Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА КАТАЛИТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ КОМПЛЕКСОВ РОДИЯ И ПЛАТИНЫ В РЕАКЦИИ ДЕГИДРОКОНДЕНСАЦИИ ДИФЕНИЛСИЛАНА'

ВЛИЯНИЕ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА КАТАЛИТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ КОМПЛЕКСОВ РОДИЯ И ПЛАТИНЫ В РЕАКЦИИ ДЕГИДРОКОНДЕНСАЦИИ ДИФЕНИЛСИЛАНА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
87
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДЕГИДРОКОНДЕНСАЦИЯ ДИФЕНИЛСИЛАНА / КОМПЛЕКСЫ РОДИЯ И ПЛАТИНЫ / КАТАЛИТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ГИ- ДРОСИЛАНОВ / DEHYDROCONDENSATION OF DIPHENYLSILANE / COM- PLEXES OF RHODIUM AND PLATINUM / CATALYTIC REACTIONS OF HYDRO- SILANES

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Елисеева Анастасия Александровна, Прудникова Елизавета Глебовна, Хохряковз Константин Анатольевич, Спевак Виталий Николаевич, Скворцов Николай Константинович

Изучено влияние растворителей в реакции дифенилсилана с метанолом, катализируемой плоскоквадратными комплексами родия(I) - [Rh(Ph3P)3Cl], платины(II) - [Pt(Et-2SO)2Cl2] и октаэдрическим комплексом родия(III) - [Rh(Et-2SO)3Cl3]. Каталитическая активность комплексов изменя-ется в широком диапазоне и определяется полярностью и донорными характеристиками растворителей. Полу- ченные «шкалы» активности растворителей, отличаю- щиеся для разных катализаторов, позволяют проводить подбор соответствующего растворителя и эффективно управлять процессом дегидроконденсации дифенилсилана.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Елисеева Анастасия Александровна, Прудникова Елизавета Глебовна, Хохряковз Константин Анатольевич, Спевак Виталий Николаевич, Скворцов Николай Константинович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF SOLVENTS ON THE CATALYTIC ACTIVITY OF RHODIUM AND PLATINUM COMPLEXES IN THE DEHYDROCONDENSATION REACTION OF DIPHENYLSILANE

Influence of solvents in the reaction of diphenylsilane with methanol catalyzed by planar complexes of rhodium(I) - [(Ph3P)3RhCl], platinum(II) - [Pt(Et2SO)2Cl2] and octahedral complexe of rhodium(III) - [Rh(Et2SO)3Cl3] has been studied.The catalytic activity of the complexes varies within wide limits and is determined by the polarity and donor characteristics of solvents. Obtained “scales” of activity of the solvents for various catalysts allow to select appropriate solvent and efficiently rule the process of dehydrocondensation of diphenylsilane.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА КАТАЛИТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ КОМПЛЕКСОВ РОДИЯ И ПЛАТИНЫ В РЕАКЦИИ ДЕГИДРОКОНДЕНСАЦИИ ДИФЕНИЛСИЛАНА»

УДК !

Anastasia A. Eliseeva, Elizaveta G. Prudnikova, Vitaly N. Spevak, Constantine A. Khokhryakov, Nikolay K. Skvortsov

INFLUENCE OF SOLVENTS ON THE CATALYTIC ACTIVITY OF RHODIUM AND PLATINUM COMPLEXES IN THE DEHYDROCONDENSATION REACTION

OF DIPHENYLSILANE

St Petersburg State Institute of Technology (Technical University), Moskovsky Pr., 26, St Petersburg, 190013, Russia e-mail: skvorn@mail.ru

Influence of solvents in the reaction of diphenylsilane with methanol catalyzed by planar complexes of rhodium(I) - [(Ph3P)3RhCl], platinum(II) - [Pt(Et2SO)2Cl2] and octahedral complexe of rhodium(lII) - [Rh(Et2SO)sCls] has been studied. The catalytic activity of the complexes varies within wide limits and is determined by the polarity and donor characteristics of solvents. Obtained "scales" of activity of the solvents for various catalysts allow to select appropriate solvent and efficiently rule the process of dehydrocondensation of diphenylsilane.

Keywords: dehydrocondensation of diphenylsilane, complexes of rhodium and platinum, catalytic reactions of hydro-silanes.

7.245

А.А. Елисеева1, Е.Г. Прудникова2, К.А. Хохряков3, В.Н. Спевак4, Н.К. Скворцов5

ВЛИЯНИЕ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА КАТАЛИТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ КОМПЛЕКСОВ РОДИЯ И ПЛАТИНЫ В РЕАКЦИИ ДЕГИДРОКОНДЕНСАЦИИ ДИФЕНИЛСИЛАНА

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Московский пр. 26, Санкт-Петербург, 190013, Россия e-mail: skvorn@mail.ru

Изучено влияние растворителей в реакции дифенилсилана с метанолом, катализируемой плоскоквадратными комплексами родия(1) - [Rh(Ph3P)3Cl], платины(И) - [Pt(Et-2SO)2Ch] и октаэдрическим комплексом родия(Ш) - [Rh(Et-2SO)3Cl3]. Каталитическая активность комплексов изменяется в широком диапазоне и определяется полярностью и донорными характеристиками растворителей. Полученные «шкалы» активности растворителей, отличающиеся для разных катализаторов, позволяют проводить подбор соответствующего растворителя и эффективно управлять процессом дегидроконденсации дифенилсилана.

Ключевые слова: дегидроконденсация дифенилсилана, комплексы родия и платины, каталитические реакции ги-дросиланов

Введение

Каталитические реакции кремнийорганических соединений, содержащих связи Si-H с различными субстратами, являются универсальным методом получения мономеров, олигомеров, защиты функциональных групп в тонком органическом синтезе.

В отличие от углеводородов, своих формальных аналогов, такие соединения достаточно легко вступают в реакции дегидроконденсации с ОН-, NH-, SH-кислота-ми. Хорошо известны реакции дегидроконденсации с водой, спиртами, фенолами, неорганическими и карбоновы-ми кислотами, аминами и тиолами.

Одной из наиболее изученных реакций гидросила-нов является их алкоголиз с выделением водорода и образованием алкоксисиланов [1, 2]:

-SiH + HOR ■

-SiOR + H2|

В результате реакции образуются силиловые эфиры. Реакция требует применения катализаторов, активирующих связь Si-H.

В качестве катализаторов дегидроконденсации ги-дросиланов со спиртами используют гидроксиды калия и натрия, алкоголяты щелочных металлов, органические основания, хлористый водород, катиониты, металлы ШВ^ШВ группы, соли металлов, комплексные соединения металлов. Наибольший интерес представляет катализ этой реакции комплексами переходных металлов, который протекает в мягких условиях с высокой степенью селективности.

Наиболее часто для дегидроконденсации применяют комплексные соединения родия, наиболее изученным из которых является Rh(Ph3P)3Cl -катализатор Уил-кинсона [3-8]. Этот катализатор был успешно применен для защиты ОН-групп гидросиланом в терпенах, углеводах и т.д. [7].

Относительная реакционная способность спиртов в реакции с триэтилсиланом в присутствии Rh(Ph3P)3Cl

1 Елисеева Анастасия Александровна, аспирант, каф. химии и технологии каучука и резины, e-mail: nastya.shkinder@gmail.com Anastasia A. Eliseeva, post-graduate student, Department of Chemistry and Technology of Rubber, e-mail: nastya.shkinder@gmail.com

2 Прудникова Елизавета Глебовна, магистрант, каф. химии и технологии каучука и резины, e-mail: liza-133@yandex.ru Elizaveta G. Prudnikova, graduate student, Department of Chemistry and Technology of Rubber, e-mail: liza-133@yandex.ru

3 Спевак Виталий Николаевич, канд. хим. наук, доцент, каф. химии и технологии каучука и резины, e-mail: spevak-11@mail.ru Vitaly N. Spevak, PhD (Chem), associate professor, Department of Chemistry and Technology of Rubber, e-mail: spevak-11@mail.ru

4 Хохряков Константин Анатольевич, канд. хим. наук, доцент, каф. неорганической химии Constantine A. Khokhryakov, PhD (Chem), associate professor, Department of Inorganic Chemistry

5 Скворцов Николай Константинович, д-р хим. наук, профессор, каф. химии и технологии каучука и резины, e-mail: skvorn@mail.ru Nicolay K. Skvortsov, Dr Sci (Chem), Professor, Department of Chemistry and Technology of Rubber, e-mail: skvorn@mail.ru

Дата поступления - 6 ноября 2015 года Received 6 November 2015

падает в ряду [7]: МеОН > ЕЮН > ^РЮН > ^иОН

Дегидроконденсация с диорганосиланами проходит намного быстрее, чем с триорганосиланами [5].

Скорость реакции дегидроконденсации гидро-силанов со спиртами зависит от строения обоих реагентов, природы и количества катализатора, растворителя. Меняя один из вышеуказанных факторов и оставляя при этом остальные неизменными, можно оценить в отдельности влияние каждого из них на течение процесса деги-дроконденсации.

Исследованию влияния растворителей на каталитические реакции гидросиланов посвящено очень ограниченное число работ. Так, при изучении дегидроконденсации триэтилсилана с различными спиртами в присутствии Н2РК16-6Н2О в различных растворителях было установлено, что скорость реакции в зависимости от растворителя падает в ряду [9]: толуол > диоксан > пиридин > диме-тилформамид.

В работе [10] подробно изучены факторы, влияющие на реакцию гидросиланов R3SiН с гидроксилсо-держащими соединениями в присутствии никеля Ренея, палладия на угле ^/С), родия на угле ^||/С), рутения на угле ^и/С), Н2РКЬг6Н2О, PdCl2, Pda2•2Н2O•ЕtзN. Реакционная способность спиртов падает в ряду: первичные > вторичные > третичные; реакцию ускоряют элек-троноакцепторные заместители в молекуле гидросилана: МеР!|(МеО^Н > MeEtPhSiН > ЕtзSiН. Скорость реакции в различных растворителях убывает в ряду: алканы (пен-тан, гептан) > метилен хлористый > ароматические соединения (бензол, толуол, п-ксилол) [10].

Изучено влияние природы растворителя на суммарный выход продуктов гидросилилирования фенилаце-тилена триэтилсиланом под влиянием фосфиновых комплексов родия ^||^3Р)3(СО)С1] [11]. Использовали как полярные апротонные растворители, так и условно инертный бензол (всего 8 растворителей). Во всех используемых растворителях, за исключением пиридина, общий выход продуктов был примерно в 2-3 раза выше, чем в реакциях при отсутствии растворителя. Предполагается, что растворитель способствует диссоциации комплекса Rh(PhзP)зCl ^ Rh(PhзP)2Cl + Р11зР, и образующийся промежуточный комплекс становится в большей степени ненасыщенным. Это способствует окислительному присоединению к нему триэтилсилана.

В работе [8] показано, что растворитель влияет на стереохимию реакции оптически активного гидросилана. Метанолиз (-)-a-NpPhMeSiH, катализируемый перф-торбутиратом родия(1|) в хлористом метилене при 25 °С, дает соответствующий метоксисилан с полным обращением конфигурации у атома кремния:

\ 4

'Si-H + MeOH Rh2(pfb)4 Meo-Si'

+ H2

CH,

V-

CH,

При выполнении этой же самой реакции в метаноле как в растворителе получается рацемический а-наф-тилфенилметоксисилан. По результатам экспериментов установлено, что энантиомерный метоксисилан прошел рацемизацию в метаноле, который содержал Rh2(pfb)4 [8].

Результаты и их обсуждение

Металлокомплексные катализаторы дегидроко-денсации, используемые ранее, растворяются только в ограниченном числе растворителей, и влияние этого параметра на скорость протекания реакции гомогенного катализа ранее специально не изучалось.

Хорошая растворимость сульфоксидных комплексов родия и платины во многих растворителях позволила нам выяснить влияние широкого круга растворителей на протекание реакции алкоголиза дифенилсилана. Для сравнения был выбран также катализатор - ^||(Р13Р)3С1].

С этой целью в настоящей работе в качестве среды для проведения реакции дегидроконденсации были изучены 11 растворителей, характеристики которых представлены в таблице 1.

Таблица 1. Физические свойства использованных растворителей в порядке увеличения их полярности, оЦененной по эмпирическому параметру Ет" [12]

Растворитель Донорное число, DN Дипольный момент, ц-1030, Кл.м* Эмпирический параметр полярности, Etn

Толуол 1,0 0,099

Бензол 0,0 0,111

Диоксан 14,8 1,5 0,164

Тетрагидрофуран 20,0 5,8 0,207

Хлороформ 3,8 0,259

Дихлорметан 5,2 0,309

Диметилацетамид 27,8 12,4 0,401

Диметилформамид 26,6 10,8 0,404

Сульфолан 16,0 0,410

Ацетонитрил 14,1 11,8 0,460

Нитрометан 2,7 11,9 0,481

Примечание: 1 дебай = 3.336 1030 Кл.м;

В качестве реакционной среды испытаны как нейтральные апротонные растворители, так и растворители, отличающиеся в широком диапазоне полярностью, дипольными моментами и донорными характеристиками.

В настоящей работе проведено изучение влияния природы растворителей на скорость протекания реакции дегидроконденсации дифенилсилана метанолом.

Изучаемая реакция протекает по схеме:

Ph2SiH2 + 2MeOH Ph2Si(OMe)2 + 2H2|

При проведении данной реакции с избытком метанола замещению подвергаются оба атома водорода, что было показано исследованием спектров ЯМР ХН, а также подтверждается объемом выделяющегося водорода. Измерение скорости выделения водорода дало возможность сравнить скорость протекания самой реакции дегидроконденсации в различных растворителях.

В качестве побочных процессов в изучаемой системе могут протекать другие реакции, приводящие к выделению водорода, такие как дегидроконденсация с молекулами воды в растворителе, дегидроконденсация с образованием связи Si-Si. Однако проведенными нами экспериментами установлено, что эти реакции не вносят существенного вклада на скорость выделения водорода в условиях проведения процесса. Кроме того, растворители для синтеза подвергались дополнительной сушке.

Концентрации дифенилсилана, метанола, катализатора и общий объем растворителя были постоянными и соответствовали данным, приведенным в [13]. Единственным переменным параметром являлось соотношение растворителей. В качестве основного растворителя использовался хлороформ, поскольку он хорошо растворяет использованные в данной работе катализаторы, и реакции в этом растворителе проходят гладко и до конца. К хлороформу в разных экспериментах добавлялся второй растворитель в соотношении 1 : 1 и 1 : 3, что соответствовало 50 % и 75 % добавленного растворителя. Это позволяло проследить влияние на скорость реакции

последовательного замещения исходного раствора хлороформа на другой растворитель.

Некоторые из выбранных растворителей часто используют для проведения каталитических реакций, однако их сопоставление подробно не исследовалось. Поэтому представляло определенный интерес сравнить их в одной и той же каталитической реакции, но с разными ме-таллокомплексными катализаторами.

В качестве таких катализаторов были выбраны комплексы Rh(I), Rh(III) и Р^М). Эти катализаторы отличаются природой центрального атома, степенью окисления и геометрией комплексной частицы. По литературным данным в реакции дегидроконденсации наиболее часто используют соединения одновалентного родия. Применение плоскоквадратного комплекса Rh(PPh3)3Cl в реакции метанолиза описано нами ранее [13].

Такое же плоскоквадратное строение имеют комплексные соединения Р^М). В работе был использован сульфоксидный комплекс [Р^Е^О)2С12]:

О

В отличие от перечисленных катализаторов комплексы Rh(III) имеют октаэдрическое строение. Так, ^Ь|(Ме^О)3С13]3 содержит три молекулы сульфоксида, из которых две координируются с атомом металла за счет атомов серы, тогда как третья молекула диметилсульфок-сида связывается через атом кислорода [14-16]:

О

см Н

[5 11

/ 2

/ 1,

/ ____ 3 ' 6

1.8 9 10

■ 1 2

3

4

5

6

7

8 9

-'10 11

25 50

Содержание, % об

75

Рисунок 1. Периоды полупревращения для реакции Ph2SiH2 с СНзОН в зависимости от содержания растворителя в хлороформе в присутствии рЬ(Р1!зР)зС] 1 101 моль. 1 - хлороформ; 2 - 1,4-диоксан; 3 - сульфолан; 4 - бензол;

5 - ацетонитрил; 6 - диметилформамид; 7 - тетрагидрофуран;

8 - хлористый метилен; 9 - нитрометан; 10 - диметилацетамид;

11 - толуол.

Для катализатора Уилкинсона была получена следующая шкала активности растворителей: диметилацетамид > нитрометан > хлористый метилен = хлороформ > диметилформамид > тетрагидрофуран > бензол > диоксан > толуол >сульфолан >> ацетонитрил. Наиболее активно реакция протекала в случае диметилацета-мида.

Если рассматривать хлороформ как стандартный растворитель, то видно, что одна часть растворителей (диметилацетамид, нитрометан, хлористый метилен) ускоряют реакцию, тогда как другая часть (диметилформамид, тетрагидрофуран, бензол, диоксан, толуол, сульфолан и ацетонитрил) ее замедляют.

Обращает на себя очень низкая скорость катализа в случае использования ацетонитрила.

2 <м"

Такой же способ координации реализуется и для комплексов родия(Ш) с другими сульфоксидами [15].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для оценки влияния растворителей нами были использованы данные по периодам полупревращения для дифенилсилана, которые оценивались по времени достижения 50 %-го объема выделившегося водорода по отношению к максимальному теоретически рассчитанному.

На рисунке 1 показаны экспериментальные данные по периодам полупревращений дифенилсилана под влиянием катализатора Уилкинсона.

5

/ 9

/ / 3 2

4 ц 6

8 1 7 <10

-1 2

3

4

5

6

7

8 9

-10 11

25 50

Содержание, % об

75

Рисунок 2. Периоды полупревращения для реакции Ph2SiH2 с СНзОН в зависимости от содержания растворителя в хлороформе в присутствии [Rh(Et2SO)зClз], 1 1С1 моль. 1 - хлороформ; 2 - 1,4-диоксан; 3 - сульфолан; 4 - бензол; 5 - ацетонитрил; 6 - диметилформамид; 7 - тетрагидрофуран; 8 - хлористый метилен; 9 - нитрометан; 10 - диметилацетамид; 11 - толуол.

Общий ряд зависимостей скорости катализа от природы растворителя для октаэдрического комплекса Rh(NI) выглядит следующим образом (рисунок 2): диме-тилацетамид > тетрагидрофуран > хлористый метилен >> толуол = диоксан > хлороформ >> диметилформамид > бензол > сульфолан > нитрометан >> ацетонитрил.

Этот ряд влияния растворителей мало отличается от ряда, полученного для комплекса родия(1), однако реакция протекает значительно медленнее в высокополярных растворителях - нитрометан, сульфолан, в то время как ацетонитрил оказывает в этом случае меньшее ингибирующее действие.

Для диэтилсульфоксдного комплекса Р^М) характер влияния растворителей совершенно иной, чем для комплексов родия. На рисунке 3 представлены экспериментальные данные для всех 11 растворителей.

см

и

*5*6 1 1 / ' 1 / 1 ' / 10 3

1 ' / 1 1 / Ч / 1' / " / 2 /

1 / 1 / 7 / 1

9 11 /

■8

-1 2

3

4

5

6

7

8 9

-'10 11

25 50

Содержание, % об

75

ли, затрудняя взаимодействие комплекса с реактантами. Еще большим ингибирующим действием обладает ацетонитрил, имеющий ^донорный атом.

Таблица 2. Периоды полупревращения т ¥г для реакции метанолиза дифенилсилана с различными катализаторами

Растворитель Период полупревращения. т ¥г*, мин

[ЩРИзРЬа] Р^БО^аз] [Р^БО^СЩ

Диметилацетамид 0,5 0,4 8,0

Нитрометан 0,85 4,0 2,6

Хлористый метилен 0.9 0,7 1,35

Хлороформ 0,9 0,9 3,0

Диметилформа-мид 0,95 1,0 40,0

Тетрагидрофуран 1,3 0,5 4,0

Бензол 1,4 1,5 1,75

Диоксан 1,5 0,85 1,4

Толуол 1,55 0,85 1,9

Сульфолан 1,75 3,0 6.0

Ацетонитрил 10,3 5,0 80,0

Рисунок 3. Периоды полупревращения для реакции Ph2SiH2 с СНзОН в зависимости от содержания растворителя в хлороформе в присутствии [Р1Е2ВО)2С12], 1 10 е моль. 1 - хлороформ; 2 - 1,4-диоксан; 3 - сульфолан; 4 - бензол;

5 - ацетонитрил; 6 - диметилформамид; 7 - тетрагидрофуран;

8 - хлористый метилен; 9 - нитрометан; 10 - диметилацетамид;

11 - толуол.

По их влиянию на скорость метанолиза дифенилсилана в присутствии [Р^Е^БО)2С12] они составляют ряд: хлористый метилен > диоксан > бензол > толуол > нитрометан > хлороформ > тетрагидрофуран > сульфолан > диметилацетамид > диметилформамид >> ацетонитрил.

Общие данные по периодам полупревращения для всех катализаторов ^СКРРЬ^з], [Rh(Et2SO)зClз] и [Р^Е^БО)2С12] представлены в таблице 2. Для каждого типа катализаторов существует своя шкала зависимости скорости реакции от природы растворителя.

Анализ данных, приведенных в таблицах 1 и 2, позволяет сделать некоторые выводы о влиянии природы растворителей на каталитические свойства изученных комплексов.

Во-первых, следует отметить более низкую активность каталитических комплексов платины по сравнению с катализаторами на основе соединений родия. В этом случае реакция активно протекала как в среде нейтральных растворителей (хлористый метилен, бензол, толуол), так и среде сильно полярного нитрометана. То есть полярность растворителя не является здесь определяющим фактором.

В то же время значительно медленнее реакция протекает в среде растворителей с высокими донорны-ми числами (диметилацетамид, диметилформамид). Эти О-донорные растворители могут образовывать ассоциа-ты с комплексом платины, имеющим вакантные d-орбита-

Примечание: *время указано при содержании растворителя в хлороформе 50 % об

Полученный ряд растворителей с данными для катализа [Pt(Et2SO)2Cl2] согласуется с результатами работы по дегидроконденсации триэтилсилана [9], а также данными работы [10].

Для каталитических комплексов родия О-донор-ные растворители не оказывают ингибирующего действия. Более того, диметилацетамид оказывается наиболее благоприятной средой для проведения реакции, как для комплексов Rh(I), так и Rh(NI).

В работе [15] исследовалось взаимодействие ^||(Ме2БО)3С13] с различными О-донорами (диметилформамид, диметилацетамид, фосфин-оксиды) и было показано, что они могут вытеснять молекулу О-коорди-нированного сульфоксида из координационной сферы комплекса. Однако для этого требуется нагревание, тогда как исследуемая нами реакция протекает при комнатной температуре, поэтому ингибирования реакции в этих растворителях не происходит.

Следует отметить, что при катализе комплексом Rh(Ш), в отличие от Rh(I), реакция протекает медленнее в сильно полярных растворителях (нитрометан, сульфолан).

Общим для катализа комплексами родия и платины является то, что ацетонитрил является наименее подходящей средой для проведения реакции дегидрокон-денсации. В случае платинового катализатора скорость реакции в ацетонитриле исключительно мала, за 30 мин реакция прошла всего на 10 %.

Авторы [9] предположили механизм, включающий образование циклического переходного комплекса:

я—о-н

-^¡-о-я + Ы

В работе [17] была изучена кинетика реакции дегидроконденсации силанов с циклогексанолом в присутствии коллоидных металлов. В предложенной схеме авторы предполагают образование пентакоординирован-ного атома кремния. Если в эту схему включить образование ассоциатов с молекулами растворителя, то возможный механизм реакции можно представить следующей схемой:

R3SiH + K + S

R3S-

-H.......K........S

R3Si-H.........K........S ■

к...........s

h-sir3

h—6—r

SiR3 + H2 + K........S

I

где K - молекула комплексного катализатора, а S - молекула растворителя. Растворитель может образовывать ассоциаты со многими реактантами. В частности предположено [9], что отрицательное влияние диметил-формамида и пиридина связано с возможным образованием водородных связей с молекулами спирта или за счет нуклеофильного взаимодействия с гидросиланом, препятствующих образованию активированного реакционного комплекса.

Однако этого не происходит при катализе комплексами родия, и главная причина различного влияния природы растворителей, на наш взгляд, состоит в их способности взаимодействовать с каталитическим комплексом, с образованием ассоциата металлокомплекса и растворителя.

Характер этого взаимодействия отличается для различных каталитических металлокомплексов, что отражается на различии в полученных рядах влияния растворителей.

Экспериментальная часть

Кинетические измерения дегидроконденсации проводили волюмо-метрическим методом по объему выделившегося водорода в приборе Церевитинова. Методика измерения описана в работе [18].

Концентрации катализаторов во всех случаях составляли 140-6 моль, концентрация метанола сохранялась равной 5-10-2 моль, а дифенилсилана - 5,4-10-3 моль. Температура во всех случаях была 20 °С, давление стандартное.

Комплексы [Pt(Et2SO)2Cl2], [Rh^SO^Ch] и [Rh(Ph3P)3Cl] получены по методикам, описанным в работах [19-21] соответственно.

Очистка растворителей производилась по стандартным методикам [12].

Выводы

Влияние растворителей на скорость реакции дегидроконденсации дифенилсилана с метанолом, оцененное по периодам полупревращения дифенилсилана, изменяется в широком диапазоне и существенно различается для катализаторов на основе координационно-ненасыщенных плоско-квадратных комплексов платины и родия и октаэдрического координационно-насыщенного комплекса родия(Ш).

На основе полученных «шкал» активности растворителей можно осуществлять подбор соответствующего растворителя и эффективно управлять процессом дегидроконденсации дифенилсилана.

Комплексы родия(Ш) превосходят по активности катализаторы на основе комплексов родия(1) и являются новыми перспективными катализаторами реакции деги-дроконденсации гидросиланов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 13-03-00890).

Литература

1 Долгов Б.Н., Харитонов Н.П., Воронков М.Г. Изучение реакции взаимодействия триалкилсиланов со спиртами // Журн. общ. химии. 1954. Т. 24. Вып. 7. С. 1178-1188.

2. Лукевиц Э., Дзинтара М. Алкоголиз гидроси-ланов. Рига: «Препринт», 1985. С. 1-40.

3. Corriu R.J.P., Moreau J.J.E. Selective catalytic route to bifunctionalsilanes. Catalysis by rhodium and

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ruthenium complexes of the alcoholysis of diarylsilanes and the hydrosilylation of carbonyl compounds // J. Chem. Society D: Chem. Commun. 1973. Vol. 2. P. 38-39.

4. CorriuR.J.P., MoreauJ.J.E. Synthese asimetriqued'alcoxysilanes catalysee par des complexe durhodium // Tetrah. Lett. 1973. Vol. 14. № 45. P. 4469-4472.

5. Corriu R.J.P., Moreau J.J.E. Alcoolyse selective d'organosilanes catalysee par un complexe du rhodium // J. Organomet. Chem. 1976. Vol. 114. № 2. P. 135-144.

6. Corriu R.J.P., Moreau J.J.E. Reactions d'organosilanescatalysee par des complexes du rhodium; syn thesed'organosilanepolufunctionnels // J. Organomet. Chem. 1977. Vol. 127. № 1. P. 7-17.

7. Corriu R.J.P., Moreau J.J.E. Asymmetric synthesis at silicon: II. Alcoholysis of prochiralorganosilicon compounds catalyzed by rhodium complexes // J. Organomet. Chem. 1976. Vol. 120. № 3. P. 337-346.

8. Doyle M.P., High K., Bagheri V. Rhodium(II) perfluorobutirate catalyzed silanealcoholysis. A highly selective route to silylethers // J. Org. Chem. 1990. Vol. 55. № 25. P. 25-27.

9. Лукевиц Э.Я., Воронков М.Г. Кремнийорганиче-ские соединения фуранового ряда VII. Дегидроконденса-ция спиртов с триорганосиланами в присутствии H2PtCl6 // Химия гетероцикл. соединений. 1965. № 2. С. 171-178.

10. Sommer L.H., Lyons J.E. Stereochemistry of asymmetric silicon. XVI. Transition metal catalyzed substitution reactions of optically active organosilicon hydrides // J. Am. Chem. Soc. 1969. Vol. 91. № 25. P. 7061-7067.

11. Копылова Л.И., Пухнаревич В.Б. [и др.]. Влияние характера лигандов у атома родия и природы растворителя на активность и селективность родиевых комплексов в реакции гидросилилирования фенилацетилена // Журн. общ. химии. 1981. Т. 51. Вып. 7. С. 1851-1855.

12. Райхард К. Растворители и эффекты среды в органической химии: пер. с англ. М.: Мир, 1991. 763 с.

13. Войнова Т.В., Спевак В.Н., Скворцов Н.К. Трихлоротрис-(диметилсульфоксид)родий как катализатор реакции дегидроконденсации дифенилсилана с метанолом // Известия СПбГТИ(ТУ). 2012. № 16(42). С. 8-10.

14. СоколВ.И., Порай-КошицМ.А. Координация ди-метилсульфоксида в комплексах Rh(III). Кристаллическая и молекулярная структура трис-диметилсульфоксидтрихло-рородия // Коорд. химия. 1975. Т. 1. Вып. 4. С. 576-583.

15. James B.R., Morris R.H. Sulfur-bonded sulfoxide complexes of rhodium(III) and rhodium(I) // Can. J. Chem. 1980. Vol. 58. № 4. P. 399-408.

16. Harlos M., Ott I., Gust R., Alborzinia H., Wolf S., KrommA., Sheldrick №S. Synthesis, biological activity and structure-activity relationships for potent cytotoxic rhodium(III) polypyridyl complexes // J. Med. Chem. 2008. Vol. 51. № 13. P. 3924-3933.

17. Худобин Ю.И., Сергеева Н.А., Харитонов Н.П. О реакции триалкил (арил) силанов с циклогексано-лом // Журн. общ. химии. 1968. Т. 38. Вып. 2. С. 407-413.

18. Скворцов Н.К., Бурова Л.Н., Трофимов А.Е., Васильева Е.Б., Рейхсфельд В.О. Исследование реакции дегидроконденсации кремнийгидридов в присутствии комплексов переходных металлов // Журн. общ. химии. 1990. Т. 60. Вып. 5. С. 1087-1091.

19. Кукушкин Ю.Н., Спевак В.Н. О трансвлиянии диэтилсульфоксида в комплексных соединениях плати-ны(М) // Журн. неорг. химии. 1971. Т. 16. Вып. 2. С. 435441.

20. Кукушкин Ю.Н., Хохряков К.А. О различном характере координации диэтилсульфоксида в комплексах родия(Ш) // Журн. неорг. химии. 1972. Т. 17. Вып. 1. С. 262-263.

21. Osborn J.A., Jardine F.H., Young J.F. The preparation and properties of tris(triphenylphosphine) halogen of rhodium(I) and some reaction there of including homogeneous hydrogenation of olefines and acetylenes their derivatives // J. Chem. Soc. (London). A. 1966. P. 1711-1732.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.