Mezogözenekli grafitik karbon nitrüre desteklenmiş agpd alaşım nanopartikülleri katalizörlüğünde tek kapta redüktif aminasyon tepkimeleri ile alkil aminlerin sentezi
The synthesis of alkyl amines via one-pot reductive amination reactions catalyzed by agpd alloy nanoparticles supported on mesoporous graphitic carbon nitride
Yazar: SEDA ERGEN
Danışman: PROF. DR. MEHMET SERDAR GÜLTEKİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada mezogözenekli grafitik karbon nitrüre (mpg-C3N4) desteklenmiş AgPd alaşım nanopartikülleri katalizörlüğünde tek kap içerisinde sulu çözeltide formik asitin dehidrojenlenmesi ve açığa çıkan hidrojenin eş-zamanlı olarak aromatik aldehit ve nitro bileşiklerine transferi ile gerçekleştirilen redüktif aminasyon tepkimeleri ile çeşitli alkilamin türevlerinin sentezi gerçekleştirildi. Ortalama 2,7 nm parçacık boyutlu AgPd alaşım nanopartikülleri gümüş(I) asetat ve paladyum(II) asetilasetonat'ın oleyilamin, oleyik asit ve oktadesen karışımı içerisinde termal bozunması ve takip eden indirgenmesi yolu ile sentezlendi. Kullanılan reçetede başlangıç metal tuzlarının oranının değiştirilmesi ile de dört farklı AgPd alaşım kompozisyonu (Ag25Pd75, Ag40Pd60, Ag52Pd48 ve Ag60Pd40) başarıyla sentezlendi. Sentezlenen AgPd nanopartikülleri sıvı faz kendiliğinden biriktirme yöntemi ile mpg-C3N4'e ve diğer iki farklı karbon tabanlı destek malzemesine (indirgenmiş grafen oksit ve Ketjen karbon) desteklendi. Elde edilen katalizörler ile ilk olarak tek kapta aromatik aldehitlerin aromatik nitro bileşikleri ile redüktif aminasyonu tepkimesi ile alkilaminlerin eldesi için optimum koşullarının belirlenmesi üzerine deneyler gerçekleştirildi. Optimizasyon deneyleri sonucunda en yüksek verimin mpg-C3N4/Ag40Pd60 katalizörü varlığında 5 mL su içerisinde 50°C'de 20 saat sürede güneş ışığı altında elde edildiği belirlendi. Optimum tepkime koşulları altında mpg-C3N4/Ag40Pd60 katalizörlüğünde geliştirilen tek kap redüktif aminasyon tepkimeleri 11 farklı aromatik nitro ve aldehit bileşiği üzerinde çalışıldı. Ayrıca mpg-C3N4/Ag40Pd60 katalizörünün tekrar kullanılabilir olduğu ve art arda gerçekleştirilen 5 çevrim sonunda bile %99 verim sağladığı gösterildi.

Abstract:
In this study, the synthesis of a variety of alkylamine derivatives were realized by one-pot protocol comprising a tandem formic acid dehydrogenation and the transfer of generated hydrogen to aldehydes and ketones in the presence of mesoporous graphitic carbon nitride (mpg-C3N4) supported AgPd alloy nanoparticles as catalyst in aqueous solution. The 2.7 nm AgPd alloy nanoparticles were synthesized by the thermal decomposition and following reduction of silver (I) acetate and palladium (II) acetylacetonate in a mixture of oleylamine, oleic acid and N-octadecene. Four different compositions of AgPd alloy NPs (Ag25Pd75, Ag40Pd60, Ag52Pd48 and Ag60Pd40) were successfully synthesized by tuning the ratio of the metal precursors. As-prepared AgPd alloy nanoparticles were supported on the mpg-C3N4 as well as two other carbon based support materials (reduced graphene oxide and Ketjen Black) by the liquid phase self-assembly method. Firstly, the optimization experiments were conducted by using as-prepared AgPd nanocatalysts for the one-pot reductive amination reactions. Upon the results of optimization experiments, the highest yield was obtained by using mpg-C3N4/Ag40Pd60 catalyst and performing the catalytic reaction in 5 mL water at 50°C for 20 h under sunlight. Finally, the substrate scope of one-pot reductive amination reactions were studied over a variety of aldehydes and nitroarenes (11 examples). Moreover, the mpg-C3N4-Ag40Pd60 catalyst was reusable catalyst in the reductive amination reactions providing 99% yielded even after five consecutive runs.