Metal-catalyzed synthesis of 1,4-diiodobuta-1,3-diene from calcium carbide: design and strategy

Abstract

Использование возобновляемых природных источников – углерода, полученного пиролизом биомассы – позволяет переводить неорганический углерод в критически значимый карбид кальция, путем спекания с известью. Такой подход является эффективным и дешевым, и способствует решению ключевой задачи – исчерпаемости источников сырья. На сегодняшний день газообразный ацетилен в каталитических реакциях активно заменяют на карбид кальция. Однако, существует ряд синтетических проблем, которые на данный момент не позволяют перевести все известные реакции с ацетиленом на карбид кальция.

В настоящей работе разработан эффективный металл-катализируемый подход к синтезу 1,4-дииодбута-1,3-диена из карбида кальция, проведено исследование его перспективных свойств в синтезе полимерных соединений. В результате выполненных экспериментальных исследований показано влияние экзотермического эффекта гидролиза карбида кальция на протекание реакции. Продемонстрирована эффективность замены стандартных реакторов на двухкамерные реакторы λ- и H-типа, проведена оптимизация реакции. Из 1,4-дииодбута-1,3-диена получен полимерный материал в реакции Соногаширы с карбидом кальция, проведен комплекс исследований (СЭМ, ЭДС, ИК- и ЯМР-спектроскопия), доказано строение полимера и продемонстрированы его свойства.

The use of renewable natural sources - carbon obtained by pyrolysis of biomass - allows the conversion of inorganic carbon into critically important calcium carbide by sintering with lime. This approach is efficient and cheap, and contributes to solving the key problem - the exhaustibility of raw materials sources. Currently, gaseous acetylene in catalytic reactions is actively replaced by calcium carbide. However, there are a number of synthetic problems that currently do not allow transferring all known reactions with acetylene to calcium carbide.

In this work, we developed an efficient metal-catalyzed approach to the synthesis of 1,4-diiodobuta-1,3-diene from calcium carbide and studied its promising properties in the synthesis of polymeric compounds. As a result of the experimental studies performed, the influence of the exothermic effect of calcium carbide hydrolysis on the reaction was shown. The efficiency of replacing standard reactors with two-chamber λ- and H-type reactors has been demonstrated, and the reaction has been optimized. A polymer material was obtained from 1,4-diiodobuta-1,3-diene in the Sonogashira reaction with calcium carbide, a set of studies (SEM, EDX, IR and NMR spectroscopy) was carried out, the structure of the polymer was proved and its properties were demonstrated.