طراحي، سنتز و كاربرد كاتاليزگر پليمري جديد بر پايه كليكس[4]رزورسين آرن

Design, synthesis and application of novel polymeric catalyst base on calix[4]resorcinarene

در اين مطالعه، پليمر شبكه¬اي سه بعدي اسيدي با استفاده از روش عامل¬دار كردن دو مرحله¬اي تهيه شد. در مرحله اول تثبيت كاتاليزگر همگن بر روي پليمر شبكه¬اي سه بعدي بر پايه كليكس]4[رزورسين¬آرن به وسيله سايليل¬دار كردن گروههاي هيدروكسي منجر به شكل¬گيري پليمر كاتيوني حاوي بخش¬هاي پيرازين شد. تشكيل اين پليمر كاتيوني توسط تكنيك هاي CHNS، SEM، TGA و DTG تاييد شد. در مرحله دوم تلاش شد HSO4- با استفاده از واكنش شناخته شده تبادل آنيون، در كنار آويزهاي كاتيوني پيرازين قرار گيرد. نتايج حاصل از آناليز عنصري نشان از تثبيت موفقيت آميز آنيون اسيدي برونشتد مورد نظر به همراه داشت. بنابراين كاتاليزگر اسيدي ناهمگن جديد براي دستيابي به اهداف سنتزي پس از دو مرحله عامل¬دار كردن بستر پليمري تهيه شد. مايع يوني اسيدي تثبيت شده به عنوان كاتاليزگر موثر، امكان سنتز تك ظرف بيس آميدهاي متقارن را از طريق واكنش سه جزئي ميان آميد و آلدئيد فراهم كرد. اين كاتاليزگر تعداد دفعات گردش و سرعت گردش بالايي از خود به نمايش گذاشت كه از اين حيث قابل مقايسه با اسيد سولفوريك ميباشد. علت اين امر را مي¬توان به وجود حفره¬هاي فراوان بر روي بستر پليمر و مايعات يوني تثبيت شده از طريق اتصال كووالانسي بر روي آن نسبت داد. همكاري ميان اين دو بخش، محيطي مناسب جهت دستيابي مواد اوليه به مراكز اسيدي، فضاي كافي براي ايجاد محصول و خاصيت آب¬گريزي به منظور خروج آب ايجاد شده در حين واكنش از درون بستر را فراهم مي¬آورد. ويژگي¬هاي منحصر به فرد اين كاتاليزگر، نظير پايداري حرارتي بالا، قابليت بازيافت، فعاليت كاتاليزگري بسيار عالي از نقطه نظر راندمان و زمان واكنش، تعداد و سرعت گردش بالا، پتانسيل آن را براي استفاده در بخش صنعت نشان مي¬دهد.

In this study, an acidic 3D-network polymer was synthesized via two post-functionalization steps. Initially, the active homogeneous catalyst was chemically immobilized onto a polymeric support based on Calix[4]resorcinarene by silylation of the hydroxyl groups to form a cationic polymer that contains pyrazine moieties. The formation of this cationic polymer was confirmed by CHNS, SEM, TGA and DTG techniques. Subsequently, HSO4 anion was incorporated into the polymer along the pyrazine pendant groups via a well-known ion exchange reaction. Elemental analysis data revealed that the cationic polymer was conveniently loaded with the desired Bronsted acid anion; therefore, it provides a novel heterogeneous acid catalyst for achieving synthetic goals. The immobilized acidic ionic liquid effectively catalyzed the one-pot synthesis of symmetrical bisamides by the multicomponent condensation of two moles of amides with aldehydes. Interestingly, the catalyst exhibited a high turnover number (TON) and turnover frequency (TOF), which were even comparable with that of H2SO4. The porosity of the polymeric support and covalently anchored acidic ionic liquid might indeed provide a synergistic means for the efficient approach of the starting materials to acidic sites, enough space for the preparation of product and a suitable hydrophobicity to drive out the water formed during the reaction from the support. The unique features of this catalyst, such as superior thermal stability, recyclability, excellent catalytic activity in terms of yield and reaction time, high turnover number and turnover frequency, are potentially important for the applications of this catalyst in the industry.