• Rezultati Niso Bili Najdeni

Sinteza indolov 39 iz 2H-piran-2-onov z uporabo mikrovalov

In document DIPLOMSKO DELO (Strani 37-41)

Eden izmed načinov za doseganje potrebnih aktivacijskih energij brez uporabe topil z visokim vreliščem je mikrovalovno obsevanje v kombinaciji z uporabo zaprtih posod v fokusiranih mikrovalovnih reaktorjih.4

28

2.6 Maleinska kislina, fumarna kislina in maleinanhidrid

Maleinske kisline C4H4O4, cis-butendiojske kisline (Slika 9) ne moremo najti proste v naravi. Prvič jo je leta 1834 sintetiziral Pelouze s segrevanjem jabolčne kisline.

Maleinska kislina sama po sebi ni ekonomsko pomembna.

Zaradi dveh karboksilnih skupin in dvojne vezi je njena reaktivnost zelo visoka. Pri segrevanju nad 100 °C se izloči voda in tvori se anhidrid maleinske kisline (Slika 9).

Pri nadaljnjem segrevanju, po možnosti ob prisotnosti katalizatorja, poteče dekarboksilacija, pri čemer se tvori akrilna kislina. Primeri reakcij, ki vključujejo dvojno vez so: adicija vode, da nastane jabolčna kislina pri povišani temperaturi in tlaku; reakcija z ozonom, pri čemer dobimo glioksilno kislino; z adicijo halogenov pride do tvorbe spojin kot je na primer diklorojantarna kislina; in katalitsko hidrogeniranje do jantarne kisline. Maleinska kislina lahko že pri temperaturah okoli 100 °C izomerizira do fumarne kisline (Slika 9), ob prisotnosti katalizatorja pa lahko izomerizacija poteče že pri okoli 60 °C.

Maleinsko kislino lahko splošno dobimo s segrevanjem njenega anhidrida ob prisotnosti majhne količine vode. Ko se reakcijska zmes ohladi, matično lužnico supernatanta ločimo in trdni produkt posušimo v vakuumu. Lužnico razredčimo z vodo, da se vrne v stopnjo hidratacije. Naprave morajo biti iz korozijsko odpornega jekla. Manj uporaben način pridobivanja kisline je neposredno iz odpadne vode pri pridobivanju maleinanhidrida; pri tem se energija, ki je potrebna za dehidracijo do anhidrida, shrani. Vendar je potrebno odpadno vodo očistiti z aktivnim ogljem, ki ga moramo kasneje tudi odstraniti. Poleg tega mora biti prečiščena raztopina koncentrirana v vakuumu, saj se pri povišani temperaturi, v aparaturi iz krom-nikljevega jekla, tvori tudi fumarna kislina.19

Slika 9: Fumarna in maleinska kislina ter njena derivata.

Maleinanhidrid je kislinski anhidrid maleinske kisline in je brezbarvna trdna organska spojina z molekulsko formulo C2H2(CO)2O, in je za razliko od maleinske kisline industrijsko pomemben (Slika 9). Industrijsko nastane s parno oksidacijo n-butana.

29

Med celotnim postopkom se metilne skupine pretvorijo v karboksilate in poteče dehidrogeniranje. Selektivnost postopka odraža robustnost maleinanhidrida, ki ima konjugiran sistem dvojnih vezi. Tradicionalno maleinanhidrid nastane z oksidacijo benzena ali drugih aromatskih spojin. V obeh primerih dovajamo benzen in butan v tok vročega zraka, zmes se prenese skozi sloj katalizatorja pri visoki temperaturi.

Nadzorovati je potrebno razmerje med zrakom in ogljikovodikom, da se zmes ne vname. Vanadijev(V) oksid in molibdenov trioksid se uporabljata kot katalizatorja pri reakciji z benzenom, medtem ko se za reakcijsko pot iz butana uporablja vanadijev fosfat:

C4H10 + 3,5 O2  C4H2O3 + 4 H2O ΔH = –1236 kJ/mol

Maleinanhidrid hitro reagira z vodo in tvori maleinsko kislino. Pri nizkih temperaturah adicija alkohola vodi do nastanka monoestrov (semiestri), cis-HOOC-CH=CHCOOCH3, medtem ko se pri povišani temperaturi ob prisotnosti esterifikacijskih katalizatorjev izloči voda in pride do tvorbe diestrov, cis-H3 COOC-CH=CH-COOCH3. Adicija amonijaka ali aminov na maleinanhidridu povzroči nastanek ustreznih monoamidov (semiamidi), ki jih je možno pretvoriti v ciklične nesubstituirane ali N-substituirane imide, pri čemer se izloči voda. Dvojna vez v maleinanhidridu je izjemno reaktivna. Adicija halogenov na to dvojno vez vodi do tvorbe dihalogeniranih jantarnih anhidridov (sukcinanhidridov) ali do tvorbe mono- in dihalogeniranih maleinskih anhidridov, odvisno od reakcijskih pogojev. S hidrogeniranjem pod različnimi pogoji lahko dobimo sukcinanhidrid, 1,4-butandiol, tetrahidrofuran ali butirolakton. Maleinanhidrid lahko reagira s konjugiranimi dieni v Diels–Alderjevi reakciji. Za Diels–Alderjevo reakcijo maleinanhidrida z 1,3-butadienom sta Otto Paul Hermann Diels in Kurt Alder leta 1950 prejela Nobelovo nagrado. Prav zaradi te reakcije so maleinanhidrid uporabili za tvorbo različnih pesticidov in farmacevtskih izdelkov. Maleinanhidrid je primeren tudi za homo- in kopolimerizacije.19

Zaradi obroča s 5 atomi s p-orbitalami in 4-π elektronov so dolgo mislili, da maleinanhidrid kaže antiaromatične lastnosti. Vendar je termokemična študija pokazala, da se temu efektu lahko pripiše le 8 kJ/mol destabilizacijske energije, kar pomeni, da je anhidrid v najboljšem primeru zelo slabo antiaromatičen.20

Fumarna kislina, trans-butendiojska kislina, se za razliko od svojega geometrijskega izomera široko pojavlja v naravi. Fumarna kislina sublimira pri temperaturah okoli 200 °C, nad 230 °C razpade in tvori maleinanhidrid, vodo in znatne količine ostanka.

Dodajanje fosforjevega pentoksida spodbuja nastanek maleinanhidrida. Kemijske lastnosti so dokaj podobne lastnostim maleinske kisline. Reakcije potekajo precej počasneje, deloma zaradi nižje topnosti fumarne kisline v vodi. Ta šibka kislina tvori diestre, podvržena je adicijam in je odličen dienofil. Za razliko od maleinske, fumarna kislina tvori kislinski klorid.19

30

Fumarna kislina se proizvaja v evkariontskih organizmih iz sukcinata v kompleksu dvoelektronske transportne verige preko encima sukcinat dehidrogenaze. Najdemo jo v gojiščih (Fumaria officinalis), gobah – boletih (Boletus fomentarius var, pseudo-igniarius), lišajih in v islandskem mahu. Fumarno kislino so laboratorijsko sprva pripravili iz jantarne kisline. Tradicionalna sintezna pot vključuje oksidacijo furfurala z uporabo klorata(I) v prisotnosti vanadijevega katalizatorja. Trenutno industrijska sinteza fumarne kisline večinoma temelji na katalitski izomerizaciji maleinske kisline v vodni raztopini pri nizkem pH.19,21

31

3 Namen diplomskega dela

Namen diplomskega dela je bila sinteza nekaterih že znanih 2H-piran-2-onov tipa 44 pod termičnimi pogoji in njihova uporaba v Diels–Alderjevih cikloadicijskih reakcijah z maleinanhidridom (45). Kot produkte teh cikloadicijskih sintez sem želela dobiti substituirane biciklo[2.2.2]oktenske sisteme 46, ki bi bili primerni za pretvorbe s (hetero)aromatskimi amini in drugimi dušikovimi nukleofili. Vse pripravljene spojine sem želela ustrezno karakterizirati in preveriti uspešnost pretvorb predvsem s spektroskopskimi analizami in tankoplastno kromatografijo.

In document DIPLOMSKO DELO (Strani 37-41)