Anche le prove esplorative di CuAAC in batch con 54/CuOTf sono state condotte tutte a 25°C, usando l‟azide e l‟alchino in rapporto molare 1:1 e ad una concentrazione 0.2 M per entrambi i reagenti (Tabella 2.6).
Tabella 2.6 – Prove di CuAAC eterogenea in batch con 54/CuOTf.
Prova Ciclo Carico catalitico (mol %) Conversione (%)a 2 h 20 h 1 1 10 < 1 21 2 2 5 19 40
a) valutata tramite GC con n-nonano come standard in- terno.
Piuttosto sorprendentemente, 54/CuOTf ha evidenziato un‟attività catalitica nettamente più bassa rispetto al sistema precedente. Infatti, il suo impiego nella CuAAC tra 11 e 49 ad un carico pari a 10 mol% (Tabella 2.6, prova 1) ha portato ad una conversione < 1% dopo 2hepoco superioreal 20% dopo 20 h. Poichè l‟utilizzo di Cu(OTf)2 in combinazione con
fenilidrazina non ha precedenti in letteratura nell‟ambito della preparazione di sistemica- taliticisupportatiper laCuAAC(cfr.paragrafo 2.8.2),almomentorisultadifficiledare una spiegazione a questo risultato. Tuttavia, l‟osservazione di conversioni leggermente più al-
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te (19% dopo 2 h e 40% dopo 20 h) in una seconda prova condotta usando un carico catali- tico dimezzato (Tabella 2.6, prova 2) potrebbe far pensare ad un effetto di avvelenamento del catalizzatore da parte della fenilidrazina (o di suoi prodotti di ossidazione)234, che nel secondo ciclo è meno marcato grazie ai lavaggi effettuati su 54/CuOTf al termine della prima prova.
Tali risultati possono essere confrontati conil lavoro di Fokin et al.(cfr. paragrafo 1.2.2)137, nel quale il sistema catalitico preparato mediante caricamento della resina TentaGel™– TBTA 19 con CuSO4· 5 H2O e successiva riduzione con HQ in CH3OH conduceva a valori
di conversione a 24 h molto più bassi (26%) rispetto a quelli raggiunti con il catalizzatore ottenuto impiegando CuCl2 e ancora HQ come riducente (reazione fra 11 e 24 in t-BuOH :
H2O = 2:1 v/v, 1 mol% di catalizzatore, 99% di conversione).
Anche se le differenti condizioni di lavoro non consentono un confronto omogeneo fra i risultati di letteratura e quelli del presente studio, risulta in ogni caso evidente che la spe- cifica combinazione fra il sale di rame utilizzato come precursore metallico e l‟agente ri- ducente scelto può avere una notevole influenza sulle prestazioni del sistema catalitico. In ogni caso, i risultati poco promettenti e la mancanza di significativi vantaggi pratici ri- spetto all‟impiego del più economico CuCl come precursore catalitico hanno suggerito di abbandonare lo studio ulteriore di 54/CuOTf.
2.9.4 – Prove di CuAAC eterogenea in batch con il sistema 54/CuAsc.
Le prove di CuAAC in batch con il catalizzatore 54/CuAsc sono state inizialmente condot- te in condizioni analoghe a quelle dei paragrafi precedenti (Tabella 2.7).
Tabella 2.7 – Prove di CuAAC eterogenea in batch con 54/CuAsc.
Prova Alchino Triazolo Ciclo
Carico catalitico (mol %) Solv. Conversione (%)a 2 h 20 h 1 49 50 1 20 CH2Cl2 > 99 -
99
2 49 50 2 10 CH2Cl2 > 99 - 3 49 50 3 5 CH2Cl2 > 99 - 4 49 50 4 5 CH3OH 90 > 99 5 24 51 5 5 CH3OH 20 91a) valutata tramite GC con n-nonano come standard interno.
In termini di attività catalitica, 54/CuAsc è il sistema che ha fornito i migliori risultati in queste prove di CuAAC in batch. Infatti, anche riducendo progressivamente il carico da 20 mol% a 5 mol% (Tabella 2.7, prove 1-3) la reazione fra 11 e 49 in CH2Cl2 è risultata in ogni
casocompleta in2 h.Interminipratici i datiottenuti con 5-10 mol%delsistemasupportato sonoequivalentiaquelliriscontratiinfaseomogeneaconTBTA/CuCl(Tabella2.4, prove 1 e 2).
Inoltre i dati raccolti nel presente studio possono essere di nuovo confrontati con il lavoro di Fokin et al. (cfr. paragrafo 1.2.2)137, nel quale il sistema catalitico preparato a partire dal medesimo precursore di rame(II) (CuSO4· 5 H2O), ma con HQ in CH3OH come agente ri-
ducente, appare decisamente meno attivo rispetto al materiale 54/CuAsc di questa Tesi‡.
Per valutare l‟efficienza di 54/CuAsc in condizioni sperimentali differenti, un quarto ciclo di catalisi è stato condotto usando CH3OH come solvente (Tabella 2.7, prova 4). Il risulta-
to ottenuto in queste condizioni (conversione del 90% dopo 2 h e quantitativa dopo 20 h) appare estremamente simile a quanto osservato in fase omogenea con TBTA (10) e CuCl, al medesimo carico catalitico (cfr. Tabella2.4, prova 7). Oltre che dal punto di vista prati-
co, il dato è particolarmente interessante perché conferma il mantenimento di un‟elevata
‡ Anche se il dato di letteratura si riferisce all‟impiego di solo 1 mol% di catalizzatore nella reazio- ne fra 11 e 24 in t-BuOH : H2O = 2:1 (v/v), l‟ottenimento del 26% di conversione in 24 h - oltretut-
to ad una concentrazione superiore (0.3 M) rispetto a quella utilizzata per le prove della Tabella 2.7 – conferma questa conclusione.
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attività anche in un solvente incompatibile con la matrice polistirenica. È perciò possibile concludere che i siti catalitici risultano accessibili da parte dei reagenti in soluzione, anche in condizioni nelle quali – come in effetti osservato sperimentalmente – non si ha swelling apprezzabile di 54/CuAsc. Questo risultato è presumibilmente da ricondurre all‟elevata area superficiale mostrata dalla resina 54 allo stato secco (cfr. paragrafo 2.7.2).
Un‟ultima prova di CuAAC con 54/CuAsc, effettuata nelle stesse condizioni della prece- dente (5 mol% di catalizzatore, CH3OH come solvente) ma utilizzando 24 come dipolaro-
filo (Tabella 2.7, prova 5), ha evidenziato una conversione di solo il 20% a 2 h e di poco superiore al 90% dopo 20 h. L‟ipotesi che la riduzione di attività osservata nell‟ultimo ci- clo di catalisi con 54/CuAsc sia dovuta alla differente natura del substrato acetilenico può essere ragionevolmente scartata in considerazione dei risultati uniformi registrati con 24 e
49, sia in fase omogenea (cfr. Tabella2.4, prove 3 e 5) che con il catalizzatore supportato
54/CuCl (cfr. Tabella 2.5, prove 3 e 4). Pertanto, il significativo peggioramento di presta-
zioni mostrato da 54/CuAsc nel quinto ciclo di utilizzo deve essere ricondotto a fenomeni di leaching degli ioni metallici o alla perdita di complesso supportato durante la filtrazio- ne, legata alla progressiva polverizzazione della resina sotto l‟effetto dell‟agitazione ma- gnetica‡.
In ogni caso, i valori modesti di conversione riscontrati in quest‟ultima prova hanno in- dotto ad evitare ulteriori tentativi di riciclo del materiale.