VÍZOLDHATÓ ALKIL- ÉS DIALKIL-FOSZFINOK SZINTÉZISE
Kauker Zsófia környezettan B.Sc. szak
Témavezető: Mika László Tamás
Szakdolgozat védés, 2010. június 21.
KATALÍZIS Fogalma Aktivációs energia csökkentése Katalizátor kis mennyisége is elegendő Katalizátor maradandóan nem változik meg, így újra felhasználható
Típusai Homogén katalízis Heterogén katalízis Biokatalízis
Többfázisú homogén katalízis
termék reagensek
katalizátor
A VÍZ MINT OLDÓSZER JELENTŐSÉGE A víz mint környezetbarát oldószer
Környezetbarát Olcsó Nagy mennyiségben rendelkezésre áll Könnyen hozzáférhető Jó oldószer, poláris jellegéből adódóan ideális hidrofil és hidrofób anyagok elkülönítésére
Kép forrása: Mika L.T., Green Chem. 2008, 10 (10) számának borítója
FOSZFINOK PR3 → R-csoport Gyakori alkalmazás elektronszerkezet térbeli tulajdonság oldhatóság
Tolman-féle kúpszög
Vízoldhatóságot szolgáló csoportok: Név
Képlet
szulfonát csoportok
–SO3H
ammónium csoportok
–NR3+
karboxil és karboxilát csoportok
–COOH, –COO–
foszfónium és foszfonát csoportok
–PR3+, –P(O)(OR)2
hidroxialkil és poliéter csoportok
–OH, –(CH2CH2O)nH
Kép forrása: Tolman, C. A., Chemical Reviews, 1977, 77, 313-348.
GYAKORLATI MUNKA SORÁN ELŐÁLLÍTOTT ANYAGOK
Szulfonált dimetil-fenil-foszfin (reprodukció) SO3Na
P Me
Me
Szulfonált izopropil-difenil-foszfin NaSO3
SO3Na
P iPr
Szulfonált diizopropil-fenil-foszfin SO3Na
P iPr
iPr
GYAKORLATI MUNKA BEMUTATÁSA A SZULFONÁLT IZOPROPILDIFENIL-FOSZFIN ELŐÁLLÍTÁSÁN KERESZTÜL 1. lépés: Grignard-reagens elkészítése
R X
Mg (I2)
Et2O RT
RMgX
R = iPr
GYAKORLATI MUNKA BEMUTATÁSA A SZULFONÁLT IZOPROPILDIFENIL-FOSZFIN ELŐÁLLÍTÁSÁN KERESZTÜL 2. lépés: A alkil-difenil-foszfin előállítása (N2 alatt)
R X
Mg (I2)
Et2O RT
RMgX
P Cl
Et2O RT
P R
R = iPr
GYAKORLATI MUNKA BEMUTATÁSA A SZULFONÁLT IZOPROPILDIFENIL-FOSZFIN ELŐÁLLÍTÁSÁN KERESZTÜL 3. lépés: Szulfonálás (N2 alatt) HSO3
R X
Mg (I2)
Et2O RT
RMgX
P Cl
Et2O RT
P R
H2SO4/SO3 RT
SO3H
P R
H
R = iPr
GYAKORLATI MUNKA BEMUTATÁSA A SZULFONÁLT IZOPROPILDIFENIL-FOSZFIN ELŐÁLLÍTÁSÁN KERESZTÜL 4. lépés: pH-kontrollált extrakció (pH1 = 2,8) HSO3
R X
Mg (I2)
Et2O RT
RMgX
P
Et2O RT
Cl
P R
H2SO4/SO3 RT
SO3H
P R
H
R = iPr [N(C8H17)H]SO3 pH1 NaOH RT Toluol/N(C8H17)3
Szerves fázis
SO3[HN(C8H17)]
P R
Vizes fázis
GYAKORLATI MUNKA BEMUTATÁSA A SZULFONÁLT IZOPROPILDIFENIL-FOSZFIN ELŐÁLLÍTÁSÁN KERESZTÜL 4. lépés: pH-kontrollált extrakció (pH2 = 4,8) HSO3
R X
Mg (I2)
Et2O RT
RMgX
Et2O RT
P
H2SO4/SO3 RT
P
Cl
R
SO3H
P R
H
R = iPr [N(C8H17)H]SO3 pH1 NaOH RT Toluol/N(C8H17)3
SO3[HN(C8H17)] NaOH RT
P R
pH2 NaSO3
SO3Na
Szerves fázis
Vizes fázis P O R
GYAKORLATI MUNKA BEMUTATÁSA A SZULFONÁLT IZOPROPILDIFENIL-FOSZFIN ELŐÁLLÍTÁSÁN KERESZTÜL 4. lépés: pH-kontrollált extrakció (pH3 = 7) HSO3
R X
Mg (I2)
Et2O RT
RMgX
Et2O RT
P
H2SO4/SO3 RT
P
Cl
SO3H
P
R
R
H
R = iPr [N(C8H17)H]SO3 pH1 NaOH RT Toluol/N(C8H17)3
SO3[HN(C8H17)]
NaSO3
NaOH pH3 RT
P
SO3Na
P
R
R pH2 NaSO3
SO3Na
Szerves fázis
Vizes fázis P O R
GYAKORLATI MUNKA BEMUTATÁSA A SZULFONÁLT IZOPROPILDIFENIL-FOSZFIN ELŐÁLLÍTÁSÁN KERESZTÜL 5. lépés: Szárítás (vákuumban) NaSO3
SO3Na
P R 1H-NMR
31P-NMR
Egyenlet forrása: Mika, L. T.; Orha, L.; Farkas, N.; Horváth, I. T., Organometallics, 2009, 28, 1593-1596.
ÖSSZEFOGLALÁS Jellemző
Szulfonált dimetil-fenilfoszfin
Szulfonált izopropildifenil-foszfin
Szulfonált diizopropilfenil-foszfin
Forráspont (szulfonálás előtt)
80°C
131°C
139°C
pH1
3,7
2,8
3,8
pH2
5,7
4,8
5,8
pH3
7,5
7,0
8,6
SO3Na
NaSO3
SO3Na
SO3Na
Képlet P
P Me
Eredmény, konklúzió
Me
Sikeres reprodukció
iPr
P iPr
iPr
Tiszta, új, eddig irodalomban Tiszta, új, eddig nem ismert irodalomban nem ismert anyag anyag előállítása és NMR előállítása és karakterizálása NMR karakterizálása
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Ezúton is szeretném kifejezni köszönetemet témavezetőmnek, Mika László Tamásnak, segítségéért, támogatásáért és szakmai tanácsaiért. Köszönettel tartozom Orha Lászlónak és Dr. Fábos Viktóriának szakmai segítségéért. Külön köszönöm testvéremnek, Kauker Bálint vegyésznek segítségét, türelmét és támogatását.
okleveles
Végül, de nem utolsó sorban köszönöm szüleimnek az anyagi és lelki támogatást, amellyel hozzájárultak szakdolgozatom megszületéséhez.
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
