:
แคทีคอลและกรดบอริกสร้าง 1,4-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิกผ่านปฏิกิริยาการแทนที่ภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง ปฏิกิริยามักเกิดขึ้นเมื่ออัตราส่วนโมลาร์ของสารตั้งต้นคือ 2:3 และใช้สภาวะพื้นฐาน เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ โซเดียมคาร์บอเนต หรือไตรเอทิลามีน สมการปฏิกิริยาย่อยมีดังนี้:
2C6H4(โอ้)2บวก 3H3ทบ3บวก 6NaOH → C6H4(โอ้)2บี(OH)2C6H4บวก 6Na2ทบ3บวก 9H2O
1,4-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิกเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่มีกรดโบโรนิกสองกลุ่ม ซึ่งสามารถใช้สังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่มีวงแหวนเบนซีนได้ โดยปกติแล้ว 1,4-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิกสามารถสังเคราะห์ได้โดยการทำปฏิกิริยากับแคทีคอลและกรดบอริก
ขั้นตอนปฏิกิริยา:
1.1. ขั้นแรก ผสมกรดบอริกเตตระไฮโดรโบรอนไดออกไซด์ (B2O3•H2O) และแคทีคอล และเติมโซเดียมคาร์บอเนต (Na2บจก3) เพื่อปรับค่า pH ของปฏิกิริยา
1.2. เติมแพลเลเดียมคลอไรด์ (PdCl2) และลิแกนด์ฟอสฟีนที่ละลายน้ำได้ ฟอสฟีนลิแกนด์ที่ใช้กันทั่วไปคือ ไตรฟีนิลฟอสฟีน (PPh3) หรือไตร(p-โทลูอีนซัลโฟนิล)ฟอสฟีน (PTSA) หลังจากเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ในส่วนผสมแล้ว ปฏิกิริยาการควบแน่นของ catechol และกรดบอริกสามารถส่งเสริมได้ และพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาจะลดลง
1.3. ส่วนผสมของปฏิกิริยาต้องทำที่อุณหภูมิที่เหมาะสม โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 60 องศาถึง 80 องศา และเวลาในการทำปฏิกิริยาคือ 4 ชั่วโมงถึง 12 ชั่วโมง กระบวนการเกิดปฏิกิริยาบางครั้งดำเนินการภายใต้บรรยากาศเฉื่อยชา
1.4. หลังปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะได้รับการบำบัดด้วยกรดเจือจางเพื่อตกตะกอน 1,4-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิก ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยายังต้องมีการกรองและทำให้แห้งเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ตกผลึก
โดยสรุป ปฏิกิริยาของ catechol และกรดบอริกเพื่อสังเคราะห์ 1,4-Phenylenebisboronic acid รวมถึงการเติม catechol และ boric acid ลงในส่วนผสมของตัวเร่งปฏิกิริยา การปรับค่า pH และทำปฏิกิริยาการควบแน่นที่อุณหภูมิที่เหมาะสม หลังจากเกิดปฏิกิริยาแล้ว เสร็จแล้ว กรดเจือจางจะถูกนำไปใช้ในการทำงาน การกรอง และการทำให้แห้งทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นผลึก
2. การสังเคราะห์ปฏิกิริยาของ aryl azobenzene และ boronic acid:
Aryl azobenzene ทำปฏิกิริยากับโซเดียมไนไตรท์เพื่อสร้างสารประกอบ aryl diazonium และทำปฏิกิริยากับกรดบอริกต่อไปภายใต้สภาวะที่เป็นด่างเพื่อให้ได้ 1,4-กรด Phenylenebisboronic วิธีการนี้ใช้ตัวกลางที่เป็นด่าง เช่น โซเดียมคาร์บอเนต โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือไตรเอทิลามีน และมักจะดำเนินการเมื่ออัตราส่วนโมลาร์ของสารตั้งต้นคือ 1:2 สมการปฏิกิริยาย่อยมีดังนี้:
C6H4(N2)2บวก 2H3ทบ3บวก 2NaOH → C6H4(N2)ข(โอ้)2C6H4บวก 2NaNO2บวก 2H2O
ขั้นตอนการสังเคราะห์มีดังนี้:
ขั้นตอนที่ 1: การสังเคราะห์ฟีนิลลาโซเบนซีน:
ฟีนิลลาโซเบนซีนสามารถเตรียมได้โดยปฏิกิริยาการควบรวมเอโซ ประการแรก อะนิลีนไนโตรเซเตตถูกเตรียมโดยการละลายอะนิลีนในกรด HCl และทำปฏิกิริยากับโซเดียมไนไตรท์ ต่อไป อะนิลีนไนโตรเซเตตจะถูกแปลงเป็นสารมัธยันตร์ของอะโซเบนซีน และผลิตภัณฑ์ฟีนิลลาโซเบนซีนได้มาจากปฏิกิริยารีดักชัน
ขั้นตอนที่ 2: ปฏิกิริยาของกรดบอริกและฟีนิลลาโซเบนซีน:
เติมกรดบอริกและฟีนิลลาโซเบนซีนลงในถังปฏิกิริยา ผสมและให้ความร้อนอย่างช้าๆ ที่ประมาณ 80 องศา และให้ความร้อนต่อไปจนกว่าปฏิกิริยาจะสมบูรณ์หลังจากที่สารตั้งต้นทำปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ หลังจากปฏิกิริยาสิ้นสุดลง 14-กรดฟีนิลีนบิสบอรอนิกได้มาจากการทำให้เย็นและกรอง กลไกหลักของปฏิกิริยาคือกรดบอริกทำปฏิกิริยากับฟีนิลลาโซเบนซีนเพื่อสร้างสารตัวกลาง จากนั้นสารตัวกลางจะผ่านการถ่ายโอนและกำจัดออกเพื่อสร้าง 1,4-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิก
ข้อดีของปฏิกิริยานี้คือสภาวะของปฏิกิริยาไม่รุนแรง เหมาะสำหรับการสังเคราะห์ในปริมาณมาก และสามารถใช้สังเคราะห์สารประกอบออร์กาโนโบรอนอื่นๆ ได้
3. การสังเคราะห์ปฏิกิริยาของเบนซาลดีไฮด์และกรดบอริก:
เบนซาลดีไฮด์และกรดโบโรนิกสร้าง 1,4-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิกผ่านขั้นตอนความยาวเมทอกซีเลชันภายใต้สภาวะพื้นฐาน ปฏิกิริยานี้ใช้ตัวกลางพื้นฐาน เช่น โซเดียมคาร์บอเนต โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือไตรเอทิลเอมีน และมักจะดำเนินการเมื่ออัตราส่วนโมลาร์ของสารตั้งต้นคือ 1:2 สมการปฏิกิริยาย่อยมีดังนี้:
C6H5CHO บวก 2H3BO3 บวก 2NaOH → C6H4(BOMe)2C6H4 บวก 2NaHCO3 บวก 3H2O
C6H4(BOMe)2C6H4 บวก HCl → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 บวก 2MeOH
ขั้นตอนการทดลอง:
ขั้นตอนที่ 1: การสังเคราะห์เบนซาลดีไฮด์และแอนไฮดรัสไดเมทิลซัลฟินาไมด์คอมเพล็กซ์:
ไดเมทิลซัลฟินาไมด์ชนิดปราศจากน้ำที่แห้งด้วยไฟฟ้าสถิต (5.97 ก.) ถูกเติมลงในเบนซาลดีไฮด์ (5.0 ก.) และโซเดียมไฮดรอกไซด์ตัวเร่งปฏิกิริยา (0.73 ก.) ถูกเติม ปฏิกิริยาถูกขับเคลื่อนด้วยไนโตรเจนและทำให้ร้อนจนเดือด หลังจากทำปฏิกิริยาเป็นเวลา 25 นาที มันถูกกรอง และตัวกรองถูกล้างด้วยเอธานอลสัมบูรณ์แล้วทำให้แห้งเพื่อให้ได้สารเชิงซ้อนของเบนซาลดีไฮด์และแอนไฮดรัสไดเมทิลซัลฟินาไมด์
ขั้นตอนที่ 2: ปฏิกิริยาการควบแน่นระหว่างเบนซาลดีไฮด์สังเคราะห์กับกรดบอริก:
เบนซาลดีไฮด์และกรดบอริกถูกเติมลงในเมทิลีนคลอไรด์ที่มีโซเดียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณเล็กน้อยในอัตราส่วนโมลาร์ 1:1 หลังจากกวนและผสมกับแท่งแก้วแล้วให้ความร้อนถึง 80 องศาในอ่างน้ำอุณหภูมิคงที่เพื่อทำปฏิกิริยาเป็นเวลา 6 ชั่วโมง หลังจากเกิดปฏิกิริยา ให้ล้างด้วยน้ำ จากนั้นทำให้สารละลายเข้มข้นด้วยเครื่องระเหยแบบหมุน ในเวลาเดียวกัน คลอโรฟอร์ม (50 มล.) ถูกเติมเพื่อละลายสารละลายและเติมสารละลายโซเดียมคลอไรด์อิ่มตัว และคลอโรฟอร์มถูกกำจัดออกด้วยเครื่องระเหยแบบหมุน ด้วยวิธีนี้ เราได้รับ 1,4-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิกที่เราต้องการ
ขั้นตอนที่ 3: การแยกสารสกัดคลอโรฟอร์ม:
ผลิตภัณฑ์ถูกสกัดจากสารละลายที่ทำปฏิกิริยากับคลอโรฟอร์ม จากนั้นกรองและผ่านน้ำ และตัวกรองถูกสกัดด้วยไอโซเพนเทน สารสกัดทั้งสองถูกรวมเข้าด้วยกันและระเหยในเครื่องระเหยแบบหมุนเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็ง
ขั้นตอนที่ 4: การทำให้บริสุทธิ์และลักษณะของผลิตภัณฑ์:
ของแข็งที่ตกตะกอนเป็นผลลัพธ์ถูกล้างด้วยเมทานอล แช่ในน้ำจน pH ถึง 6-7 จากนั้นปั่นแยกและระบายออก สุดท้าย ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ 14-Phenylenebisboronic acid ได้มาจากน้ำมันกลั่นแบบระเหยง่าย การวิเคราะห์มวลสารของผลิตภัณฑ์ด้วยเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ UV-Vis จะได้คุณสมบัติทางเคมี เช่น น้ำหนักโมเลกุล โครงสร้างโมเลกุล เป็นต้น
สรุปแล้ว:
จากขั้นตอนข้างต้น เราประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์การควบแน่นของเบนซาลดีไฮด์และกรดโบโรนิก ซึ่งก็คือ 1,4-ฟีนิลีนบิสโบโรนิกแอซิด วิธีนี้ง่ายและชัดเจน ใช้งานง่าย และได้ผลดี และสามารถรับผลิตภัณฑ์ที่สะอาดและบริสุทธิ์ได้ มีความสามารถในการปฏิบัติได้และโอกาสในการใช้งานที่แน่นอน
4. การสังเคราะห์ปฏิกิริยาของกรด o-aminophenylboronic และกรดไธโอซัลฟิวริก:
กรดแอนทรานิลิกและกรดไธโอซัลฟิวริกทำปฏิกิริยาภายใต้การเร่งปฏิกิริยาทองแดงเพื่อสร้าง 1,4-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิก ปฏิกิริยามักเกิดขึ้นเมื่ออัตราส่วนโมลาร์ของสารตั้งต้นเป็น 1:1 โดยใช้เบนซีนเป็นตัวทำละลาย สมการปฏิกิริยาย่อยมีดังนี้:
C6H4(NH2)B(OH)2C6H4 บวก Cu บวก 1/2 (S2O6)2- → C6H4(OH)2B(OH)2C6H4 บวก CuSO4 บวก 1/2(S2O6)2-
ขั้นตอนพื้นฐาน:
1. การสังเคราะห์กรดโอ-ไดโบโรเบนโซอิก:
เติมกรดเบนโซอิก กรดบอริก และกรดซัลฟิวริกเข้าไปในห้องปฏิกิริยา ผสมและคน และให้ความร้อนจนกว่าปฏิกิริยาจะเสร็จสิ้น ส่วนผสมของปฏิกิริยาถูกทำให้เย็นลงและเติมน้ำ และผลิตภัณฑ์ถูกทำให้เป็นธรรมชาติและทำให้แห้งเพื่อให้ได้กรดโอไดโบโรนิก
2. การแนะนำกลุ่มอะมิโน:
เติมกรดโอไดโบโรเบนโซอิกและน้ำแอมโมเนียลงในส่วนผสมของปฏิกิริยา ผสมและคนและให้ความร้อนเพื่อให้ได้กรดโอไดโบโรเบนโซอิกพร้อมหมู่อะมิโน
3. การเตรียมปฏิกิริยา:
ผสมและคน o-diborobenzwiric acid zwitterion กับหมู่อะมิโนและกรดไธโอซัลฟิวริก ให้ความร้อนและทำปฏิกิริยาเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เป้าหมาย 14-Phenylenebisboronic acid o-aminophenylboronic acid และ thiosulfuric acid
ข้างต้นเป็นแนวคิดพื้นฐานและขั้นตอนของวิธีการสังเคราะห์ปฏิกิริยา และรายละเอียดของเงื่อนไขการทดลองเฉพาะและเทคนิคการทดลองสามารถอ้างอิงได้จากเอกสารที่เกี่ยวข้อง
โดยสรุป มีวิธีการสังเคราะห์มากมายสำหรับ 14-กรดฟีนิลีนบิสโบโรนิก และสามารถเลือกวิธีที่เหมาะสมได้ตามความต้องการที่แตกต่างกัน ในหมู่พวกเขา สามวิธีแรกใช้กรดบอริกเป็นวัตถุดิบ ซึ่งง่ายและหาได้ง่าย แต่โดยทั่วไปต้องใช้เวลาและเงื่อนไขในการทำปฏิกิริยานานกว่า วิธีที่สี่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงและใช้กรดไธโอซัลฟิวริกเป็นวัตถุดิบที่สำคัญ แต่ปฏิกิริยานี้ไวต่ออากาศและต้องใช้ทักษะการทดลองที่มีทักษะ