Fe3O4 katkılı demir-gallik asit metal organik kafes destekli paladyum katalizörünün geliştirilmesi ve heck reaksiyonu uygulaması

Abstract

Organik kimyada kenetleme reaksiyonları istenilen organik maddelerin sentezinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu reaksiyonlar normal şartlarda gerçekleşmediğinden reaksiyonun gerçekleştirilebilmesi için katalizöre ihtiyaç duyulmaktadır. Katalizörlerin reaksiyon sonunda ortamdan ayrılması bu süreçlerde önemli bir aşamadır. Manyetik metal organik kafes sistemleri heterojen katalizde katalizör malzemesine hem destek materyali olarak kullanılıp hem de içerdiği manyetik özellikten ötürü ayırmayı kolaylaştırmaktadır. Ayrıca metal organik kafeslerin yapısındaki organik veya metal kısımlar katalizin performansına etki edebilmektedir. Yapılan bu çalışmada organik kimyada sıklıkla kullanılan Heck reaksiyonu için alternatif bir katalizör sistemi geliştirmek amaçlanmıştır. Çalışma sırasında sentezlenen manyetik demir ferrit nanopartikülü üzerine Fe+3 ve gallik asit kullanılarak bir MOF tabakası inşa edilmiş ve paladyum nanopartikülleri bu yapısının içerisine hapsedilmiştir. Elde edilen katalizör sistemi hali hazırda kullanılan ticari bir katalizöre karşı Heck reaksiyonu için uygulanmış ve elde edilen ürünlerin verimleri kıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlar kıyaslandığında ılımlı şartlarda gerçekleştirilen reaksiyonlar için ticari katalizörün verimi üretilen katalizör sisteminden daha yüksek çıkmıştır. Fakat katalizör sisteminin ticari katalizörden çok daha kolay ve çabuk bir şekilde minimum madde kaybı ile basit bir mıknatıs ile ortamdan uzaklaştırılabildiği gözlemlenmiştir. Tekrar kullanımda ilk kullanıma yakın verimler elde edildiğinden tekrar kullanılabilirlik açısından geliştirilen katalizör sisteminin avantajlı olduğu bulunmuştur.

In organic chemistry, coupling reactions play an important role in the synthesis of desired organic materials. Since these reactions do not occur under normal conditions, the catalyst is needed to carry out the reaction. The separation of catalysts from the media at the end of the reaction is an important step in these processes. Magnetic metal organic frameworks are used as a support material for catalayst and they also facilitate the seperation of catalyst material in heterogeneous catalysis due to their magnetic properties. In addition, organic or metal parts in the structure of metal organic framework can affect the performance of the catalysis. In this study, it was aimed to develop an alternative catalyst system for the Heck reaction which is frequently used in organic chemistry. During the study, a MOF layer was constructed using Fe+3 and gallic acid on synthesized magnetic iron ferrite nanoparticles and palladium nanoparticles were trapped inside this structure. The obtained catalyst system was applied for Heck reaction against a commercially used catalyst and the yields of the obtained products have been compared. When the results were compared, it was seen that the yield of the commercial catalyst was higher than the catalytic system we produced. However, it has been observed that our catalyst system can be extracted with minimal loss from the media by a simple magnet. Extraction of catalyst much easier and faster than the commercial catalyst. It was found that the catalyst system we developed was more advantageous in terms of reusability because it gave but similar yields for the second use.