Summary
एक हटाने योग्य पानी में घुलनशील एन-heterocyclic carbene (NHC) मेजबान के माध्यम से जलीय मीडिया में ligand-अतिथि संपर्क विकसित किया गया है । हम प्रतिनिधि olefin पानी में विपयर्य प्रतिक्रियाओं के रूप में अच्छी तरह के रूप में dichloromethane में प्रदर्शन किया । या तो मेजबान के माध्यम से अतिथि संपर्क या निष्कर्षण, अवशिष्ट ruthenium (आरयू) उत्प्रेरक के रूप में कम के रूप में प्रतिक्रिया के बाद ०.१४ पीपीएम था ।
Abstract
एक अत्यधिक कुशल संक्रमण धातु उत्प्रेरक हटाने विधि विकसित की है । पानी में घुलनशील उत्प्रेरक मेजबान अतिथि बातचीत के माध्यम से उत्प्रेरक हटाने के लिए एक नए डिजाइन NHC ligand शामिल हैं । नई NHC ligand एक adamantyl (अतिथि) के पास एक β-ग्लाइकोल (β-सीडी) मेजबान यौगिक की गुहा में hydrophobic समावेशन के लिए रैखिक ईथीलीन cyclodextrin इकाइयों सीमित । नई NHC ligand को आरयू स्थित olefin विपयर्य उत्प्रेरक के लिए लागू किया गया था । आरयू उत्प्रेरक प्रतिनिधि अंगूठी में उत्कृष्ट गतिविधि का प्रदर्शन बंद विपयर्य (RCM) और अंगूठी खोलने विपयर्य बहुलकीकरण (कोलाहल करते हुए खेलना) जलीय मीडिया में प्रतिक्रियाओं के रूप में के रूप में अच्छी तरह से कार्बनिक विलायक, CH2Cl2। प्रतिक्रिया पूर्ण होने के बाद, सुस्ती आरयू अवशेषों से अधिक ९९% की दक्षता के साथ जलीय समाधान से निकाल दिया गया था (५३ पीपीएम के आरयू अवशेषों) सरल निस्पंदन द्वारा एक मेजबान के बीच एक अतिथि बातचीत का उपयोग, अघुलनशील सिलिका-भ्रष्टाचारी β-सीडी (मेजबान) और adamantyl moiety (अतिथि) उत्प्रेरक पर । नई आरयू उत्प्रेरक भी निष्कर्षण के माध्यम से उच्च हटाने दक्षता का प्रदर्शन किया जब प्रतिक्रिया कार्बनिक विलायक में diethyl ईथर और पानी की परतों के बीच कच्चे तेल की प्रतिक्रिया मिश्रण विभाजन द्वारा चलाया जाता है । इस तरह, उत्प्रेरक जलीय परत में ही रहता है । कार्बनिक परत में, अवशिष्ट निय मात्रा diallyl यौगिकों की RCM प्रतिक्रियाओं में केवल ०.१४ पीपीएम था ।
Introduction
सजातीय organometallic catalysis के उत्पाद से हटाने के आधुनिक रसायन विज्ञान1,2में एक महत्वपूर्ण मुद्दा है । अवशिष्ट उत्प्रेरक अपनी भारी धातु तत्व से न केवल एक विषाक्तता समस्या का कारण बनता है, लेकिन यह भी अपने संभावित जेट से उत्पाद की एक अवांछित परिवर्तन । सजातीय उत्प्रेरक उच्च गतिविधि, तेजी से प्रतिक्रिया की दर, और chemoselectivity3के रूप में कई फायदे, प्रदान करता है, तथापि, उत्पाद से इसके हटाने से बहुत अधिक कठिन विषम उत्प्रेरक जो बस निस्पंदन द्वारा हटा दिया है या न कर सके । सजातीय और विषम उत्प्रेरक, यानी, सजातीय प्रतिक्रिया और विषम हटाने के लाभों का संयोजन, अत्यधिक प्रतिक्रियाशील और आसानी से हटाने योग्य organometallic उत्प्रेरक के लिए महत्वपूर्ण अवधारणा का प्रतिनिधित्व करता है । चित्रा 1 सजातीय प्रतिक्रिया और मेजबान अतिथि बातचीत के माध्यम से उत्प्रेरक के विषम हटाने के लिए काम कर सिद्धांत सचित्र ।
मेजबान-अतिथि रसायन शास्त्र noncovalent supramolecular रसायन विज्ञान4,5,6,7,8में मेजबान अणुओं और अतिथि अणुओं के बीच आणविक मांयता बंधन है । Cyclodextrins (सीडीएस), चक्रीय oligosaccharides, प्रतिनिधि मेजबान9,10,11,12अणु हैं, और वे जैसे विज्ञान के व्यापक क्षेत्रों में लागू किया गया है, बहुलक विज्ञान 13 , 14, catalysis15,16, बायोमेडिकल आवेदन6,10, और विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान17. एक अतिथि अणु, adamatane, hydrophobic गुहा के लिए दृढ़ता से बांधता β-CD (होस्ट, 7-सदस्यीय चक्रीय saccharide) के साथ उच्च संबद्धता स्थिरांक, ka (लॉग ka = ५.०४)18. इस supramolecular बाध्यकारी संबध ठोस समर्थित β-सीडी के साथ जलीय प्रतिक्रिया समाधान से अवशिष्ट उत्प्रेरक परिसर को दूर करने के लिए काफी मजबूत है ।
कई उत्प्रेरक है कि मेजबान-अतिथि हटाने के लिए पात्र है के अलावा, आरयू olefin विपयर्य उत्प्रेरक उच्च व्यावहारिक उपयोगिताओं और हवा और नमी के खिलाफ उच्च स्थिरता के कारण अध्ययन किया गया । olefin विपयर्य प्रतिक्रिया सिंथेटिक रसायन विज्ञान में एक महत्वपूर्ण उपकरण के लिए एक संक्रमण धातु उत्प्रेरक19,20,21,22की उपस्थिति में एक कार्बन कार्बन डबल बांड के रूप में है । स्थिर आरयू olefin विपयर्य उत्प्रेरक के विकास trigged सिंथेटिक रसायन विज्ञान में एक प्रमुख क्षेत्र के रूप में विपयर्य(जैसे, RCM और पार विपयर्य (सेमी)) के रूप में के रूप में अच्छी तरह से बहुलक विज्ञान (जैसे, कोलाहल करते हुए खेलना और अचक्रीय डिएनए विपयर्य (ADMET)) । विशेष रूप से, RCM संश्लेषित macrocycles और मध्यम आकार के छल्ले है कि23के निर्माण के लिए मुश्किल हो गया है ।
आरयू catalyzed olefin विपयर्य के सिंथेटिक उपयोगिताओं के बावजूद, वांछित उत्पाद से इस्तेमाल किया आरयू उत्प्रेरक का पूरा हटाने कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए एक बड़ी चुनौती है24। उदाहरण के लिए, १९१२ पीपीएम के आरयू अवशेषों की अंगूठी बंद विपयर्य उत्पाद में मनाया गया सिलिका जेल कॉलम क्रोमैटोग्राफी25के बाद । अवशिष्ट आरयू olefin isomerization, अपघटन, रंगभरण, और दवा उत्पादों की विषाक्तता के रूप में समस्याओं का कारण हो सकता है26। सामंजस्य (इच) पर अंतर्राष्ट्रीय संमेलन फार्मास्यूटिकल्स में अवशिष्ट धातु रिएजेंट के एक दिशानिर्देश प्रकाशित किया । दवा उत्पाद में अधिकतम अनुमति आरयू स्तर 10 पीपीएम27है । इन कारणों के लिए, विभिंन दृष्टिकोण को उत्पाद समाधान28,29,30,31,३२,३३से आरयू अवशेषों को हटाने की कोशिश की थी । इसके अलावा, हटाने योग्य आरयू उत्प्रेरक की घटनाओं की प्रतिक्रिया के बाद किसी भी विशेष उपचार के बिना शुद्धि के लिए अध्ययन किया गया है । विभिन्न शुद्धि तरीकों के बीच, उत्प्रेरक ligand संशोधनों सिलिका जेल निस्पंदन और तरल निष्कर्षण की दक्षता में सुधार करने की कोशिश की गई । उदाहरण के लिए, अत्यधिक कुशल सिलिका जेल छानने का benzylidene३४ या NHC ligand३५,३६की रीढ़ पर शुरू आयन टैग द्वारा प्राप्त किया जा सकता है । उत्प्रेरक असर पाली (ईथीलीन ग्लाइकोल)३७ या आयन टैग एक NHC ligand पर३५ आरयू उत्प्रेरक हटाने के लिए जलीय निष्कर्षण की दक्षता में सुधार कर सकते हैं ।
हाल ही में, हम एक अत्यधिक पानी में घुलनशील निय olefin विपयर्य उत्प्रेरक है, जो न केवल उच्च जेट, लेकिन यह भी उच्च उत्प्रेरक हटाने की दर का प्रदर्शन की सूचना दी । इसके अलावा, विपयर्य और उत्प्रेरक हटाने दोनों पानी और dichloromethane३४,३५,३६,३७में हुई । नए उत्प्रेरक की प्रमुख विशेषता यह है कि नए NHC भालू adamantyl सीमित oligo (ईथीलीन ग्लाइकोल) । Oligo (ईथीलीन ग्लाइकोल) संपूर्ण उत्प्रेरक परिसर का उच्च जल घुलनशीलता प्रदान करता है । इसके अलावा, oligo (ईथीलीन ग्लाइकोल) adamantyl अंत समूह है कि बाहरी β-सीडी के साथ मेजबान अतिथि बातचीत में इस्तेमाल किया जा सकता है के पास ।
इस के साथ साथ, हम उत्प्रेरक संश्लेषण, विपयर्य प्रतिक्रियाओं, और दोनों पानी और dichloromethane में उत्प्रेरक हटाने के लिए प्रोटोकॉल का वर्णन किया ।
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Protocol
नोट: हम 4 का संश्लेषण प्रस्तुत-(97-(adamantan-1-yloxy)-2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32, 35, 38, 41, 44, 47, 50, 53, 56, 59, 62, 65, 68, 71, 74, 77, 80, 83, 86, 89, 92, 95-dotriacontaoxaheptanonacontyl)-1, 3-dimesityl-4, 5-dihydro- -1-imidazol-3-ium tetrafluoroborate (imidazolium नमक ए) और मेजबान परिसर, β-सीडी अपने पिछले कागज३८में सिलिका, भ्रष्टाचार । प्रोटोकॉल में, हम हमारे पानी में घुलनशील निय olefin विपयर्य उत्प्रेरक और विपयर्य प्रतिक्रियाओं का एक संश्लेषण का वर्णन (RCM और कोलाहल करते हुए खेलना) ।
1. संश्लेषण (4-(97-((adamantan-1-yl) ऑक्सी)-2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32, 35, 38, 41, 44, 47, 50, 53, 56, 59, 62, 65, 68, 71, 74, 77, 80, 83, 86, 89, 92, 95-dotriacontaoxaheptanonacontyl)-1, 3-dimesitylimidazolidinylidene) dichloro ( o - isopropoxyphenylmethylene) ruthenium (उत्प्रेरक 1)
- एक चमचे बार, एक 20 मिलीलीटर की शीशी, और ओवन में एक रंग के साथ एक 25 मिलीलीटर गोल तली हुई कुप्पी सूखी ।
- एक 4 मिलीलीटर की शीशी में ११८ मिलीग्राम imidazolium नमक ए (०.०६० mmol) डाल दें ।
- एक दस्ताने बॉक्स चैंबर में सूखे कांच के बने हुए, एक पट और रंग में तैयार imidazolium नमक प्लेस और 2 एच के लिए निर्वात ।
- पूरी तरह से दस्ताने बॉक्स चैंबर में हवा को हटाने के बाद, चैंबर में निष्क्रिय गैस पर्ज करें, तो उंहें दस्ताने बॉक्स में ले जाएं ।
- दस्ताने बॉक्स में, एक 20 मिलीलीटर की शीशी में ५४ मिलीग्राम Hoveyda-Grubbs (एच-जी) 1अनुसूचित जनजाति उत्पादन (०.०९० mmol, १.५ equiv.) डाल ।
- टोल्यूनि के २.० मिलीलीटर में तैयार imidazolium नमक को भंग करें, फिर इसे चमचे बार के साथ ५० मिलीलीटर गोल तली हुई कुप्पी में स्थानांतरित कर लें.
- equiv नमक समाधान में पोटेशियम बीआईएस के ०.१८ मिलीलीटर (trimethylsilyl) के बीच (KHMDS) समाधान (०.५ मीटर टोल्यूनि समाधान, ०.०९० mmol, १.५ imidazolium.) जोड़ें ।
- कुप्पी को रिएजेंटर के मिश्रण में घूमता है ।
- टोल्यूनि के ३.० मिलीलीटर में एच जी 1अनुसूचित जनजाति पीढ़ी को भंग, तो प्रतिक्रिया कुप्पी में इस समाधान जोड़ें ।
- पट के साथ कुप्पी सील, तो दस्ताने बॉक्स से इस हटा दें ।
- ८० डिग्री सेल्सियस पर 3 एच के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण हिलाओ ।
- 3 घंटे के बाद, तटस्थ एल्यूमिना, EtOAc/MeOH = 15/1 के साथ eluted पर क्रोमैटोग्राफी द्वारा उत्प्रेरक शुद्ध । डार्क ग्रीन समाधान लीजिए ।
नोट: क्रोमैटोग्राफी से पहले विलायक के वाष्पीकरण की आवश्यकता नहीं है । आरएफ मूल्य तटस्थ एल्यूमिना, EtOAc/MeOH = 15/1 के साथ eluted पर ०.४६ है । - कम दबाव के तहत विलायक निकालें ।
- डार्क ग्रीन मोमी ठोस प्राप्त करने के लिए अंतिम अवशेषों को वैक्यूम करें ।
2. विपयर्य प्रतिक्रिया और जलीय मीडिया में उत्प्रेरक अवशेषों को हटाने
- 2 h से अधिक नाइट्रोजन गैस के साथ degassed ड्यूटेरियम ऑक्साइड (डी2ओ) या पानी के नीचे bubbling डी2ओ या जल से पानी के लिए तैयार करें ।
- ४.४ मिलीग्राम उत्प्रेरक 1 (०.००२० mmol) और ४१ मिलीग्राम 2-allyl-n,n,n-trimethylpent-4-1-aminium क्लोराइड (tetraalkyl अमोनियम सब्सट्रेट) (०.२० mmol) प्रत्येक ४.० मिलीलीटर शीशी में डाल दिया ।
- degassed डी2ओ (या एच2ओ) के ०.५ मिलीलीटर में tetraalkyl अमोनियम सब्सट्रेट भंग, तो 1उत्प्रेरक में समाधान जोड़ें ।
- प्रतिक्रिया शीशी सील, तो ४५ डिग्री सेल्सियस पर 24 घंटे के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण गर्मी । मॉनिटर 1एच एनएमआर द्वारा प्रतिक्रिया रूपांतरण ।
नोट: ३.२५ पीपीएम से 1एच एनएमआर शिखर रूपांतरण की निगरानी (नक़ल,-नेकांएच2ch-सब्सट्रेट में) ३.५२ पीपीएम (नक़ल,-नेकांएच2ch-में उत्पाद) । - प्रतिक्रिया के पूरा होने के बाद, कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया शीशी शांत हो जाओ ।
- जोड़ें १५० β के मिलीग्राम-सीडी प्रतिक्रिया मिश्रण में सिलिका भ्रष्टाचारी ।
नोट: भ्रष्टाचारी β-सीडी इकाई पर सिलिका जेल में गणना की गई १.५७ 10-4 mmol/mg द्वारा thermogravimetric विश्लेषण (TGA) । - कमरे के तापमान पर 10 घंटे के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण हिलाओ ।
- कॉटन प्लग के माध्यम से प्रतिक्रिया मिश्रण फ़िल्टर.
- एक फ्रीज ड्रायर में विलायक निकालें ।
3. अंगूठी-खोलने विपयर्य बहुलकीकरण और जलीय मीडिया में उत्प्रेरक अवशेषों को हटाने
- 2 एच से अधिक नाइट्रोजन गैस के साथ डी2ओ या जल से भरे पानी bubbling द्वारा degassed डी2ओ या जल तैयार ।
- डाल ४.४ उत्प्रेरक 1 (०.००२० mmol) के मिलीग्राम और 2 के १७.१ मिलीग्राम-(3 एआर*, 4एस*, 7आर*, 7aएस*)-1, 3-dioxo-1, 3, ए, 4, 7, 7a-hexahydro-2एच-4, 7-methanoisoindol-2-yl)- n,n,n-trimethylethan-1-aminium क्लोराइड (मोनोमर, फिगर 5) (०.०६० mmol) प्रत्येक ४.० मिलीलीटर की शीशी में ।
- degassed डी2ओ (या एच2ओ) के ०.५ मिलीलीटर में मोनोमर भंग, तो 1उत्प्रेरक में समाधान जोड़ें ।
- प्रतिक्रिया शीशी सील, तो ४५ डिग्री सेल्सियस पर 2 एच के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण गर्मी । मॉनिटर 1एच एनएमआर द्वारा प्रतिक्रिया रूपांतरण ।
नोट: ६.१४ पीपीएम पर 1एच एनएमआर पीक पेडों की निगरानी (-ch= ch-in मोनोमर) । - प्रतिक्रिया के पूरा होने के बाद, कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया शीशी शांत हो जाओ ।
- एथिल vinyl ईथर के ०.१ मिलीलीटर के साथ प्रतिक्रिया बुझाने ।
नोट: शमन बहुलक श्रृंखला टर्मिनल से आरयू उत्प्रेरक अलग कर देना करने के लिए आवश्यक है । - जोड़ें १५० β के मिलीग्राम-सीडी प्रतिक्रिया मिश्रण में सिलिका भ्रष्टाचारी ।
- कमरे के तापमान पर 10 घंटे के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण हिलाओ ।
- कॉटन प्लग के माध्यम से प्रतिक्रिया मिश्रण फ़िल्टर.
- एक फ्रीज ड्रायर में विलायक निकालें ।
4. विपयर्य प्रतिक्रिया और CH2सीएल2 से उत्प्रेरक अवशेषों को हटाने
- ४.४ मिलीग्राम के उत्प्रेरक 1 (०.००२० mmol) और ४८ मिलीग्राम की प्रत्येक ४.० मिलीलीटर की शीशी में diethyl diallylmalonate (०.२० mmol) रखें ।
- CH2Cl2की ०.५ मिलीलीटर में diethyl diallylmalonate भंग, तो 1उत्प्रेरक में समाधान जोड़ें ।
- प्रतिक्रिया शीशी सील, तो 1 एच एनएमआर द्वारा प्रतिक्रिया रूपांतरण मॉनिटर के लिए कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया मिश्रण रखें ।
नोट: २.६३ पीपीएम से 1एच एनएमआर पीक रूपांतरण मॉनिटर (नक़ल,-सीसीएच2ch = ch2 में) करने के लिए ३.०१ पीपीएम (स्वेटर,-सीसीएच2ch = सीएचसीएच2सी-उत्पाद में) । - प्रतिक्रिया के पूरा होने के बाद, एक 30 मिलीलीटर की शीशी में परिणामी प्रतिक्रिया मिश्रण हस्तांतरण ।
- diethyl ईथर के 15 मिलीलीटर के साथ प्रतिक्रिया समाधान पतला ।
- 15 मिलीलीटर पानी से पांच बार के लिए कार्बनिक समाधान धो लो ।
- MgSO4के साथ कार्बनिक परत सूखी, तो MgSO4 कणों को दूर करने के लिए कपास प्लग के माध्यम से समाधान फिल्टर ।
- परिणामस्वरूप समाधान में सक्रिय कार्बन के ६० मिलीग्राम जोड़ें, तो कमरे के तापमान पर 24 घंटे के लिए मिश्रण हलचल ।
- फ़िल्टर कॉटन प्लग के माध्यम से समाधान के लिए सक्रिय कार्बन हटाने के लिए, तो कम दबाव के तहत विलायक हटा दें ।
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Representative Results
चित्रा 2 हमारे उत्प्रेरक के लिए ligand विनिमय प्रतिक्रिया का वर्णन 1। 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम चित्रा 3में दिखाया गया है ।
चित्रा 4 जलीय समाधान में RCM से पता चलता है और मेजबान के माध्यम से प्रतिक्रिया मिश्रण से इस्तेमाल किया उत्प्रेरक के बाद हटाने-अतिथि बातचीत, और 1 तालिका जलीय मीडिया में RCM संक्षेप । चतुर्धातुक अमोनियम सब्सट्रेट पूरी तरह से इसी उत्पाद में 1 उत्प्रेरक 1 के मॉल% के साथ परिवर्तित किया गया था, और रूपांतरण 1एच एनएमआर द्वारा निगरानी की गई थी । विपयर्य प्रतिक्रिया के बाद, परिणामी प्रतिक्रिया मिश्रण β-सीडी के लिए 10 एच के लिए सिलिका जेल भ्रष्टाचार के साथ उभारा गया था । के रूप में चित्रा 4 वर्णित है, अंधेरे प्रतिक्रिया समाधान मेजबान अतिथि हटाने के बाद स्पष्ट कर दिया । परिणामस्वरूप समाधान एक कपास प्लग के माध्यम से फ़िल्टर किया गया था, तो विलायक एक फ्रीज ड्रायर में हटा दिया गया था । अवशिष्ट आरयू उत्पाद के स्तर inductively युग्मित प्लाज्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री (आईसीपी-MS) द्वारा विश्लेषण किया गया था, और अवशिष्ट आरयू के ५३ पीपीएम अंतिम उत्पाद (तालिका 1, प्रविष्टि 1) से पता चला था । प्रविष्टि 2 में, एक ही प्रोटोकॉल प्राथमिक अमोनियम सब्सट्रेट करने के लिए लागू किया गया था । उत्प्रेरक लदान के 3 मॉल% पूर्ण रूपांतरण प्रदान की है, और इस उत्पाद में अवशिष्ट निय स्तर २८४ पीपीएम था ।
जलीय समाधान में कोलाहल करते हुए खेलना चित्रा 5में वर्णित है । उत्प्रेरक के हटाने के बाद, अवशिष्ट आरयू आईसीपी-MS द्वारा विश्लेषण किया गया था ।
चित्रा 6 ch 2 cl2 में RCM प्रतिक्रिया केप्रदर्शन और निष्कर्षण के माध्यम से प्रतिक्रिया मिश्रण से इस्तेमाल किया उत्प्रेरक के हटाने का वर्णन करता है, और 2 तालिका ch2Cl2में RCM के दायरे से पता चलता है । प्रतिक्रिया के बाद, इस्तेमाल किया उत्प्रेरक निष्कर्षण और सक्रिय कार्बन के साथ बाद के उपचार से हटा दिया गया था । के अलावा अत्यधिक रुकावट सब्सट्रेट (2 तालिका, प्रविष्टि 3), सब्सट्रेट 1 उत्प्रेरक के 1 मॉल% के साथ पूरा रूपांतरण का प्रदर्शन किया । CH2Cl2में विपयर्य प्रतिक्रिया के बाद, प्रतिक्रिया मिश्रण diethyl ईथर के साथ पतला था । पतला कार्बनिक समाधान पांच बार के लिए पानी के साथ निकाला गया था । चित्र 6में दर्शाए अनुसार, निष्कर्षण के बाद स्पष्ट समाधान प्राप्त किया गया था । निष्कर्षण के बाद, सक्रिय कार्बन सूखे कार्बनिक समाधान में जोड़ा गया था, तो समाधान 24 घंटे के लिए उभारा गया था । सक्रिय कार्बन निस्पंदन द्वारा हटा दिया गया था, और जिसके परिणामस्वरूप समाधान कम दबाव के तहत केंद्रित था । अवशिष्ट उत्पाद आईसीपी द्वारा विश्लेषण किया गया था-एमएस को मापने के लिए अवशिष्ट आरयू स्तर, और आरयू के ५.९ पीपीएम उत्पाद से पता चला था । सक्रिय कार्बन उपचार के बिना, अवशिष्ट आरयू स्तर ६३ पीपीएम था, और इस मूल्य दवा प्रयोजन के लिए स्वीकार्य नहीं है (2 तालिका, प्रविष्टि 1) ।
चित्रा 1 . मेजबान अतिथि बातचीत के माध्यम से सजातीय उत्प्रेरक के विषम उत्प्रेरक हटाने के लिए अवधारणा का चित्रण । यह आंकड़ा कार्बनिक अक्षरों से संशोधित किया गया है । 20 (3), ७३६-७३९, दोी: 10.1021/acs. orglett. 7b03871 (२०१८). कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 2 . imidazolium नमक A से 1 उत्प्रेरक का संश्लेषण NHC ligand imidazolium नमक एसे, तो ligand विनिमय प्रतिक्रिया एक उत्प्रेरक 1फार्म का पीछा किया गया था द्वारा उत्पंन किया गया था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
Fugure 3. 1 1 उत्प्रेरक और उसके काम के एच एनएमआर स्पेक्ट्रम । 1 एच एनएमआर (६०० मेगाहर्ट्ज, सीडी2सीएल2) δ १६.४४ (एस, 1, एचए), ७.५३ (टी, जे = ७.८ हर्ट्ज, एक सी, एचकश्मीर), ७.०५ (डी , जे = १६.२ हर्ट्ज, 4H, एचजे), ६.९३ (डी, जे = ७.८ हर्ट्ज, एक सी, एचकश्मीर), ६.८८ (टी, जे = ७.५ हर्ट्ज, सी, एच k), ६.८१ (डी, जे = ८.४ हर्ट्ज, एक ज, एचकश्मीर), ४.९०-४.७९ (एम, एक घंटे, एचबी), ४.५९-४.५० (एम, सी, एचसी), ४.२६ (टी, जे = १०.८, एक घंटे, एचडी), ४.०६ (टी, जे = ८.७ हर्ट्ज, एक ज, एचडी), ३.६७-३.४८ (एम, 130H, एच l), २.५९-२.१८ (एम, 18H, एचई), २.१० (एस, 3H, एचएफ), १.७१ (डी, जे = ३.२ हर्ट्ज, 6H, एचजी), १.६० (डीडी, जे1 = २८.५ हर्ट्ज, जे2 = १२.३ हर्ट्ज, 6H, एचएच), १.२४-१.१७ (एम, 6H, एच i). कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्र 4 . मेजबान-जलीय मीडिया में RCM के बाद आरयू उत्प्रेरक के अतिथि हटाने (1 टेबल, प्रविष्टि 1) । (क) टी = 0 पर प्रतिक्रिया की शुरुआत ( 1उत्प्रेरक, सब्सट्रेट, और विलायक डी2ओ का मिश्रण) । (ख) टी पर पूर्ण प्रतिक्रिया = 24 h. (ग) β-सीडी के अतिरिक्त प्रतिक्रिया मिश्रण में सिलिका भ्रष्टाचारी. (घ) १० एच चमचे के बाद उत्पन्न समाधान. (ङ) परिणामी समाधान का निस्पंदन; डार्क आरयू उत्प्रेरक अवशेषों को छानने से हटा दिया गया था । परिणामस्वरूप शुद्ध समाधान शीशी में बेरंग है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 5 . जलीय मीडिया में कोलाहल करते हुए खेलना । यह आंकड़ा कार्बनिक अक्षरों से संशोधित किया गया है । 20 (3), ७३६-७३९, दोी: 10.1021/acs. orglett. 7b03871 (२०१८). कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 6 . RCM में CH 2 सीएल 2 और 1 (तालिका 2, प्रविष्टि 1) उत्प्रेरक का निष्कासन । (क) टी = 0 पर प्रतिक्रिया की शुरुआत ( 1उत्प्रेरक, सब्सट्रेट, और विलायक CH 2 सीएल2का मिश्रण) । (ख) टी = 1 एच पर प्रतिक्रिया के पूरा होने (ग) diethyl ईथर के अतिरिक्त 15 मिलीलीटर के साथ कमजोर पड़ने; एक अंधेरे उत्प्रेरक अवशेष समाधान में फैलाया गया था । (घ) केवल 1st निष्कर्षण के बाद जलीय परत । पानी की एक बड़ी मात्रा में भंग उत्प्रेरक एक कार्बनिक परत से हटा दिया गया था । (ई) 2एन डी निष्कर्षण के बाद चरण जुदाई (ऊपरी परत: उत्पाद के साथ कार्बनिक ही, निचली परत: उत्प्रेरक के साथ जलीय) । (च) 5वें निष्कर्षण के बाद कार्बनिक परत । कार्बनिक परत में अंधेरे उत्प्रेरक का कोई दृश्य उपस्थिति नहीं है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 7 . समग्र मेजबान के चित्रण-अतिथि हटाने की प्रक्रिया जलीय मीडिया में विपयर्य प्रतिक्रिया के बाद । यह आंकड़ा कार्बनिक अक्षरों से संशोधित किया गया है । 20 (3), ७३६-७३९, दोी: 10.1021/acs. orglett. 7b03871 (२०१८). कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
प्रविष्टि | सब्सट्रेट | उत्पाद | रूपांतरण | उत्प्रेरक लोड हो रहा है | आरयू पीपीएम |
1 | > ९५% | 1 मॉल% | ५३ | ||
2 | > ९५% | 3 मॉल% | २८४ |
तालिका 1. जलीय मीडिया और मेजबान के माध्यम से उत्प्रेरक का इस्तेमाल हटाने में RCM-अतिथि संपर्क । प्रतिक्रिया स्थिति: डी2में ४५ ° c 24 घंटे के लिए ओ उत्पाद में अवशिष्ट आरयू स्तर आईसीपी द्वारा विश्लेषण किया गया था-MS; विस्तृत आईसीपी-MS विश्लेषण प्रक्रिया पिछले रिपोर्ट३८की जानकारी के समर्थन में वर्णन किया गया है । इस तालिका को कार्बनिक अक्षरों से संशोधित किया गया है । 20 (3), ७३६-७३९, दोी: 10.1021/acs. orglett. 7b03871 (२०१८).
प्रविष्टि | सब्सट्रेट | उत्पाद | रूपांतरण | आरयू पीपीएम |
1 | > ९५% | ५.९ (६३)एक | ||
2 | > 95% | ३.५ | ||
3 | ट्रेस | - | ||
4 | > ९५% | ०.१४ | ||
5 | > ९५% | ५.० | ||
6 | > ९५% | ५.३ |
तालिका 2. RCM में CH 2 सीएल 2 और निष्कर्षण और सक्रिय कार्बन के साथ उपचार के माध्यम से इस्तेमाल उत्प्रेरक का निष्कासन । रिएक्शन कंडीशन: ४० ° c 1 के लिए CH 2Cl2 में उत्प्रेरक 1 के 1 मॉल% के साथ उत्पाद में आईसीपी-MS द्वारा विश्लेषण किया गया था । प्रविष्टियां 1 और 4 कमरे के तापमान पर किया गया था । ए निकाले कच्चे उत्पाद सक्रिय कार्बन उपचार के बिना एक सिलिका पैड के माध्यम से फ़िल्टर किया गया था । इस तालिका को कार्बनिक अक्षरों से संशोधित किया गया है । 20 (3), ७३६-७३९, दोी: 10.1021/acs. orglett. 7b03871 (२०१८).
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Discussion
हम हटाने योग्य सजातीय आरयू olefin विपयर्य उत्प्रेरक और दोनों जलीय और कार्बनिक समाधान से इसके हटाने के संश्लेषण का वर्णन किया । सजातीय catalysis इस तरह के उच्च जेट और तेजी से प्रतिक्रिया की दर के रूप में विषम उत्प्रेरक, की तुलना में कई लाभ प्रदान करता है; हालांकि, उत्पाद से इस्तेमाल किया उत्प्रेरक के हटाने विषम उत्प्रेरक3से अधिक कठिन है । संश्लेषित उत्प्रेरक की प्रमुख विशेषता NHC ligand, जो adamantyl सीमित पानी में घुलनशील oligo (ईथीलीन ग्लाइकोल) भालू है । प्रस्तुत उत्प्रेरक दोनों जलीय और जैविक समाधान में सजातीय प्रतिक्रियाओं का प्रदर्शन किया, और अवशिष्ट आरयू आसानी से एक मेजबान अतिथि संपर्क4,5,6का उपयोग निस्पंदन द्वारा हटा दिया गया था, 7 , 8 और तरल निष्कर्षण ।
चित्रा 7 मेजबान के माध्यम से इस्तेमाल किया उत्प्रेरक का एक हटाने का वर्णन-पानी के समाधान में विपयर्य प्रतिक्रिया के बाद अतिथि बातचीत । उच्च जेट और तेजी से प्रतिक्रिया की दर में सजातीय catalysis के साथ पूर्ण रूपांतरण के बाद, मेजबान जटिल प्रतिक्रिया मिश्रण करने के लिए जोड़ा गया था β के बीच अतिथि जटिल-मेजबान पर सीडी और adamantane moiety पर हमारे उत्प्रेरक 118 . परिणामस्वरूप समाधान के निस्पंदन के बाद, अवशिष्ट आरयू के ९९% से अधिक उत्पाद (तालिका 1, प्रविष्टि 1) से हटा दिया गया था ।
के रूप में 1 तालिकामें दिखाया गया है, सिंथेटिक उपयोगी प्राथमिक अमोनियम नमक सब्सट्रेट पूरी तरह से एक उत्प्रेरक लदान, उत्प्रेरक (प्रविष्टि 2) के 3 मॉल% के साथ इसी उत्पाद में बदल गया था । इस प्राथमिक अमोनियम उत्पाद के अवशिष्ट निय निस्पंदन के बाद २८४ पीपीएम था, जिसका अर्थ है कि इस्तेमाल किया आरयू के ९८.७% मेजबान-अतिथि संपर्क द्वारा हटा दिया गया था । चतुर्धातुक अमोनियम के साथ प्रतिक्रिया से अधिक उत्प्रेरक लदान और अवशिष्ट निय स्तर के लिए कारण पानी में ionization के बाद प्राथमिक अमोनियम में आरयू धातु और नाइट्रोजन के बीच समंवय हो सकता है । इसके अलावा, चित्रा 5 वर्णन जलीय मीडिया में हमारे उत्प्रेरक के साथ पानी में घुलनशील मोनोमर के कोलाहल करते हुए खेलना, और बहुलक अवशिष्ट आरयू, जो आरयू के ९७.७% का मतलब है की २६९ पीपीएम के साथ मात्रात्मक उपज में प्राप्त किया गया था हटा दिया गया । प्रतिक्रिया कोलाहल में खेलना, एथिल vinyl ईथर के साथ शमन में बहुलक श्रृंखला से आरयू उत्प्रेरक मुक्त महत्वपूर्ण है ।
इसके अतिरिक्त, हमारे उत्प्रेरक आमतौर पर इस्तेमाल RCM सब्सट्रेट (तालिका 2) के साथ CH2Cl2 में उच्च जेट का प्रदर्शन किया । प्रवेश 3 में बाधा सब्सट्रेट उत्पाद की राशि का पता लगाया ही प्रदान की गई थी, और अन्य सब्सट्रेट पूरी तरह से वांछित उत्पादों में परिवर्तित किया गया था. के रूप में चित्रा 6में दिखाया गया है, अवशिष्ट आरयू के अधिकांश जलीय निष्कर्षण द्वारा हटा दिया गया था । सिलिका पैड के माध्यम से निकाले उत्पाद के साथ निस्पंदन के बाद, अवशिष्ट आरयू के ६३ पीपीएम (प्रविष्टि 1) मनाया गया था । निकाले गए उत्पाद के साथ सक्रिय कार्बन उपचार का इस्तेमाल किया आरयू उत्प्रेरक३७, जो 10 पीपीएम से कम थे की उत्कृष्ट हटाने की दर, उत्पाद27में फार्मास्यूटिकल्स स्वीकार्य आरयू सीमा ।
क्योंकि 1 उत्प्रेरक के अपघटन के दौरान/विपयर्य प्रतिक्रियाओं३९के बाद, उत्प्रेरक के पुनर्चक्रण संभव नहीं था । क्योंकि मेजबान-अतिथि बातचीत एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया है4,5,6,7,8, reversibility की रिपोर्ट NHC लाइगैंडों पूरी तरह से विकसित करने के लिए अध्ययन किया जाएगा õ अनुसंधान की इस पंक्ति के अंतिम लक्ष्य के रूप में organometallic catalysis प्रणाली४० । इसके अलावा, रिपोर्ट सजातीय उत्प्रेरक प्रणाली आगे एक बड़े पैमाने पर धातु सफाई विधि के लिए लागू किया जा सकता है । एक वांछित बड़े पैमाने पर रासायनिक प्रतिक्रिया के बाद, अतिथि टैग उत्प्रेरक पूरी तरह से मेजबान के माध्यम से उत्पाद समाधान से गुजर द्वारा हटाया जा सकता है-ठोस पैक कारतूस टैग ।
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Disclosures
लेखक कोई प्रतिस्पर्धा नहीं वित्तीय हित की घोषणा ।
Acknowledgments
यह काम फ्लोरिडा राज्य विश्वविद्यालय ऊर्जा और सामग्री भर्ती पहल और रासायनिक और बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के FSU विभाग द्वारा समर्थित किया गया था ।
Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Hoveyda-Grubbs Catalyst 1st Generation | Sigma-Aldrich | 577944 | Air sensitivie. Light sensitivie. |
Diethyl diallylmalonate | Sigma-Aldrich | 283479 | |
Ethyl vinyl ether | Sigma-Aldrich | 422177 | Air sensitive. |
Aluminum oxide | Sigma-Aldrich | 06300 | Activated, neutral, Brockmann Activity I |
Potassium bis(trimethylsilyl)amide solution (0.5 M in toluene) | Sigma-Aldrich | 277304 | Moisture sensitive. |
Etyhl acetate | VWR | BDH1123 | Flammable liquid. |
Methanol | VWR | BDH1135 | Flammable liquid. Toxic. |
Deuterium Oxide 99.8%D | TCI | W0002 | |
Methylene Chloride-D2 (D, 99.8%) | Cambridge Isotope Laboratories, Inc. | DLM-23 | Flammable liquid. Toxic. |
Activated carbon | Sigma-Aldrich | 242276 | |
Magnesium sulfate | EMD Millipore | MX0075 | |
Ethyl ether | EMD Millipore | EX0190 | Flammable liquid. |
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