Palladium N -Heterocyclische Carbeencomplexen: Synthese van Benzimidazolium Zouten en Katalytische Activiteit in Koolstof-koolstof Bondvormende Reacties

Het doel van deze video is om u gedetailleerde en algemene protocollen te tonen voor de synthese en zuivering van benzimidazoliumzouten, en vervolgens hun palladium n-heterocyclische carbeencomplexen. De video heeft ook als doel om u gedetailleerde en algemene protocollen te tonen voor het testen van de katalytische activiteit van de gesynthetiseerde complexen in koolstof-koolstof-bindingsvormende reacties, zoals arylering, en Suzuki-Miyaura cross-koppeling. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u deze verbindingen kunt synthetiseren en zuiveren, evenals hoe u de katalytische activiteit van de complexen kunt testen in arylering en Suzuki-Miyaura-reacties.

De protocoldemonstratie begint met de algemene methode voor de synthese en zuivering van benzimidazoliumzouten. Dit wordt gevolgd door de algemene methode voor de synthese en zuivering van palladium n-heterocyclische carbeencomplexen. Ten slotte worden de algemene methoden voor het testen van de katalytische activiteit van de complexen in arylering en vervolgens Suzuki-Miyaura-reacties getoond.

Waarschuwing: er worden veel vluchtige oplosmiddelen gebruikt als onderdeel van de gepresenteerde protocollen, dus voer alle experimenten uit in een werkende afzuigkap. Draag gedurende de hele tijd passende persoonlijke beschermingsmiddelen en raadpleeg de MSDS van elk reagens voor gebruik. De algemene methode voor de synthese en zuivering van benzimidazoliumzouten zal nu worden gedemonstreerd.

Klem een 100 mil Schlenk-buis rechtop en plaats een roerder, één millimol benzimidazool, één millimol kaliumhydroxide en 60 mils ethylalcohol als oplosmiddel erin. Plaats de Schlenk-buis in een oliebaad voor gelijkmatige en veilige verwarming van de reactiemix gedurende de komende roerstappen. Bevestig de buis aan een condensor om verdamping van het oplosmiddel tijdens het roeren te voorkomen.

Zorg ervoor dat de glazen fittingdelen voldoende zijn ingevet en goed passen. Roer de reactiemix gedurende één uur bij 25 graden Celsius om volledige oplossing van alle vaste stoffen mogelijk te maken, evenals het breken van de stikstof-waterstofbinding in benzimidazoolmoleculen. Na één uur, koppel de Schlenk-buis los van de condensor en voeg langzaam één millimol van uw gekozen arylhalogenide toe aan het mengsel.

Koppel de Schlenk-buis weer aan de condensor en reflux het mengsel gedurende zes uur bij 78 graden Celsius om de reactie te laten verlopen. Laat het mengsel afkoelen tot 25 graden Celsius nadat het refluxeren is voltooid. Koppel de Schlenk-buis los van de condensor en veeg het vet van de mond van de buis.

Filter vervolgens de reactiemix met behulp van een trechter en filterpapier om het kaliumchlorideprecipitaat dat tijdens de reactie is gevormd, te verwijderen. Verzamel het filtraat in een beker. Breng het filtraat, dat het n-alkylbenzimidazoliumproduct bevat, over in een schone Schlenk-buis.

Versluit de buis met een ingevet stopje en verwijder het ethylalcoholoplosmiddel in het filtraat met behulp van vacuüm. Zodra al het oplosmiddel is verwijderd, ontdoe de Schlenk-buis van het stopje en voeg vijf mils di-ethylether toe om het achtergebleven n-alkylbenzimidazoolproduct te wassen. Schud de buis voorzichtig om te wassen.

Na het wassen, veeg het vet van de mond van de buis en giet de ether in een beker. Herhaal deze wasstap een paar keer, waarbij u telkens vijf mils di-ethylether toevoegt en decanteerd. Na de laatste wasstap, sluit de Schlenk-buis af met een ingevet stopje en droog uw gewassen n-alkylbenzimidazoolproduct met behulp van vacuüm.

Na het drogen, veeg het vet van de mond van de buis en breng uw product over in een kleine fles voor gebruik in de volgende reactie. Klem een schone Schlenk-buis rechtop en verdrijft de lucht erin door het te purgeren met argongas. Breng het gas binnen via de zijarm van de buis en houd de mond van de buis tijdens dit proces open.

Argon is zwaarder dan lucht, dus het zal de lucht verdringen door de buis van onder naar boven te vullen. Blijf de buis purgen met argon terwijl u de reagentia in de volgende stap toevoegt. Deze purgeringsoperatie is belangrijk, omdat de reactie die komt moet worden uitgevoerd in een inerte atmosfeer.

Voeg langzaam een roerder, één millimol van uw n-alkylbenzimidazool, één millimol van uw gekozen alkylhalogenide en vier mils anhydreus DMF als oplosmiddel toe aan de Schlenk-buis. Zodra alle reagentia zijn toegevoegd, sluit u snel de mond van de buis af met een ingevet stopje, sluit u vervolgens de zijarm door de stopkraan te draaien en schakel u het argongas uit. Plaats de afgesloten Schlenk-buis in een oliebaad en roer de reactiemix gedurende 24 uur bij 80 graden Celsius om de reactie te laten verlopen.

Na 24 uur verwijdert u een deel van het DMF-oplosmiddel in het mengsel met behulp van vacuüm. Ongeveer één tot twee minuten vacuümzuigen zou voldoende moeten zijn. Als u wilt, kunt u al het DMF-oplosmiddel uit uw vetachtige mengsel verwijderen, maar dit is niet noodzakelijk.

Open de Schlenk-buis en voeg 15 mils di-ethylether toe. Roer het mengsel totdat uw benzimidazoliumzoutproduct precipiteert. Nadat de precipitatie is opgetreden, verwijdert u het di-ethylether met behulp van een geschikte filtermethode.

We hebben een speciale glazen buis met een zijarm, een interne filter en twee open uiteinden gebruikt waaraan Schlenk-buizen kunnen worden bevestigd. Omdat de zijarm op deze buis en die op de Schlenk-buizen kunnen worden aangesloten op vacuüm, biedt deze filterbuis enorme gemakken voor het filteren na de precipitatiestap, evenals de komende wasstappen en het drogen na de wasstappen. Als u iets soortgelijks gebruikt, bevestigt u de gevulde Schlenk-buis aan het ene uiteinde van de filterbuis en een lege Schlenk-buis aan het andere uiteinde.

Bevestig vervolgens de lege Schlenk-buis aan het vacuüm en draai het