sbcl3 به عنوان کاتالیزور ی کار آمد برای تهیه بنزیمیدازول ها و نیز تری متیل سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها در شرایط بدون حلال

مروری کوتاه بر شیمی sbcl3 آنتیموان تری کلرید یک ترکیب شیمیایی با فرمول مولکولی sbcl3 می باشد. این ترکیب یک جامد نرم، بی-رنگ و با بوی تند است که به عنوان روغن آنتیموان معروف است. این ترکیب دارای جرم مولکولی 13/228، چگالی g/cm3 140/3، نقطه ذوبoc 4/73 و نقطه جوشoc 3/220 می باشد. همچنین این ترکیب غیر قابل اشتعال است ]1[. sbcl3 از واکنش کلر با فلز آنتیموان، آنتیموان تری اکسید یا آنتیموان تری سولفید تهیه می شود. همچنین ممکن است به وسیله واکنش آنتیموان تری اکسید با هیدروکلریک اسید غلیظ هم تهیه شود. sbcl3 را باید دور از آب و رطوبت نگهداری کرد زیرا خیلی سریع با آب واکنش می دهد و خاصیت کاتالیزوریش را از دست می دهد ]2[. شکل (1-1) بیانگر این مطلب می باشد. شکل (1-1) این ترکیب عاملی است برای پیدا کردن ویتامین a و کارتنوئید های وابسته در آزمایش carr- pric به طوری که با کارتنوئید ها وارد واکنش می شود و یک کمپلکس آبی رنگ تشکیل می دهد که به وسیله رنگ-سنجی اندازه گیری می شود. sbcl3 همچنین به عنوان یک کاتالیزور برای واکنش های پلیمر دار کردن، هیدرو کراکینگ و واکنش های کلر دار کردن استفاده می شود ]1[. از جمله مزیت های sbcl3 می توان به دسترسی راحت، ارزان بودن و کارکرد بهتر نسبت به سایر هالید های فلزی مثل incl3، gdcl3 و ticl3 اشاره کرد. در ادامه به تعدادی از واکنش های آلی که توسط sbcl3 کاتالیز شده اند اشاره می شود ]3[. تهیه 1و1- دی استات ها کاتالیز شده توسط sbcl3 sbcl3 تهیه ی 1،1- دی استات ها را از واکنش آلدهید های آروماتیک و آلیفاتیک و استیک انیدرید در شرایط بدون حلال و تحت تابش ماکروویو کاتالیز می کند. (شکل 1-2) شکل (1-2) این واکنش در سال 2008 توسط ژانگ و همکارانش گزارش شد. آن ها دریافتند که فقط 10% مول از کاتالیزور برای پیشرفت واکنش لازم است و استفاده از مقدار زیاد آن در میزان بازده تغییری ایجاد نمی کند. همچنین دلایل موفقیت این روش را هزینه پایین کاتالیزور، بازده بالا، زمان کوتاه و سادگی روش انجام واکنش اعلام کردند ]4[. واکنش بیجینلی کاتالیست شده توسط sbcl3 در سال 2007 ایویکا کپانک و همکارانش از sbcl3 به عنوان کاتالیزور واکنش بیجینلی آلدهید های آروماتیک، استر های استو استات و اوره برای تهیه دی هیدرو پیریمیدینون استفاده کردند. شکل (1-3) شکل (1-3) مخلوط این واکنش در تولوئن، اتانول و استو نیتریل به عنوان حلال در شرایط تقطیر برگشتی قرار گرفت که استو نیتریل به عنوان بهترین حلال انتخاب شد. sbcl3 در این واکنش به میزان 20% مولی استفاده شد که نسبت به کاتالیزور های دیگر مثل fecl3، nicl2، biono3، bicl3 و ... موثرتر بوده است. sbcl3 فعالیت مشابهی مثل روی تریفلات و تریفلات دارد اما sbcl3 نسبت به نمک های تریفلات ارزان تر می باشد ]5[. sbcl3 /sio2 یک کاتالیزور ناهمگن کارآمد برای تهیه آمینو پروپنون و 3- آمینو پروپانوات در سال های اخیر توجه ویژه ای به استفاده از کاتالیزور های نا همگن در مقایسه با کاتالیزور های همگن شده است. استفاده از این کاتالیزور ها فواید بسیار زیادی از جمله جداسازی بسیار ساده این کاتالیزور ها از مخلوط واکنش، قابلیّت استفاده مجدد و با صرفه بودن فرایند از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی، دارد ]6[. از طرفی کاتالیست اسید لویس به رطوبت حساس بوده و به راحتی در مجاورت مقدارهای کم آبی تجزیه یا غیر فعال می شود، بنابراین، استفاده از آن با مشکل همراه است؛ افزون بر این مصرف آن سبب ایجاد آلودگی در محیط زیست می شود. بنابراین، جهت گسترش رو ش هایی با سمیت کمتر و دوستدار محیط زیست از اسید های لویس تثبیت شده روی یک بستر مناسب مثل سیلیکاژل استفاده می کنند ]7[. در سال 2007 ژانگ و همکارانش استفاده از آنتیموان تری کلرید تثبیت شده روی سیلیکا را به عنوان یک کاتالیزور ناهمگن و کارآمد برای تهیه آمینو پروپنون و 3- آمینو پروپانوات از آمین های آروماتیک و آلیفاتیک و ترکیب های 1،3- دی کربونیل معرفی کردند ]8[. (شکل 1-4) شکل (1-4) برای این واکنش کاتالیزور هایی مثل cu(no3)2.3h2o ]9[، cecl3.7h2o ]10[، hclo4/sio2 ]11[ و همچنین اسید های جامدی مثل خاک رس، سیلیس کلرید و زیرکونیوم سولفات و حتی شرایط بدون کاتالیزور با استفاده از محلول یونی و آب تحت تابش فراصوت جهت بهبود و اصلاح این روش پیشنهاد شده است. با این حال زمان واکنش طولانی، عملکرد نه چندان رضایت بخش، شرایط واکنش خشن و ضرورت استفاده از مواد اضافی از اشکالات این روش هاست سادگی واکنش، تمیز بودن، work-up مناسب و امکان استفاده مجدد از کاتالیزور از مزیت های واکنش فوق می باشد (شکل 1-3) ]8[. سنتز تک مرحله ای ?- آمینو فسفونات توسط sbcl3 جذب شده روی آلومینا sbcl3 جذب شده روی al2o3 یک کاتالیزور خوب و قابل بازیافت است که در پیشرفت واکنش سه جزئی شامل آلدهید های آروماتیک و آلیفاتیک، آمین هایی همانند آریل آمین ها، آمین های آروماتیک و استرهای (s) ?-آمینو اسید های با دی آلکیل فسفیت ها، موثر است و باعث تولید ?-آمینوفسفونات قابل انتظار با بازده بالا می شود ]12[. (شکل 1-5) واکنش در دمای اتاق و در مجاورت 5% مولی از کاتالیزور sbcl3/al2o3 در مدت زمان 3 ساعت انجام می شود. همچنین با استفاده از al2o3 تنها، حتی با صرف زمان 8 ساعت هم فراورده ای ایجاد نشد و این نشان می دهد که al2o3 در این واکنش فقط به عنوان یک بستر کاتالیزوری عمل می کند و نقش کاتالیزوری ندارد. شکل (1-5) استفاده از این کاتالیزور مزایایی مثل خالص سازی ساده، جابجایی راحت، شرایط واکنش خوب، تولید فراورده خالص، انحلال پذیری بالا،کاهش فراورده های جانبی و زائد، افزایش سرعت واکنش و قابل بازیافت بودن و استفاده مجدد در حدود 10 بار را دارد. مروری کوتاه بر خواص و کاربرد های بنزایمیدازول اکثر ترکیب های دارویی دارای حلقه های هتروسیکل می باشند و دانش در زمینه ترکیب های هتروسیکل و راه-های سنتز آن ها در واقع گامی به سوی دانش تهیه ی فرآورده های دارویی است. بسیاری از دارو ها و عمده ترکیب های هتروسیکل که دارای کاربرد عملی هستند، از منابع طبیعی استخراج نشده بلکه ساخته می شوند. می توان گفت که اساس شیمی آلی به واقع در مطالعه فراورده های طبیعی نهفته است، چرا که این ترکیب ها پایه گذار طراحی بسیاری از ترکیب های مفیدی هستند که متعاقبأ تکوین می یابند ]13[. با ادغام دو سیستم حلقوی هترو آروماتیک تک حلقه ای می توان تنوع عظیمی از هتروسیکل های ادغام شده را بوجود آورد. بنزایمیدازول یک هترو آروماتیک پنج عضوی ادغام شده با بنزن می باشد ]14[. (شکل 1-6) (( بنزایمیدازول )) شکل (1-6) بنزیمیدازول ها به دلیل داشتن خواص بیولوژیکی و دارویی از اهمیت خاصی در سنتزهای آلی برخوردار هستند. این ترکیب های هتروسیکل در موارد مختلف درمانی مثل ضد التهاب ، ضد تومور، ضد قارچ، ضد باکتری، درمان زخم های گوارشی، ضد ویروس آنفولانزا و hiv، در دامپزشکی، ضد تبخال، استفاده در انواع آنتی بیوتیک ها، استفاده به عنوان مواد رنگ زا و همچنین به عنوان لیگاند انتقال فلز برای مدل سازی سیستم های بیولوژیکی بصورت تجاری کاربرد دارند ]15-19 [. مروری بر روش های تهیه بنزایمیدازول: روش های متعددی برای سنتز بنزایمیدازول ها گزارش شده که شامل تراکم آلدهید ها، اسید ها و یا مشتق های آن ها با دی آمین های آروماتیک تحت شرایط تقطیر برگشتی در مجاورت اسید های قوی مثل پلی فسفریک اسید، اسید بوریک، اسید سولفونیک و دیگر اسید های معدنی می باشد ]20 [. شکل (1-7) واکنش کلی تهیه بنزایمیدازول از استر ها، آلدهید ها و اسید ها با دی آمین ها را نشان می دهد. شکل (1-7) در سالهای اخیر سنتز عاری از حلال بنزیمیدازول ها تحت تابش مایکروویو با استفاده از yb(otf)3،ppa ، آلومینا و هالید های فلزی جذب شده گزارش شده است که متأسفانه بسیاری از این فرایند ها از برخی محدودیت ها از جمله شرایط واکنش شدید، کم بازده بودن، زمان طولانی، درجه حرارت بالا، نیاز به مقدار کاتالیزور بیشتر و دستگاه های خاص رنج می برند ]19 [. بنابرین واکنش های دارای هزینه مناسب، ایمن و دوستار محیط زیست سیستم های مطلوبی هستند. از روش هایی که اخیراً برای تهیه ی بنزایمیدازول ها گزارش شده است در ذیل به چند روش اشاره می-شود. 1-3-1- استفاده از محلول m1 گلوکز به عنوان یک کاتالیزور موثر برای تهیه ی بنزایمیدازول ها در سال 2011 رستمی زاده و همکارانش از محلول m1 گلوکز حل شده در آب به عنوان یک سری اکسنده آزاد در تهیه بنزایمیدازول ها استفاده کردند. در این روش مشتق های ارتو فنیلن دی آمین از واکنش با آلدهید های مختلف در مجاورت حجم های متفاوتی از محلول m1 گلوکز به عنوان کاتالیزور، بنزایمیدازول های مربوط را در دمای oc 60 به دست دادند. (شکل 1-8) شکل (1-8) در این واکنش هیچ اکسنده اضافی به غیر از اکسیژن هوا و گرمایش استفاده نمی شود. در این روش علاوه بر بنزایمیدازول با استخلاف در موقعیت 2، بنزایمیدازول های 1،2-دو استخلافی نیز به دست آمدند ]21 [. 1-3-2- تبدیل آلدهید ها به بنزایمیدازول های مربوط توسط pd(tmhd)2 در سال 2010 مالهاری و همکارانش از کمپلکس pd(tmhd)2 به عنوان یک کاتالیزور چند منظوره و منحصر به فرد در انجام واکنش های هیدروژن دار کردن برای سنتز بنزایمیدازول از راه حلقه زایی هیدروژنی dra، از 2- نیترو آنیلین و آلدهید ها استفاده کردند ]22 [. (شکل 1-9) به طور مثال واکنش 2- نیترو آنیلین با پارا متیل بنز آلدهید در مجاورت pd(tmhd)2، در اتیل استات، گاز هیدروژن و p- tsa در دمایoc 80 منجر به تشکیل 2-پارا تولیل بنزایمیدازول با بازده 82% شد. در این روش آلدهید های استخلاف دار مختلف به خوبی با 2- نیترو آنیلین واکنش داده و بنزایمیدازول های مربوط با بازده بالا تولید شده اند. شکل (1-9) 1-3-3- استفاده از سریک آمونیوم نیترات (can) برای تهیه بنزایمیدازول ها در سال 2010 کیدوال و همکارانش با استفاده از سریک آمونیوم نیترات به عنوان کاتالیزوری موثر، موفق به تهیه مشتقات بنزایمیدازول از ارتو فنیلن دی آمین و آلدهید ها در حلال پلی اتیلن گلیکول (peg) شدند ]23[. (شکل 1-10) شکل (1-10) این روش یک روش جدید برای سنتز بنزایمیدازول ها با بازده خوب می باشد. علت موفقیت این روش یکی به دلیل استفاده از مقدار کم کاتالیزور می باشد و از طرفی پلی اتیلن گلیکول دارای خواص منحصر به فردی مانند پایداری حرارتی بالا، در دسترس بودن، ارزان، غیر سمی، غیر قابل اختلاط با حلال های آلی دیگر، حمل و نقل آسان، دارای قابلیت بازیافت و سازگار با محیط زیست می باشد ]24[. 1-3-4- روی استات کاتالیزوری کارآمد برای تبدیل آلدهید ها به بنزایمیدازول ها در سال 2010 پاتیل و همکارانش یک روش جدید، ملایم و موثر را برای تهیه بنزایمیدازول ها از واکنش آلدهید های آروماتیک و آلیفاتیک با ارتو فنیلن دی آمین در مجاورت مقدار کاتالیزوری 1/0 میلی مول از روی استات در شرایط بدون حلال و در دمای اتاق گزارش کردند. (شکل 1-11) شکل (1-11) از مزیت های این روش می توان به قیمت ارزان کاتالیزور، بازده بالای فراورده ها، شرایط واکنش ملایم، مدت کوتاه واکنش و شرایط بدون حلال اشاره کرد ]25[. 1-3-5- سنتز بنزایمیدازول ها توسط مایع یونی اسیدی br?nsted محلول در آب در سال 2010 بهشتی ها و همکارانش استفاده از مایع یونی اسیدی br?nsted، (شکل 1-12) محلول در آب را به عنوان کاتالیزوری کارآمد و موثر برای تهیه بنزایمیدازول ها از آلدهید ها و ارتو فنیلن دی آمین معرفی کردند ]18[. (شکل 1-13) (4-sulfonic acid)butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate شکل (1-12) به طور کلی مایعات یونی نمک هایی با نقطه ذوب پایین تر از oc 100 می باشند. از مشخصات استثنایی مایعات یونی می توان به قطبیت، پایداری حرارتی بالا، غیر قابل حل در تعدادی حلال های آلی، فشار بخار ناچیز و قابلیت بازیافت آن ها اشاره کرد. گذشته از این مزایا زمانی که از یک کاتالیزور محلول در آب مثل مایع یونی محلول در آب استفاده می شود، فرآورده های غیر قابل حل را می توان از هم جدا کرد. از طرف دیگر انجام واکنش های آلی در آب توجه زیادی را به دلیل هزینه کم، ایمنی بالا و سازگاری با محیط زیست به خود اختصاص داده اند ]26[. شکل (1-13) 1-3-6- استفاده از استیک اسید به عنوان کاتالیزوری کارآمد برای تهیه بنزایمیدازول ها در سال 2010 آذری فر و همکارانش یک روش مفید در جهت سازگاری با محیط زیست برای تهیه بنزایمیدازول ها ارائه کردند. در این روش بنزایمیدازول ها با بازده بالا از تراکم ارتو فنیلن دی آمین با آلدهید ها در استیک اسید به عنوان کاتالیزور در دو حالت ریز موج ( oc 50) و یا تقطیر برگشتی (oc 80) تهیه شدند ]27[. این واکنش در جهت تولید دو ترکیب مختلف از بنزایمیدازول ها است که واکنش کلی آن در شکل (1-14) و مکانیسم آن در شکل (1-15) آورده شده است. شکل (1-14) مکانیسم کلی واکنش به صورت زیر است: شکل (1-15) 1-3-7- استفاده از تترا بوتیل آمونیوم فلوراید (tbaf) در سال 2010 گیل و همکارانش با استفاده از 5 مول درصد از تترا بوتیل آمونیوم فلوراید به عنوان یک کاتالیزور دوستدار محیط زیست موفق به تهیه بنزایمیدازول ها از واکنش آلدهید ها با ارتو فنیلن دی آمین ها در آب و تحت تابش فراصوت در دمای محیط شدند. فراورده های مربوط با بازده خوبی تهیه شدند. (شکل 1-16) شکل (1-16) از جمله مزایای این واکنش سازگاری با محیط زیست، ملایم بودن واکنش، کم هزینه بودن، انتخاب پذیری عالی و بازده خوب واکنش می باشد. از طرفی tbaf یک کاتالیزور ارزان، غیر سمی و ملایم می باشد و در واکنش های ناپروتونی یا بی آبی استفاده می شود بنابراین از جمله کاتالیزور هایی است که باعث ترویج شیمی سبز می شود. حلالیت پایین واکنش دهنده ها، ناسازگاری برخی واسطه ها، رقابت بین واکنش مورد نظر و هیدرولیز و محدود کردن استفاده از h2o به عنوان حلال، از جمله محدودیت های این واکنش می باشد ]28[. 1-3-8- scolecite یک کاتالیست اسیدی جامد برای تهیه بنزایمیدازول ها در سال 2009 لانده و همکارانش یک روش ساده و پر بازده برای تهیه بنزایمیدازول ها از آلدهید ها و ارتو فنیلن دی آمین با استفاده از scolecite [ caal2si3o10.3h2o ] که یک کاتالیست جامد اسیدی می باشد، گزارش دادند. (شکل 1-17) در این روش آلدهید ها با ارتو فنیلن دی آمین در اتانول و در مجاورت scolecite به عنوان کاتالیزور، در دمای oc 70 با بازده بالا و مدت زمان کم به بنزایمیدازول مربوط تبدیل شدند ]19[. شکل (1-17) از جمله مزیت های این روش قابلیت استفاده مجدد از کاتالیزور، بازده بالا و زمان کم واکنش ( 70-50 دقیقه ) می باشد. 1-3-9- استفاده از cocl2.6h2o برای سنتز بنزایمیدازول ها در سال 2009 خان و همکارانش یک روش ساده و کارآمد برای تهیه بنزایمیدازول ها از ارتو فنیلن دی آمین و آلدهید ها با استفاده از cocl2.6h2o به عنوان کاتالیزور در حلال استونیتریل ارائه کردند ]29[.(شکل 1-18) شکل (1-18) این واکنش مقرون به صرفه، پر محصول، تمیز و انتخابی می باشد. 1-3-10- استفاده از نمک های آمونیوم در سال 2009 راجو و همکارانش، ارتو فنیلن دی آمین را با ترکیب های کربونیل، ?- کتو استر ها و 1،2-دی-کتون ها در مجاورت نمک های آمونیوم واکنش دادند وبنزایمیدازول ها را تهیه کردند. این واکنش با ترکیب های کربونیل در شرایط اسیدی قوی (شکل 1-19) و با ?- کتو استر ها در شرایط خنثی و رفلاکس انجام می شود (شکل 1-20). شکل (1-19) شکل (1-20) نمک های آمونیوم کاتالیزور هایی تجاری و دوستدار محیط زیست هستند. nh4br بهترین نمک آمونیوم گزارش شده در این واکنش می باشد که واکنش مورد نظر در 4 ساعت با بازده 94% انجام می شود ]30[. 1-3-11- استفاده از هیدروژن سولفات های فلزی برای تهیه بنزایمیدازول ها در سال 2008 نیک نام و همکارانش روشی برای تهیه 2-آریل، 1-آریل متیل، h1، 1،3- بنزایمیدازول از واکنش ارتو فنیلن دی آمین ها و آلدهید های آروماتیک در مجاورت هیدروژن سولفات های فلزی [m(hso4)n] در آب و نیز در شرایط بدون حلال با بازده بسیار بالا گزارش دادند. (شکل 1-21) شکل (1-21) در این روش هیدروژن سولفات های فلزی جایگزین بسیار مناسبی برای سولفوریک اسید غلیظ مایع که بسیار خطرناک و سمی است می باشد. al(hso4)3 ، mg(hso4)2 و ca(hso4)2 بهترین کاتالیزور های اسیدی جامد محلول در آب برای انجام این واکنش هستند. انجام واکنش در آب و با استفاده از mg(hso4)2 به عنوان کاتالیزور، 45 دقیقه و با بازده 92% گزارش شد. این در صورتی که در شرایط بدون حلال 10 دقیقه و با بازده 92% می باشد. در حلال های آلی واکنش در زمان های بالا و بازده های پایین گزارش شده است ]31[. 1-3-12- استفاده از zrocl2.8h2o در سال 2008 ردی و همکارانش یک سنتز ملایم و موثر از مشتقات بنزایمیدازول ار ارتو فنیلن دی آمین و ارتو استر ها مثل ارتو فرمات، ارتو استات و ارتو والرات در مجاورت zrocl2.8h2o به عنوان کاتالیزور در دمای اتاق و تحت پرتو ریز موج گزارش دادند ]32[.(شکل 1-22) شکل (1-22) سازگاری با محیط زیست، شرایط بدون حلال و به کار گرفتن شرایط ماکروویو از جمله خصوصیات این واکنش می باشد. از طرفی شرایط ماکروویو باعث تولید فراورده های با بازده بالا (%93-81) در زمان کوتاه (10-5 دقیقه) می شود. 1-3-13- تهیه بنزایمیدازول ها با استفاده از سیلیکا سولفوریک اسید در سال 2008 بلتورک و همکارانش یک روش سریع و کارآمد برای تهیه بنزایمیدازول ها، بنزواکسازول ها و اکسازول[4, 5- b] پیریدین را از واکنش ارتو استر با ارتو فنیلن دی آمین، ارتو آمینو فنول و 2- آمینو، 3- هیدروکسی پیریدین در مجاورت سیلیکا سولفوریک اسید در شرایط نا همگن و بدون حلال گزارش دادند ]33[. (شکل 1-23) شکل (1-23) از ویژگی های قابل توجه این روش زمان واکنش کوتاه، بازده بالا، شرایط واکنش خفیف، شرایط بدون حلال، ارزانی، غیر سمی بودن و قابلیت استفاده مجدد از کاتالیزور می باشد. 1-3-14- استفاده از bf3-oet2 به عنوان کاتالیزور برای تهیه بنزایمیدازول ها در سال 2006 شینده و همکارانش یک روش جدید، ملایم و موثر برای تهیه بنزایمیدازول ها از واکنش ارتو فنیلن دی آمین و آلدهید ها با استفاده از bf3-oet2 به عنوان کاتالیزور در شرایط بدون حلال معرفی کردند. در این روش انواع آلدهید های آروماتیک، آلیفاتیک و ?,? - غیر اشباع در شرایط بدون حلال و مقدار کاتالیزوری 1/0 میلی مول از bf3-oet2 در دمای اتاق به بنزایمیدازول مربوط تبدیل شدند. (شکل 1-24) شکل (1-24) از جمله مزیت های این روش می توان به سادگی روش، شرایط واکنش ملایم، شرایط بدون حلال و بازده بالای محصول اشاره کرد. همچنین این روش رِنج وسیعی از ارتو فنیلن دی آمین های مختلف را در بر می گیرد ]20[. 1-3-15- استفاده از سیستم کاتالیزوری سولفامیک اسید/ متانول در سال 2006 ژانگ و همکارانش با استفاده از یک سیستم کاتالیزوری موثر و کارآمد موفق به تهیه بنزایمیدازول ها از ارتو فنیلن دی آمین و ارتو استر ها در درجه حرارت اتاق شدند. (شکل 1-25) شکل (1-25) شرایط واکنش خفیف، زمان کوتاه، بازده خوب، روش کم هزینه، عمل آوری ساده و استفاده از مقدار کاتالیست کم ( 05/0 میلی مول ) از جمله مزایای این روش می باشد ]34[. 1-3-16- استفاده از yb(otf)3 به عنوان کاتالیزوری دوستدار محیط زیست برای تهیه بنزایمیدازول ها از ارتو استر ها در سال 2004 وانگ و همکارانش یک روش کارآمد برای تهیه مشتقات بنزایمیدازول با استفاده از yb(otf)3 به عنوان کاتالیزور در شرایط بدون حلال معرفی کردند ]35[. در این واکنش ارتو فنیلن دی آمین با ارتو استر ها در حضور 5/0 درصد مولی از yb(otf)3 تحت شرایط بدون حلال با یکدیگر مخلوط شده و بنزایمیدازول مربوط تولید شد. پس از پایان واکنش کاتالیزور بازیابی و مجددأ مورد استفاده قرار گرفت. (شکل 1-26) شکل (1-26) از جمله مزیت های این واکنش ساده بودن، بازده بالا، سازگاری با محیط زیست و اجتناب از ترشح حلال-های سمی و اسید های فرار می باشد. مروری بر روش های تری متیل سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها محافظت گروههای عاملی یکی از مهم ترین واکنش های موجود در شیمی آلی است، تا این گروه ها ضمن انجام واکنـش های دیگر دست نخورده باقـی بمانند. همچنین محافظت زدایی از این گروه ها نیز در سنتز ترکیب های آلی امری مهم به شمار می رود. بسیاری از تبدیل های شیمیایی و سنتز های چندمرحله ای نیازمند محافظت گروه هیدروکسیل هستند. سایلیل دار کردن گروه هیدروکسیل الکل ها، فنل ها و پلی ال ها یکی از روش های عمومی در محافظت کردن از آن هاست و توجه بیشتری را نسبت به موارد دیگر به خود اختصاص داده است ]36[. سایلیل دار کردن گسترده ترین روش برای تجزیه و تحلیل gc می باشد به این صورت که در سایلیل دار کردن یک هیدروژن فعال توسط یک گروه آلکیل سایلیل جایگزین می شود و اغلب اوقات تری متیل سایلیل اتر ایجاد می شود ]37[. مشتقات سایلیل به وسیله جایگزین شدن هیدروژن فعال در گروه های -oh، -cooh، -nh2 و -sh ایجاد می شوند ]38[. واکنش عمومی برای تشکیل مشتقات تری آلکیل سایلیل در شکل (1-27) نشان داده شده است. شکل (1-27) این واکنش به عنوان یک حمله هسته دوستی بر روی اتم سیلیسیم از یک دهنده سایلیل و تولید یک حالت گذار دو مولکولی مشاهده می شود. گروه های ترک کننده روی گروه سایلیل باید دارای قدرت بازی کم، توانایی حمل بار منفی در حالت گذار و همچنین نداشتن تمایل برای تشکیل پیوند ? (p-d) در تشکیل پیوند از پشت بین خودش و اتم سیلیسیم، باشند. از مهمترین مشتق های سایلیل دار الکل ها و فنول ها به عنوان گروه محافظ، تری متیل سایلیل اتر ها می باشند ]38[. از مزیت های تری متیل سایلیل اتر دار کردن گروه های هیدروکسیل می توان به پایداری حرارتی، قابلیت انحلال در حلال های غیر قطبی، پایداری عمومی برای بسیاری از واکنشگر های غیر اسیدی در شرایط گوناگون و حذف آسان به وسیله هیدرولیز اسیدی یا بازی که تنها سیکلو کسان را به عنوان فرآورده جانبی تولید می کند. تری-متیل سایلیل دار کردن باعث افزایش فراریت گروه های هیدروکسیل و استفاده آن ها در کروماتوگرافی گازی و طیف سنجی جرمی می شود. از این رو عوامل مختلف سایلیل دار کردن مثل کلرو تری متیل سیلان ، تری-متیل سایلیل تریفلات ، هگزا متیل دی سیلان و هگزا متیل دی سیلوکسان در مجاورت گستره عظیمی از معرف ها و کاتالیزور ها برای تری متیل سایلیل اتر دار کردن الکل ها و فنول ها استفاده می شوند. عوامل سایلیل دار کننده از مواردی چون گرانی قیمت، حساس بودن نسبت به رطوبت، مشکل حذف از طریق محافظت زدایی و تولید فراورده های جانبی، رنج می برند. در میان عوامل مختلف سایلیل دار کردن الکل-ها و فنول ها، 1،1،1،3،3،3- هگزا متیل دی سیلازان (hmds) دارای مرتبه برتری است ]38[. در زیر به معرفی hmds می پردازیم. (شکل 1-28) hmds یک معرف و یک کمک کننده ضعیف برای تهیه مشتقات تری متیل سایلیل اتر می باشد که واکنش-های آن در برخی موارد اغلب انتخابی می باشد. از جمله انتخاب های hmds برای سایلیل دار کردن، اسید ها، الکل ها، آمین ها و فنول ها می باشد. واکنش hmds با موارد فوق عمدتاً دارای سرعت خیلی کم می باشد بنابراین برای افزایش سرعت واکنش استفاده از یک کاتالیزور الزامی است. 1,1,1,3,3,3- hexamethyldisilazane شکل (1-28) از خصوصیات مفید hmds می توان به ارزان بودن، نقطه جوش نسبتاً پایین ( oc127-124)، استفاده در واکنش های بدون حلال، از لحاظ تجاری در دسترس و ایجاد فقط یک محصول فرعی که آمونیاک می باشد، اشاره کرد. تنها ایراد hmds واکنش پذیری و فعالیت کم آن است که با استفاده از یک سیستم کاتالیزوری فعال می شود. از جمله کاتالیزور های مهم برای فعال کردن hmds می توان به تری فلوئورو استیک اسید، هیدروژن کلرید ، آمونیوم سولفات ، پارا تولوئن سولفونیک اسید، ید، sc(otf)3 و . . . اشاره کرد. hmds قابل اشتعال و مایع حساس به رطوبت می باشد. ممکن است باعث تحریک چشم، پوست و یا دستگاه تنفسی شود. hmds را در بطری های قهوه ای یا آمپول های کهربایی در جای خشک، در دمای اتاق و در محل دارای تهویه مناسب و دور از منابع جرقه زنی نگهداری می شود. اگر ذخیره سازی به طور مناسب صورت گیرد پایداری این معرف نا محدود می باشد ]38-54[. در ادامه مروری خواهیم داشت بر برخی از روش ها و کاتالیزور ها برای تهیه تری متیل سایلیل اتر ها از واکنش الکل ها و فنل ها با hmds که تا کنون در نوشتار های شیمی گزارش شده است. 1-4-1- استفاده از tbapino به عنوان کاتالیزوری مفید برای تری متیل سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها با استفاده از hmds در سال 2011 دکامین و همکارانش از تترا بوتیل آمونیوم فتالیمید، n- اکسیل (tbapino) به عنوان یک کاتالیزور موثر آلی برای انجام واکنش شیمی گزین حفاظت از گروه هیدروکسیل الکل ها و فنول ها تحت شرایط ملایم استفاده کردند. واکنش کلی در شکل (1-29) آمده است. شکل (1-29) با آغاز قرن 21 تحول عظیمی در شیمی کاتالیزور ها به وجود آمد بطوری که کاتالیزور های سنتی جای خود را به کاتالیزور های آلی دادند. این کاتالیزور ها معمولأ قوی، ارزان، به راحتی در دسترس و غیر سمی می-باشند همچنین نسبت به رطوبت و اکسیژن هوا بی اثرند. کاتالیزور های آلی مثل tbapino با توجه به ویژگی های بالا و همچنین نداشتن فلزات واسطه در ترکیب هایشان و آلودگی های فلزی برای تهیه ترکیب های دارویی مناسب می باشند ]39[. 1-4-2- بوریک اسید کاتالیزوری مقرون به صرفه برای محافظت از الکل ها و فنول ها در سال 2010 رستمی و همکارانش از بوریک اسید به عنوان کاتالیزور برای تری متیل سایلیل دار کردن الکل-ها و فنول ها با استفاده از hmds در استو نیتریل استفاده کردند. بوریک اسید و آب سیستم خوبی برای انجام واکنش برگشت و محافظت زدایی الکل ها و فنول ها از تری متیل سایلیل می باشند ]40[. (شکل 1-30) شکل (1-30) بوریک اسید یک کاتالیزور سازگار با محیط زیست، بسیار ارزان، از نظر شیمیایی پایدار و قابل بازیافت می-باشد. این کاتالیزور یک اسید ضعیف (24/9pka= ) است و می تواند از واکنش با آب یا الکل تولید h+ کند. (شکل 1-31) شکل (1-31) بنابرین بوریک اسید جانشین خوبی برای کاتالیزور های اسیدی به حساب آمد. مکانیسم عمل بوریک اسید در شکل (1-32) نشان داده شده است. شکل (1-32) 1-4-3- استفاده از nibts به عنوان کاتالیزور در سال 2010 قربانی و همکارانش استفاده از nibts را به عنوان کاتالیزوری کارا و موثر برای سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها با hmds تحت شرایط بدون حلال و تابش ریز موج گزارش دادند ]41[. nibts در شکل (1-33) و واکنش کلی در شکل (1-34)نشان داده شده است. n,n-diiodo-n,n_-1,2-ethanediyl bis(p-toluenesulfonamide) شکل (1-33) شکل (1-34) انجام واکنش با nibts به عنوان کاتالیزور و فعال کننده hmds دارای مزیت هایی مثل غیر خورنده بودن کاتالیزور، دوستدار محیط زیست و بیش از 5 بار استفاده مجدد از کاتالیزور بازیابی شده می باشد. 1-4-4- استفاده از کاتالیزور پورفیرین قلع(iv) در سال 2009، مقدم و همکارانش تری متیل سایلیل دار کردن الکل ها وفنل ها را با hmds در مجاورت مقدار کاتالیزوری از [sniv(tpp)(otf)2] گزارش کردند ]42[. این سیستم کاتالیزوری الکل های نوع اول، دوم، سوم و فنل ها را به tms- اتر های مربوط با بازده بالا و زمان کوتاه در دمای اتاق تبدیل می کند (شکل 1-35). همچنین این روش برای سایلیل دار کردن شیمی-گزین الکل های نوع اول در مجاورت الکل های نوع دوم و سوم و فنل ها مناسب است. کاتالیزور برای چندین بار قابل استفاده بوده، بدون این که از فعالیت کاتالیزوری اش کاسته شود. ساختار کاتالیزور در شکل (1-36) نشان داده شده است. شکل (1-35) [sniv(tpp)(otf)2] شکل (1-36) 1-4-5- محافظت از الکل ها و فنول ها در مجاورت la(no3)3.6h2o به عنوان کاتالیزور در سال 2009 اخلاقی نیا الکل های آلیفاتیک و فنول ها را با hmds در مجاورت نیترات لانتانیوم 6 آبه به عنوان کاتالیزور در دمای اتاق و با بازده عالی تری متیل سایلیل دار کرد ]43[. (شکل 1-37) شکل (1-37) در این روش ترتیب سرعت تری متیل سایلیل دار شدن الکل ها و فنول ها بصورت زیر می باشد: بنزیل الکل > الکل نوع اول > الکل نوع دوم > الکل نوع سوم? فنول ها از جمله مزایای این روش می توان به استفاده از کاتالیزوری کارآمد، ارزان که قابل استفاده مجدد است و به راحتی از مخلوط واکنش جدا می شود، اشاره کرد. 1-4-6- استفاده از p- tscl به عنوان کاتالیزور در سال 2009 خزایی و همکارانش از پارا تولوئن سولفونیل کلرید (p- tscl) برای محافظت انواع مختلفی از هیدروکسیل ها و تهیه تری متیل سایلیل اتر ها در حلال دی کلرو متان و در دمای اتاق استفاده کردند. آن ها همچنین محافظت زدایی از این گروه های هیدروکسیل را نیز با استفاده از همین کاتالیزور و در حلال آب و دمای اتاق بررسی کردند و فرآورده ها در هر دو واکنش با بازده بالایی تهیه شدند ]44[. (شکل 1-38) شکل (1-38) p-tscl یک کاتالیزور ارزان، از لحاظ تجاری در دسترس، یک معرف برای انتقال سولفونیل و یک آغازگر برای برای واکنش های پلیمریزاسیون به حساب می آید و تنها یک مورد مبنی بر استفاده از آن به عنوان عامل کلر دار کننده برای کلر دار کردن کتون ها گزارش شده است. 1-4-7- استفاده از fe(hso4)3 به عنوان کاتالیزور در سال 2008 شیرینی و همکارانش روشی موثر برای تری متیل سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها با hmds و استفاده از fe(hso4)3 به عنوان کاتالیزور در شرایط بدون حلال و در حلال استو نیتریل معرفی کردند ]45[. (شکل 1-39) شکل (1-39) تنها محدودیت این روش این است که واکنش در شرایط بدون حلال با استفاده از تقطیر برگشتی انجام می شود این در صورتی است که کاتالیزور های دیگری هستند که واکنش را در شرایط بدون حلال و بدون استفاده از تقطیر برگشتی با زمان کم و بازده بالا انجام می دهند. نقش واقعی fe(hso4)3 کاملأ مشخص نیست اما مکانیسم زیر (شکل 1-40) بهترین پیشنهاد برای کارکرد این کاتالیزور می باشد. شکل (1-40) 1-4-8- استفاده از dabco-br و tbca به عنوان کاتالیزور در سال 2008 نیک نام و همکارانش با استفاده از تری برمو ایزو سیانوریک اسید و dabco- برماین (شکل 1-41) به عنوان کاتالیزور الکل های نوع اول، دوم و سوم و نیز فنول ها را به تری متیل سایلیل اتر های متناظرشان در شرایط ملایم و در دمای اتاق گزارش کردند ]46[. (شکل 1-42) شکل (1-41) شکل (1-42) 1-4-9- استفاده از آهن (iii) کلرید بدون آب به عنوان کاتالیزور در سال 2007 اخلاق نیا و همکارانش تری متیل سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها را در مجاورت –آهن (iii)کلرید بدون آب به عنوان کاتالیزور در استو نیتریل بررسی کردند. این روش برای الکل های نوع اول نسبت به نوع دوم و سوم و حتی فنول ها بسیار گزینشی عمل می کند ]47[. (شکل 1-43) شکل (1-43) شکل (1-44) انجام واکنش مستلزم توجه به بعضی موارد است از جمله اینکه fecl3 بصورت یک اسید لوئیس عمل می-کند که امکان دو قطبی ساختن پیوند si-n در hmds را برای تولید محصول سایلیل دار شده فراهم می کند (مکانیسم نشان داده شده در شکل (1-44)). یک واکنش سریع از 1 با یک الکل تولید محصول 2 را می کند و سایلیل اتر خارج می شود. از طرفی واکنشی از 2 با یک الکل دیگر تولید سایلیل اتر و کمپلکس fe(iii) – آمین را می کند (3). گسستن 3 منجر به تولید nh3 و رها کردن کاتالیزور می شود و fe(iii) دوباره به چرخه کاتالیست وارد می شود. از جمله مزایای این واکنش سادگی، زمان واکنش کوتاه، شرایط خفیف واکنش و بازده خوب می باشد. 1-4-10- استفاده از dbdmh به عنوان کاتالیزور در سال 2007 خزایی و همکارانش dbdmh(شکل 1-45) را به عنوان کاتالیزوری کارا و موثر برای تری-متیل سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها با hmds در دمای اتاق معرفی کردند ]48[. (شکل 1-44) شکل (1-44) شکل (1-45) dbdmh ارزان قیمت و از لحاظ تجاری در دسترس است. نقش اصلی dbdmh کاملاً مشخص نیست بر اساس تحقیقات گزارش شده ممکن است dbdmh یک مقدار کوچک hbr تولید کند که hbr کاتالیزور واقعی برای انجام واکنش است. از جمله مزیت های واکنش سریع، گزینش پذیری، عملکرد خوب، هزینه پایین معرف و شرایط کار آسان می باشد. 1-4-11- استفاده از bnbbs به عنوان کاتالیزور در سال 2007 خزایی و همکارانش از bnbbs به عنوان کاتالیزوری کارآمد و موثر برای تهیه تری متیل سایلیل اتر ها از الکل ها و فنول ها با hmds در دو حالت بدون حلال و یا در مجاورت حلال دی کلرو متان استفاده کردند ]49[. (شکل 1-47) یکی از پیشرفت های مهم در شیمی آلی پیدا کردن یک ترکیب n- هالوژنه جدید از یک ترکیب آلی به عنوان کاتالیزور می باشد. n- هالو سولفونامید ها کاتالیزور هایی ملایم، ارزان و در دسترس اند و کاتالیزور هایی مناسب برای تولید تری متیل سایلیل اتر ها می باشند. از این رو bnbbs یک ترکیب پایدار است که می تواند چندین ماه ذخیره و استفاده شود بدون این که فعالیت آن از بین برود. این کاتالیزور ارزان، قابل حل در بیشتر حلال های آلی، غیر سمی و غیر قابل انفجار در شرایط انحلال و گرما دادن می باشد. واکنش تهیه کاتالیزور در شکل (1-46) نشان داده شده است. شکل (1-46) شکل (1-47) 1-4-12- سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها با استفاده از sio2-cl به عنوان کاتالیزور درسال 2006 سعیدی و همکارانش برای سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها با hmds از سیلیس کلرید به عنوان کاتالیزور استفاده کردند ]50[. در این روش تری متیل سایلیل اتر ها از الکل ها و فنول هایی که گروه الکترون کشنده ندارند در شرایط بدون حلال و یا در مجاورت حلال استو نیتریل با بازده خوبی تهیه شدند. (شکل 1-48) این روش با انتخاب پذیری بالایی گروه هیدروکسیل الکل نوع اول را در برابر الکل های نوع دوم و سوم تری-متیل سایلیل دار می کند. شکل (1-48) سیلیس کلرید مزیت هایی چون ارزان بودن، از لحاظ تجاری در دسترس، work- up آسان، انجام واکنش در مدت زمان کوتاه و قابلیت بازیافت شدن و استفاده مجدد را دارا می باشد. 1-4-13- استفاده از cuso4. 5h2o به عنوان کاتالیزور در سال 2005، اخلاقی نیا و همکارانش از سولفات مس 5 آبه به عنوان کاتالیزور برای تری متیل سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها در حلال استو نیتریل استفاده کردند ]51[. در این روش الکل های آروماتیک و آلیفاتیک و همچنین فنول ها در واکنش با hmds و کاتالیزور cuso4. 5h2o با بازده های عالی، سایلیل اتر مربوط را تولید کردند. (شکل 1-49) شکل (1-49) این روش از انتخاب گری بالایی در تهیه سایلیل اتر ها از الکل های نوع اول در برابر الکل های نوع دوم و سوم، همچنین فنول ها برخوردار است. 1-4-14- استفاده ازzeolite h-? به عنوان کاتالیزور در سال 2004 واخرکار و همکارانش با استفاده از zeolite h-? به عنوان کاتالیزوری ارزان و در دسترس تحت شرایط بدون حلال موفق به تهیه تری متیل سایلیل اتر ها از الکل ها و فنول ها شدند ]52[.(شکل 1-50) شکل (1-50) واکنش فوق در حلال تولوئن در دمای اتاق منجر به ایجاد فرآورده هایی با بازده بالا و صرف محدوده زمانی (h20 - 7) می شود، همچنین انجام این واکنش در oc80 و شرایط بدون حلال منجر به ایجاد محصول با بازده بالا و در محدوده زمانی (h 3 - 1) می شود. سادگی واکنش، شرایط خفیف، بهره وری در هزینه، بازده بالا و سازگاری با محیط زیست از مزیت های این واکنش می باشد. 1-4-15- سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها فقط تحت تابش ماکروویو و شرایط بدون حلال در سال 2002 هروی و همکارانش سنتزی از ترکیب های تری متیل سایلیل اتر را از الکل ها و فنول ها با hmds تحت تابش ریز موج و شرایط بدون حلال گزارش دادند ]53[. اشعه ریز موج (w450) و واکنش بدون حلال شرایطی را برای یک روش جدید و بسیار عالی برای سایلیل دار کردن الکل ها و فنول ها در یک زمان بسیار کوتاه و با بازده بالا فراهم می کنند. نمونه هایی از این واکنش در شکل (1-51) آورده شده است. شکل (1-51) 1-4-16- استفاده از ید به عنوان کاتالیزور در سال 2000، کریمی و همکارانش در ادامه تحقیقاتشان در زمینه استفاده از کاتالیزورهای خنثی، استفاده از مقدار کاتالیزوری از ید را برای تهیه سایلیل اتر از الکل ها با hmds گزارش کردند ]54[. (شکل 1-52) شکل (1-52) مکانیسم این واکنش کاملأ مشخص نیست اما دو نظریه در این مورد وجود دارد به نظر می رسد که i2 مقدار ناچیزی hi یا tmsi که کاتالیزور واقعی واکنش هستند را تولید می کند که در این واکنش استفاده مستقیم از hi و tmsi حتی از اسید لوئیس نیز سریعتر عمل می کند. در نظریه دوم به نظر می رسد که i2 پیوند si-n را در hmds قطبیده کرده و واکنشگر سایلیل دار کننده فعال 1 را تولید می کند. (شکل 1-53) شکل (1-53) هدف تحقیق با توجه به مطالب اشاره شده در بخش های قبل، کاتالیزور های اسیدی و بازی زیادی بخصوص کاتالیزور اسید لوئیس و برونستد برای تهیه ی بنزایمیدازول ها از 1،2-فنیلن دی آمین ها و نیز تهیه ی تری متیل سایلیل-اتر ها از الکل ها و فنول ها استفاده شده اند. اما استفاده از بسیاری از این کاتالیزور ها به دلیل هزینه زیاد، کار کردن سخت با آنها، خالص سازی مشکل فرآورده ها، در دسترس نبودن و سنتزی بودن خیلی از آن ها، مناسب به نظر نمی آید. از طرف دیگر استفاده از شرایط سخت (دما، حلال های خطرناک و . . .) برای انجام واکنش مطلوب به نظر نمی آید. همچنین در بسیاری از این روش ها زمان واکنش طولانی و بازده فرآورده ها پایین می-باشد. ما در این پروژه قصد داریم از اسید لوئیس sbcl3 به عنوان یک کاتالیزور موثر، ارزان و در دسترس به جای واکنشگر های ذکر شده در مطالب قبلی برای کاتالیز کردن واکنش هایی نظیر تهیه بنزایمیدازول ها از 1،2- فنیلن دی آمین ها با ارتو استر ها و همچنین تهیه تری متیل سایلیل اتر ها از الکل ها و فنول ها، استفاده نماییم. این واکنش ها از جنبه های مختلف از قبیل اثرات حلال، مقدار کاتالیزور و نسبت واکنشگر ها بررسی خواهند شد.