پلي (2 وينيل پيريدين) پيوند شده بروي سيليكا داراي نانو ذره هاي پالاديوم: سنتز، شناسايي و كاربرد كاتالسيتي در واكنش هاي جفت شدن كربن كربن

Poly(2-vinylpyridine) Grafted Silica Containing Palladium Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Catalytic Application in Carbon-Carbon Coupling Reactions

در اين پژوهش پلي (2 وينيل پيريدين) پيوند شده بروي سيليكا داراي نانو ذره هاي پالاديوم به عنوان يك سامانه كاتالسيتي ناهمگن و موثر تهيه شد. نخست اكريل آميدو پروپيل سيليكا از واكنش بين آمينو پروپيل سيليكا و اكريلويل كلريد سنتز شد و سپس مونومر 2 وينيل پيريدين به روي اين سيليكاي عامل دار شده به روش پليمريزاسيون راديكال آزاد پيوند شد. در پايان از واكنش اين بستر پليمري با پالاديم كلريد و سپس احيا با سديم بوروهيدريد اين كاتالسيت تهيه شد. اين سامانه به وسيله روش هاي بسياري به خوبي شناسايي شد. طيف بيني فروسرخ تبديل فوريه (FT-IR) حضور گروه هاي عاملي، آناليز وزن سنجي گرمايي (TGA) مقدار پلي (2 وينيل پيريدين) پيوند شده بر بستر سيليكا، ICP مقدار پالاديم قرار گرفته بر بستر، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) ريخت شناسي كاتالسيت، طيف بيني فوتوالكترون پرتو ايكس (XPS) حضور Pd (0) و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) پخش نانو ذره هاي پالاديم در مقياس نانو متري بدون انباشته شدن را نشان مي دهد. اين كاتالسيت به خوبي در واكنش هاي جفت شدن كربن كربن آريل يديد، برميد و حتي كلريد با تركيب هاي الفيني و فنيل بورونيك اسيد به ترتيب در واكنش هاي ميزوروكي هك و سوزوكي ميورا به كار گرفته شد. كاتاليست فعاليت بالايي را در واكنش هاي جفت شدن هك و سوزوكي نشان داد و تا هفت مرتبه پشت سرهم بدون كاهش چشمگير در فعاليت، قابليت بازيافت داشت. از برتري هاي ديگر اين سامانه مي توان به مدت زمان كوتاه واكنش به همراه راندمان مناسب و جداسازي ساده فراورده هايي از محيط واكنش اشاره نمود.

In this study poly(2-vinylpyridine) grafted silica-containing palladium nanoparticle as a heterogeneous and efficient catalytic system is introduced. Initially, acrylamidopropylsilica was prepared with the reaction of aminopropylsilica and acryloyl chloride and then 2-vinylpyridine monomer was grafted onto this functionalized silica by free radical polymerization. Finally, the catalyst was synthesized from the reaction of this polymeric matrix with palladium chloride and subsequent reduction with sodium borohydride. The system was characterized well through various techniques. The presence of functional groups was revealed with FT-IR spectroscopy, the amount of poly(2-vinylpyridine) grafted silica was determined by ThermoGravimetric Analysis (TGA), the amount of palladium on the polymeric matrix was obtained with ICP, Scanning Electron Microscopy (SEM) displayed catalyst morphology, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) exhibited the presence of Pd(0) and Transmission Electron Microscopy (TEM) images showed that palladium dispersed through polymer surface in nanoparticle size without any agglomeration. This catalytic system exhibited excellent activity in C-C cross-coupling reactions of aryl iodides, bromides, and also chlorides, with olefinic compounds in Heck-Mizoraki, and with benzylbronic acid in Suzuki-Miyaura reactions. The catalyst was recycled and reused up to seven times in the Heck and Suzuki coupling reaction without considerable loss of activity. Short reaction time along with high yields and easy separation and purification of products from the reaction mixture are among the other advantages of this catalytic system.