Palládium-katalizált karbonilezési reakciók vizsgálata

Skodáné Földes Rita
Veszprémi Egyetem, Szerves Kémia Tanszék

A palládium-katalizált folyamatok az elmúlt évek során a szerves kémikusok nélkülözhetetlen eszközeivé váltak. A karbonilezési reakciók során szénmonoxid építhetõ be egy szerves molekula különbözõ pozícióiba; a kiindulási vegyülettõl és a reakciópartnertõl függõen aldehidek, ketonok, karbonsavak és származékaik laktonok, laktámok, stb. állíthatók elõ szelektíven és enyhe reakciókörülmények között.

A homogénkatalitikus folyamatok hátránya, hogy — ahogyan nevük is mutatja — a katalizátor a reakciópartnerek oldatával homogén fázist alkot, vagyis oldódik a reakció oldószerében. Ez egyrészt bizonyos esetekben nehézkessé teszi a termék és a katalizátor elválasztását, vagyis rontja a termék tisztaságát, másrészt általában lehetetlenné teszi a katalizátor újrafelhasználását, vagyis igen költségessé teszi a folyamatot.

Megoldást kínálhat az utóbbi idõben több szempontból is részletesen vizsgált ionfolyadékok, mint alternatív oldószerek használata. Az ionfolyadékok szobahõmérsékleten, vagy a reakció hõmérsékletén folyékony halmazállapotú foszfónium-, vagy ammóniumsók. Mivel gõznyomásuk gyakorlatilag nincs, használatuk környezetvédelmi szempontból is elõnyösebb a szokásos szerves oldószerekénél. Lehetõvé teszik a katalizátor újra felhasználását is: alkalmasan megválasztott, az ionfolyadékkal nem elegyedõ oldószerrel a termék elkülöníthetõ, míg a katalizátor az ionfolyadékban marad.

Az elõadás elsõ része az ionfolyadékok, mint oldószerek alkalmazhatóságát bizonyítja egy új területen: szteroidok homogénkatalitikus karbonilezésénél. E vegyületek, mint potenciális gyógyszeralapanyagok esetében különösen fontos a termék tiszta állapotban történõ elkülönítése. Vizsgálataink szerint az ionfolyadékokban ugyanúgy szelektíven elõállítható a kívánt termék, mint a szokásosan használt oldószerekben. A tiszta termék tiszta kinyerése lényegesen egyszerûbb. A katalizátor újra felhasználható, bár ekkor bizonyos mértékû aktivitás-csökkenés tapasztalható.

A második részben egy, az elõztõl lényegesen különbözõ vegyületcsoport, új ferrocénvázas származékok szintézise kerül bemutatásra. Ezen vegyületek gyakorlati felhasználhatósága rendkívül széleskörû: alkalmazzák õket enantioszelektív szintézisekben ligandumként, de redox kapcsolókként, vagy bioszenzorokként is. Mindegyik felhasználási terület szempontjából döntõ jelentõsége van a ferrocénvázhoz kapcsolódó ligandumoknak, amelyek jelentõsen befolyásolják a vegyület sztérikus és elektronikus tulajdonságait. A homogénkatalitikus reakciók során elérhetõ rendkívül jó szelektivitás indokolja e módszer alkalmazását szubsztituált ferrocének elõállítására, ugyanakkor kevés példa található erre az irodalomban. Bizonyítottuk, hogy a palládium-katalizált karbonilezés során jó hozammal nyerhetõk különbözõ ferrocén-amidok, ráadásul e homogénkatalitikus módszerrel sikerült elõállítanunk hagyományos szerves kémiai úton még nem szintetizált, új vegyületeket: ferrocénvázas a-ketoamidokat is.