Heterogén katalitikus aszimmetrikus hidrogénezések: Kísérletek (S)-prolin és dihidroizoforon reakciójával Készítette:Témavezető: Fodor MátyásDr. Tungler Antal Ph.D. hallgató tanszékvezető egyetemi tanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Kémiai Technológia Tanszék

Kutatások célja Az enantioszelektív hidrogénezések terén új, hatékony királis módosítók felkutatása -módosítók hatásának vizsgálata C=C és C=O kötések hidrogénezési reakcióiban -minták elemzése királis kolonnával felszerelt gázkromatográffal Szignifikáns (>5%) enantioszelektivitás esetén kísérlet a reakció optimalizálására -potenciális módosítók szintézise

Modellreakciók Izoforon hidrogénezése Etil-piruvát hidrogénezése Tesztreakciók főbb paraméterei: 0,01 mol szubsztrátum, 0,05g katalizátor, 6 óra 10 ml oldószer, módosító : szubsztrátum = 1 : 100 Enantioszelektivitás:

(Származékkal történő reszolválás analógiájára!) A prolin bázisú módosítókban a nitrogént alkilezéssel tercier atommá alakítjuk, olyan alkil csoporttal, ami a szubsztrátumban is megvan. Kérdés: Munkaterv Javul-e az enantioszelektív hatás? A hatásos királis módosító szerkezetére vonatkozó tapasztalati kritériumok: -sztereogén centrum merev környezetben -kondenzált aromás gyűrű („horgonyzó csoport”) -bázikus, szekunder, vagy tercier nitrogénatom

A potenciális módosító „horgonyzó csoport”

Izoforon és (S)-prolin reakciója A kapott termék N-(3,3,5-trimetil-ciklohexil)-prolin: Két diasztereomer elegye keletkezett 1 mol ekvivalens hidrogénfogyás után leállítva a reakciót, a reakcióelegyben lévő termékek: az eredetileg bemért (S)-prolin 50-70%-a dihidroizoforon és izoforon elegye N-alkilezett prolinok elegye

Reakcióséma

Kalibrációs vizsgálat Líneáris összefüggés, de nagyon érzékeny  napi kontrol mmol/ml tartományban megbízható Továbbra is kérdéses, vizsgálat közben mennyire bomlik az N-alkilezett prolin

DHIF:S-Pro=2:1osz.:MeOHp = 9 barT = 25°C DHIF, molPd/C, go.sz., mlV, mlelőkeverés.,hDHIF**,%e.e.***,% 0.010* *0,5+0, > > > > > * telítettlen izoforon került bemérésre, prolint nem tartalmazott a reakcióelegy ** a hidrogénfogyás megálltakor korrigált összes dihidroizoforon *** (S) dihidroizoforon enantiomerfeleslege a termékelegyben

Reakciókörülmények: 0.03 mol DHIF, 0.03 mol (S)-prolin, 0.1 g 10% Pd/C, 50 ml MeOH, 9 bar, 25°C, n = 500 / min, V = 250 ml, előkevertetés: 45 h

Reakciókörülmények: 0.03 mol DHIF, 0.03 mol (S)-prolin, 0.1 g 10% Pd/C, 0.1 g K2CO3, 50 ml MeOH, 9 bar, 25°C, n = 500 / min, V = 250 ml, előkevertetés: 63 h

Izoforon hidrogénezése Reakciókörülmények: 0.03 mol DHIF, 0.03 mol (S)-prolin, 0.1 g 10% Pd/C, 0.1 g K2CO3, 50 ml MeOH, 9 bar, 25°C, n = 500 / min, V = 250 ml, előkevertetés: 63 h

GC-MS vizsgálatok a szerves maradékon konverzió ~ 30%  ~100% 

Összefoglalás Dihidroizoforon és (S)-prolin 1:1 arányú elegye az optimális Az előkevertetés bizonyos idő eltelte után már nem befolyásolta a reakció kimenetelét Az optimális hozam 50-60%-os konverziónál érhető el Kálium-karbonát hozzáadása a kinetikus reszolválást nem befolyásolta, a reakció lassult GC analízis meghatározott feltételek közt alkalmas lehet a mennyiségi elemzésre  É. Sípos, Ph.D. Értekezés (2003)  T. Tarnai, „Műszaki Doktori Értekezés”  É. Sípos, A. Tungler, I. Bitter, J. Mol. Catal A 198 (2003)  É. Sípos, A. Tungler, I. Bitter, M. Kubinyi, J. Mol. Catal A 186 (2002)  A. I. McIntosh, D. J. Watson, J. W. Burton, R. M. Lambert, J. Am. Chem. Soc. (2006) Irodalomjegyzék:

Köszönöm a figyelmet!