2.6. Destekli Katalizör HazırlanıĢı
2.7.17. FeCl 3 /SiO 2 (np) Kullanarak Benzimidol Sentez
Benzimidol sentezi için nano silika üzerine FeCl3 eklenmiş, kompleksin yapısal
özellikleri TEM, SEM ve EDX ile incelenmiştir. Bu tip reaksiyonda kullanılan katalizör miktarının verim üzerine etkisi, çözücü değişimin etkisi, reaksiyon sıcaklığının değişimi tartışılmıştır(Şekil 2.6.17.1.).(Taher, 2016) NH2 NH2 H O R FeCl3/SiO2(np) H2O2, 75oC N H N R
25
3. MATERYAL VE METODLAR
3.1. Kullanılan Kimyasallar FeCl3.6H2O (Merck) FeCl3 (Merck) 3,4-Dihidroksibenzaldehit (Merck) Vanilin (Merck)Benzil klorür (Merck) NaBH4 (Merck)
Metanol (Merck) Dimetil sülfat (Merck) CH2Cl2 (Tekkim) Etanol (Merck) K2CO3 (Merck) Benzen (Merck) Toluen (Merck) Fenol (Merck) Hegzan (Tekkim) Binaftol (Merck) Benzoik asit (Merck) m-Kresol (Merck) Laurik Asit (Merck) 1-Oktanol (Merck) Tetra dekanol (Merck) Bütanol (Merck) THF (Merck) CHCl3 (Merck)
26 Benzoil klorür (Merck)
4-hidroksi-3-metoksibenzaldehit (Merck) 3-hidroksi-4-metoksibenzaldehit (Merck) 3,4-dimetoksibenzaldehit (Merck)
Silica gel (0.063-0.200 mm) (Merck) Etil asetat (Akkimya)
27 3.2. Kullanılan BaĢlıca Alet ve Cihazlar
1. ETÜV: Nüve FN 500 termostatlı (0-300°C)
2. VAKUM ETÜVÜ: Nüve EV 018 (-760 mm Hg) vakummetre (250°C) 3. ROTEVAPORATÖR: Buchi B-480 (0-100°C)
4. TERAZİ: Gec Avery (0.0001 hassasiyet)
5. INFRARED SPEKTROFOTOMETRESİ: Shimadzu IR 470
6. NMR SPEKTROFOTOMETRE: Varian Mercury Plus 300 Mhz. Seri No: 163866
28 3.3. Kullanılan Çözücülerin Kurutulması
Kullanılan bileşiklerin kurutulması ve saflaştırılması Purification of Laboratory Chemicals'da verilen yöntemlere göre gerçekleştirilmiştir.(Perrin, 1996)
Diklorometan: Diklorometan destillenir. Toplanan destillenmiş diklorometan içerisine aktiflenmiş moleküler sieve konur. 1 gün bekletilir.
Heksan: Heksan destillenir. Toplanan destillenmiş heksan içerisine aktiflenmiş moleküler sieve konur. 1 gün bekletilir.
Metanol: 250 mL metanol içerisine 65 gram CaO eklenerek 6 saat reflux edildikten sonra destillenir. Destile edilen kuru metanol içerisine aktiflenmiş moleküler sieve konur.
THF: THF içerisine sodyum parçaları kesilerek konur. Ardından reflux edilir. Kuruma sonrası renk değişimini gözlemleyebilmek için benzofenon ilave edilir. Mor rengi gözleninceye kadar reflux edilir. Renk gözlendiğinde kuru THF destillenerek toplanır.
Benzoil Klorür: Vakum altında (84 °C, 2 mm Hg) destillenir. Destillenmiş benzoil klorür içerisine aktiflenmiş moleküler sieve konur.
29 3.4.Deneyler
Metod A
FeCl3/SiO2
FeCl3/SiO2 Jempty ve Miller‟in yapmış olduğu prosedüre göre hazırlandı.
FeCl3.6H2O‟ın (5.4 g, 20 mmol) susuz eter:metanol (200 ml, 9:1 v/v) içindeki
çözeltisine, oda sıcaklığında 150 °C‟de aktif hale getirilmiş silika jel (54.00 g, 70-230 mesh) eklendi ve 10 dk karıştırıldı. Çözücü evoporatörde uçuruldu ve vakum altında (50 °C, 2 mm Hg) 8 saat bekletildi ve kurutuldu. FeCl3/SiO2 reaktifi ışığa duyarlı sarı toz
halinde elde edildi (57.82 g).(Jempty, 1980)
Metod B
FeCl3/SiO2
FeCl3/SiO2 Jempty ve Miller‟in yapmış olduğu prosedüre göre hazırlandı. Susuz
FeCl3‟ün (6.48 g, 40 mmol) susuz eter:metanol (200 ml, 9:1 v/v) içindeki çözeltisine,
oda sıcaklığında 150 °C „de aktif hale getirilmiş silika jel (64.80 g, 70-230 mesh) eklendi ve 10 dk karıştırıldı. Çözücü evoporatörde uçuruldu ve vakum altında (50 °C, 2 mm Hg) 8 saat bekletildi ve kurutuldu. FeCl3/SiO2 reaktifi ışığa duyarlı koyu renkte sarı
30 3.4.1. Kenetlenme Reaksiyonları 3,4-dietoksibenzaldehit O H OH OH O H OC2H5 OC2H5 NaOH (C2H5)2SO4
10.35 g 75 mmol 3,4-dihidroksibenzaldehit 50 ml 2N NaOH içerisinde çözüldü. 40-45 °C sıcaklıkta karıştırılırken 46.20 g dietil sülfat damla damla ilave edildi ve 10 dakika karıştırıldı. Daha sonra 30 mL 2N NaOH eklenerek üzerine 23.10 g dietil sülfat damla damla ilave edildi, 15 saat 50 °C de karıştırıldı. Daha sonra 3x50 mL kloroform ile ekstraksiyon yapıldı. Ekstrakte edilen ham ürün ve çözelti karışımı Na2SO4
kullanılarak kurutuldu, süzüldü ve kloroform evaporatörde uçuruldu. Ham ürün 1
H NMR'ı alındı. Koyu kahverengi sıvı ürün elde edildi. (8.32 g, % 57.42); H(300 MHz, CDCl3) 1.42 (3H, t, J 6.9 Hz, OCH2CH3), 1.49 (3H, t, J 6.9 Hz, OCH2CH3), 4.17 (2H, q,
J 6.9Hz, OCH2CH3), 4.33 (2H, q, J 6.9Hz, OCH2CH3), 6.96 (1H, d, J 7.75 Hz, H-5),
7.41 (2H, d, J 7.75 Hz, H-6), 9.82 (1H, s, CHO); C (75 MHz, CDCl3) 14.28
(OCH2CH3), 14.32 (OCH2CH3), 64.56 (OCH2CH3), 64.65 (OCH2CH3), 110.52, 111.45,
31 3,4-dietoksi benzilalkol O H OC2H5 OC2H5 CH2OH OC2H5 OC2H5 NaBH4 MeOH
5 g 26 mmol 3,4-dietoksibenzaldehit 37 mL metanol içerisinde çözüldü. 0.35 g 26 mmol NaBH4 1.11 mL 2N NaOH içerisinde çözülerek üzerine 10 mL saf su ilave
edildi. Ardından karışım metanollü çözeltiye damla damla eklendi ve 1 saat karışmaya bırakıldı ve 1 saat sonra TLC alındı. Reaksiyon sonlandırıldı. Metanol evaporatörde uçuruldu. Elde edilen madde 20 mL saf su ile seyreltilerek 3x10 mL eter ile ekstrakte edildi. Üstte kalan eter fazı toplanarak Na2SO4 ile kurutuldu, süzüldü ve eter
evaporatörde uçuruldu. Elde edilen ham ürünün 1H NMR'ı çekildi. Ham ürün kolon
kromatografisi ile saflaştırıldı (Silika; 1:1 etilasetat:heksan, Rf: 0.4). Koyu renkte sıvı ürün elde edildi. (1.14 g, % 22). H(300 MHz, CDCl3) 1.42 (3H, t, J 6.9 Hz, OCH2CH3), 1.46 (3H, t, J 6.9 Hz, OCH2CH3), 1.74 (1H, s, CH2OH), 4.09 (4H, m,
OCH2CH3), 4.59 (2H, s, CH2OH), 6.85 (2H, s, H-2 ve H-5), 6.92 (1H, s, H-6); C (75
MHz, CDCl3) 15.13 (OCH2CH3), 64.55 (OCH2CH3), 64.67 (OCH2CH3), 65.48
32 2,3,7,8,12,13-Heksaetoksi-10,15-dihidro-5H-tribenzo<a,d,g>siklononan OC2H5 OC2H5 CH2OH Diklorometan OC2H5 OC2H5 C2H5O C2H5O C2H5O OC2H5 FeCl3/Silika OC2H5 C2H5O OC2H5 OC2H5 OC2H5 OC2H5 OC2H5 C2H5O C2H5O C2H5O 1.ürün 2.ürün 2,3,7,8,12,13-Heksaetoksi-10,15-dihidro-5H-tribenzo<a,d,g>siklononan 2,3,7,8,12,13,17,18,22,23-Dekaetoksi-10,15,20,25-dihidro-5H- pentabenzo<a,d,g,j,m>siklopentadekan
0.98 g 5 mmol 3,4-dietoksibenzil alkol 2.22 g FeCl3/Silika(Metod A) ile 25 mL
diklorometan içerisinde oda sıcaklığında 30 dakika karıştırıldı. Çözücü sıçrama başlığı kullanarak evaporatörde uçuruldu. Daha sonra 25 mL diklorometan ve 1 mL saf su karışıma eklenerek 2 dakika karıştırıldı. Karışım silika pad üzerinden diklorometan geçirilerek süzüldü. Süzme işleminden sonra silika 2x25 mL diklorometan ile yıkandı. Çözelti Na2SO4 ile kurutuldu, süzüldü ve çözücü evaporatörde uçuruldu. Metanolde
kristallendirme yapılarak saflaştırıldı. Kristallendirme sırasında beyaz kristaller şeklinde 1. ürün elde edildi. (0.12 g, % 4, E.N. 141-144°C,Lit. 145-146 °C (Lindsey, 1965)). Metanolde çözünmeyen ve sıcakta süzülerek ayrılan beyaz katı 2. ürün elde edildi. (0.10 g, % 2, E.N. 229-233 °C, Lit:232-234 °C (Beynek, 1997)).
1. Ürün
H(300 MHz, CDCl3) 1.39 (18H, t, J 6.9 Hz, OCH2CH3), 3.50 ( 3H, d, J 13.97 Hz,
33 s, H-1, H-4, H-6, H-9, H-11, H-14); C (75 MHz, CDCl3) 15.21 (OCH2CH3), 36.85 (CH2), 64.5 (OCH2CH3), 115.70, 132.38, 147.27. 2. Ürün H(300 MHz, CDCl3) 1.27 (30 H, t, J 6.9 Hz, OCH2CH3), 3.54 (10 H, s, CH2), 3.85 (20H, q, J 6.9 Hz, OCH2CH3), 6.47(10H, s, H-1, H-4, H-6, H-9, H-11, H-14, H-16, H- 19, H-21, H-24); C (75 MHz, CDCl3) 14.76 (OCH2CH3), 36.04 (CH2), 64.48 (OCH2CH3), 116.18, 130.93, 146.50. 3-metoksi-4-etoksi benzaldehit O H OCH3 OH O H OCH3 OC2H5 NaOH (C2H5)2SO2
11.41 g 3-metoksi-4-hidroksi benzaldehit 50 ml 2N NaOH içerisinde çözüldü. 40-45 °C sıcaklıkta karıştırılırken 23.10 g dietil sülfat damla damla ilave edildi ve 10 dakika daha karıştırıldı. Daha sonra 15 mL 2N NaOH çözeltiye eklenerek üzerine 11.55 g dietil sülfat damla damla ilave edildi 5 saat 50 °C‟de karıştırıldı. Daha sonra 3x50 mL kloroform ile ekstraksiyon yapıldı. Ekstrakte edilen ham ürün ve çözelti karışımı Na2SO4 kullanılarak kurutuldu, süzüldü ve kloroform evaporatörde uçuruldu. Ham
ürünün 1H NMR'ı alındı. Katı koyu turuncu renkli bir ürün edildi.(13.3827 g, verim: %
84.5, E.N. 53-57 °C, Lit. E.N. 61-62.5 °C (Brooks, 1993)). H(300 MHz, CDCl3) 1.52 (3H, t, J 6.9 Hz, OCH2CH3), 3.94 (3H, s, OCH3), 4.20 (2H, q, J 6.9 Hz, OCH2CH3),
6.97 (1H, d, J 8.06 Hz, H-5), 7.43 (2H, m, H-2, H-6), 9.85 (1H, s, CHO); C(75 MHz, CDCl3) 14.57 (OCH2CH3), 56.12 (OCH3), 64.52 (OCH2CH3), 109, 111.5, 127.2, 130.1,
34
3-metoksi-4-etoksi benzilalkol
5 g 28 mmol 3-metoksi-4-etoksi benzaldehit 40 mL metanol içerisinde çözüldü. 0.38 g 28 mmol NaBH4 1.2 mL NaOH içerisinde çözülerek ve üzerine 10 mL saf su
ilave edildi. Ardından karışım metanollü çözeltiye damla damla eklendi ve 1 saat karışmaya bırakıldı ve 1 saat sonra TLC alındı. Reaksiyon sonlandırıldı. Metanol evaporatörde uçuruldu. Elde edilen madde 20 mL saf su ile seyreltilerek 3x10 mL eter ile ekstrakte edildi. Üstte kalan eter fazı toplanarak Na2SO4 ile kurutuldu, süzüldü ve
eter evaporatörde uçuruldu. Elde edilen ham ürünün 1H NMR'ı çekildi. Ham ürünün
kolon kromatografisi yapılarak saflaştırıldı(5:1 heksan:etil asetat, Rf: 0.5). Katı beyaz renkte bir ürün elde edildi. (3.08 g, % 60.92). H(300 MHz, CDCl3) 1.46 (3H, t, J 7.0 Hz, OCH2CH3), 1.64 (1H, s, CH2OH), 3.88 (3H, s, OCH3), 4.10 (2H, q, J 7.0 Hz,
OCH2CH3), 4.63 (2H, s, CH2OH), 6.86 (2H, m, H-2, H-3), 6.93 (1H, s, H-1). C(70
MHz, CDCl3) 15.1 (OCH2CH3), 56.2 (OCH3), 64.56 (OCH2CH3), 65.56 (CH2OH),
110.91, 112.66, 119.54, 133.65, 148, 149.56. O H OCH3 OC2H5 OCH3 OC2H5 CH2OH NaBH4 MeOH
35 2,7,12-trietoksi-3,8,13-trimetoksi-10,15-dihidro-5H-tribenzo<a,d,g>siklononan OCH3 OC2H5 CH2OH Diklorometan OC2H5 OCH3 H3CO C2H5O H3CO OC2H5 FeCl3/Silika
0.91 g 5 mmol 3-metoksi4-etoksibenzil alkol 2.22 g FeCl3/Silika(Metod A) ile
25 mL diklorometan içerisinde oda sıcaklığında 30 dakika karıştırıldı. Çözücü sıçrama başlığı kullanarak evaporatörde uçuruldu. Daha sonra 25 mL diklorometan ve 1 mL saf su karışıma eklenerek 2 dakika karıştırıldı. Karışım silika pad vasıtasıyla üzerinden diklorometan geçirilerek süzüldü. Süzme işleminden sonra silika 2x25 mL diklorometan ile yıkandı. Çözelti Na2SO4 ile kurutuldu, süzüldü ve çözücü evaporatörde uçuruldu.
Ham ürün metanol ile kristallendirme yapılarak saflaştırıldı. Katı beyaz bir ürün elde edildi.(0.05 g, % 2, E.N. 166-171 °C). H(300 MHz, CDCl3) 1.41 (9H, t, J 6.9 Hz, OCH2CH3), 3.53 (3H, d, J 13.87 Hz, CH2), 3.82 (9H, s, OCH3), 4.07 (6H, q, J 6.9 Hz,
OCH2CH3), 4.76 (3H, d, J 13.91 Hz, CH2), 6.84 (6H, s, H-1, H-4, H-6, H-9, H-11, H-
14). C (75 MHz, CDCl3) 15.11 (OCH2CH3), 36.75 (CH2), 56.2 (OCH3), 64.65
36 3-metoksi-4-benziloksi benzaldehit O OCH3 OH Cl EtOH K2CO3 O OCH3 O
11.4 g 75 mmol vanilin 100 mL etanolde çözüldü. 13 mL 112.5 mmol benzil klorür ve 13.5 g 97.6 mmol K2CO3 çözeltiye eklendi. 6 saat reflux olmak üzere
karıştırılmaya konuldu. Çözücü evaporatörde uçuruldu. Elde edilen katı ürün 200 mL saf suda çözüldü. 3x50 mL kloroform ile ekstraksiyon yapıldı. Na2SO4 ile kurutuldu,
süzüldü. Elde edilen ham ürün silica; 4:1 n-Heksan-Etil Asetat çözücü sisteminde kolon kromatografisi ile saflaştırıldı. Uzun iğne kristal şeklinde şeffaf bir ürün elde edildi. (9.73 g, % 53.66, Rf: 0.3, E.N. 62-64°C).(Lit: E.N. 60-61 °C, (Zhang, 2017)). H(300 MHz, CDCl3) 3.95 (3H, s, OCH3), 5.25 (2H, s, OCH2), 6.99 (1H, d, J 8.20 Hz), 7.43-
7.30 (7H, m), 9.84 (1H, s, CHO); C (75 MHz, CDCl3) 56.2 (OCH3), 71.3 (OCH2), 109,
37 3-metoksi-4-benziloksi benzilalkol O OCH3 O HO OCH3 O NaBH4 MeOH
4.5 g 18.5 mmol 3-metoksi-4-benziloksi benzilaldehit 25 mL metanol içerisinde çözüldü. 0.25 g 28 mmol NaBH4 0.8 mL NaOH içerisinde çözülerek ve üzerine 7 mL
saf su ilave edildi. Ardından karışım metanollü çözeltiye damla damla eklendi ve 1 saat karışmaya bırakıldı ve 1 saat sonra TLC alındı. Reaksiyon sonlandırıldı. Metanol evaporatörde uçuruldu. Elde edilen madde 15 mL saf su ile seyreltilerek 3x30 mL eter ile ekstrakte edildi. Üstte kalan eter fazı toplanarak Na2SO4 ile kurutuldu, süzüldü ve
eter evaporatörde uçuruldu. Kristal renksiz bir ürün elde edildi. (4.47 g, % 98.67, Rf: 0.5, E.N. 71-73 °C). (Lit: E.N. 72-74 °C (Potter, 2004)). H(300 MHz, CDCl3) 1.55 (1H, s, CH2OH), 3.92 (3H, s, OCH3), 4.64 (2H, s, CH2OH), 5.17 (2H, s, CH2O), 6.86
(2H, m, H-5, H-6), 6.98 (1H, s, H-2), 7.39 (5H, m); C (75 MHz, CDCl3) 55.87
(CH3O), 65.21 (CH2OH), 73.2(CH2O), 111.2, 114.1, 119.81, 127.5, 128, 128.42,
38 2,7,12-benziloksi-3,8,13-trimetoksi-10,15-dihidro-5H-tribenzo<a,d,g>siklononan OCH3 H3CO H3CO O O O OCH3 O CH2OH FeCl3/Silika Diklorometan
1 g 4.098 mmol 3-metoksi-4-benziloksi benzilaldehit 1,82 g FeCl3/Silika(Metod
A) ile 20 mL diklorometan içerisinde oda sıcaklığında 30 dakika karıştırıldı. Çözücü sıçrama başlığı kullanarak evaporatörde uçuruldu. Daha sonra 20 mL diklorometan ve 1 mL saf su karışıma eklenerek 2 dakika karıştırıldı. Karışım silika pad vasıtasıyla üzerinden diklorometan geçirilerek süzüldü. Süzme işleminden sonra silika 2x25 mL diklorometan ile yıkandı. Çözelti Na2SO4 ile kurutuldu, süzüldü ve çözücü evaporatörde
uçuruldu. Ham ürüne H NMR alındı. Reaksiyon sonucu ürün metanolde kristallendirme yapılarak saflaştırıldı. Beyaz kristal şeklinde bir ürün elde edildi. (0.19 g, % 6.8, E.N. 137-142 °C). H(300 MHz, CDCl3) 3.48 (3H, d, J 14.09 Hz, CH2), 3.68 (9H, s, CH3O),
4.68 (3H, d, J 14.15, CH2), 5.12 (6H, s, CH2O), 6.64 (3H, s, H-4, H-9, H-14), 6.82 (3H,
s, H-1, H-6, H-11). C(75 MHz, CDCl3) 35.3, 56.5 (CH3O), 71.5(CH2O), 113.9, 116,
39 3.4.2. Açilleme Reaksiyonları
Yöntem 1: Başlangıç maddesi ve açil klorür, Metod A ve Metod B prosedürü ile