Summary
Çıkarılabilir suda çözünen N-Konak-Konuk etkileşim yoluyla sulu ortamda oluşur carbene (NHC) ligand geliştirilmiştir. Biz temsilcisi Organik sentezde tepkiler de olduğu gibi diklorometan suda gösterdi. Ana bilgisayar-Konuk etkileşim veya ayıklama yoluyla kalan Rutenyum (Ru) katalizör sonra tepki 0.14 ppm düşük oldu.
Abstract
Yüksek verimli geçiş metalleri katalizör kaldırma yöntem geliştirilmiştir. Suda çözünen katalizör ana bilgisayar-Konuk etkileşimler yoluyla katalizör kaldırılmak yeni tasarlanmış NHC ligand içerir. Yeni NHC ligand kavite içine hidrofobik dahil bir β-cyclodextrin (β-CD) ana bileşik bir kaşif balonlu keşif adamantyl (konuk) doğrusal etilen glikol bağlar sahiptir. Yeni NHC ligand Ru-esaslı Organik sentezde katalizör uygulandı. Ru katalizör mükemmel temsilcisi yüzük-kapanış sentezde (RCM) etkinliğinde ve yüzük-açılış sentezde polimerizasyon (mevcutsa) reaksiyonlar sulu medya hem de organik çözücü, CH2Cl2gösterdi. Tepki tam sonra kalan Ru kalıntı sulu eriyik--dan fazla % 99 (Ru kalıntısı 53 ppm) verimliliği ile çözünmez silis aşılı β-CD (ana bilgisayar) arasında bir ana bilgisayar-Konuk etkileşim kullanan basit filtrasyon tarafından çıkarılmış ve adamantyl yan (konuk) katalizör. Ham tepki karışımı katmanlar dietil eter ve su arasındaki bölümleme tarafından organik çözücü tepki çalıştırdığınızda yeni Ru katalizör ayıklama yoluyla yüksek kaldırma verimliliği de gösterdi. Bu şekilde, katalizör sulu katmanda kalır. Organik katmanda yalnızca 0,14 ppm dialilfatalat bileşiklerin RCM reaksiyonlarda kalıntı Ru miktarı oldu.
Introduction
Ürün organometalik homojen kataliz kaldırılması modern kimya1,2önemli bir konudur. Artık katalizör onun ağır metal öğesi, aynı zamanda onun potansiyel reaktivite ürününden istenmeyen bir dönüşümün sadece bir toksisite soruna neden olur. Homojen katalizör yüksek etkinlik, hızlı reaksiyon oranı ve chemoselectivity3gibi birçok avantaj sağlar, ancak, onun kaldırma ürün sadece filtrasyon tarafından kaldırılır heterojen katalizör daha çok daha zor ya da decantation. Homojen ve heterojen katalizör, yani, homojen tepki ve türdeş olmayan kaldırma, avantajları kombinasyonu büyük ölçüde reaktif ve kolayca çıkarılabilir organometalik katalizör için önemli kavram temsil eder. Şekil 1 homojen tepki ve heterojen katalizör ana bilgisayar-Konuk etkileşim yoluyla kaldırılması için çalışma prensibi gösterilmiştir.
Ana bilgisayar-Konuk Kimya moleküler tanıma ana bilgisayar moleküller ve supramolecular Kimya4,5,6,7,8Konuk molekülleri arasında bağ kovalent. Temsilcisi ana bilgisayar molekülleri9,10,11,12Cyclodextrins (CD), döngüsel oligosakkaritler, vardır ve onlar gibi Polimer bilim bilim geniş alanlarda uygulanan 13 , 14, kataliz15,16, biyomedikal uygulamalar6,10ve analitik kimya17. Bir konuk molekül, adamatane, β-CD (host, 7-membered çevrimsel saccharide) yüksek Derneği sabiti, Ka ile hidrofobik boşluğuna güçlü bağlar ( Kbir oturum 5,04 =)18. Bu supramolecular bağlama benzeşme kalan katalizör karmaşık katı desteklenen β-CD ile sulu tepki çözümden kaldırmak için güçlü.
Ana bilgisayar-Konuk kaldırma için uygun olan birçok katalizörler arasında Ru Organik sentezde katalizör yüksek pratik yarar ve hava ve neme karşı yüksek istikrar nedeniyle incelenmiştir. Organik sentezde tepki sentetik Kimya bir geçiş metalleri katalizör19,20,21,22huzurunda bir karbon-karbon çift bağ oluşturmak için önemli bir araçtır. İstikrarlı Ru Organik sentezde katalizör gelişimi sentezde Polimer bilim (Örneğin, HAŞARILIK ve Çevrimsiz Dien sentezde (ADMET)) yanı sıra sentetik kimya (Örneğin, RCM ve çapraz sentezde (CM)) önemli bir alan olarak trigged. Özellikle, RCM macrocycles ve23inşa etmek zor olabilir orta ölçekli yüzük sentezler.
Ru katalize Organik sentezde sentetik araçlardan rağmen tümüyle kaldırılmasını istediğiniz ürün üzerinden kullanılan Ru katalizör birçok pratik uygulamalar24için büyük bir sorun olduğunu. Örneğin, 1912 ppm Ru kalıntı Silis jeli sütun Kromatografi25sonra yüzük-kapanış sentezde üründe gözlendi. Kalan Ru organik isomerization, ayrışma, renklendirme ve eczacılık ürünleri26toksisite gibi sorunlara neden. Uluslararası Konferansı üzerinde uyumlaştırılması (Ich) içinde ilaç kalıntı metal reaktifler bir kılavuz yayınladı. En fazla izin verilen ilaç ürün kademede Ru 10 ppm27. Bu nedenlerden dolayı çeşitli yaklaşımlar ürün çözüm28,29,30,31,32,33Ru artıklarını çıkarın yargılandı. Ayrıca, kaldırılabilir Ru katalizörler gelişmeler arıtma reaksiyon sonra herhangi bir özel tedavi için incelenmiştir. Çeşitli arıtma yöntemleri arasında katalizör ligand değişiklikler silika jel filtrasyon ve sıvı ayıklama verimliliğini artırmak için yargılandı. Örneğin, yüksek verimli silika jel filtrasyon tarafından tanıtılan iyon tag Benzilidin34 ya da NHC ligand35,36omurgası üzerinde elde edilebilir. Poly(Ethylene glycol)37 ya da iyon etiket35 NHC ligand üzerinde taşıyan katalizör Ru katalizör kaldırma için sulu ayıklama verimliliğini artırır.
Son zamanlarda, biz hangi sadece yüksek reaktivite, aynı zamanda yüksek katalizör kaldırma oranı gösterdi bir son derece suda çözünür Ru Organik sentezde katalizör, bildirdi. Ayrıca, sentezde ve katalizör kaldırma su ve diklorometan34,35,36,37yılında oluştu. Yeni catalyst anahtar özelliği yeni NHC kaşif balonlu keşif adamantyl oligo(ethylene glycol) ayılar olduğunu. Oligo(Ethylene glycol) tüm katalizör karmaşık yüksek su çözünürlük sağlar. Buna ek olarak, ana bilgisayar-Konuk etkileşim ile dış β-CD kullanılabilir adamantyl son grubu oligo(ethylene glycol) sahiptir.
Burada, biz katalizör sentez, sentezde reaksiyonlar ve katalizör kaldırma su ve diklorometan protokollerde nitelendirdi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Not: Biz 4-(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-1H-imidazol-3-ium sentezi sundu tetrafluoroborate (imidazolium tuz A) ve ana bilgisayar karmaşık, β-CD silis, bizim önceki kağıt38aşılı. İletişim kuralında, biz bizim suda çözünen Ru Organik sentezde katalizör ve sentezde reaksiyonlar (RCM ve HAŞARILIK) sentezi tarif.
1. (4-(97-((adamantan-1-yl)oxy)-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 - sentezi isopropoxyphenylmethylene) Rutenyum (Catalyst 1)
- Yuvarlak popolu bir 25 mL şişe bir karıştırma çubuğu, 20 mL flakon ve fırında bir spatula ile kuru.
- 118 mg (0,060 mmol) imidazolium tuz bir 4 mL şişede koymak.
- Kurutulmuş Züccaciye Mağazaları, bir septum ve torpido odası ve vakum spatula 2s için hazırlanan imidazolium tuz A yerleştirin.
- Tamamen hava torpido odasında kaldırma sonra inert gaz odasına temizle, sonra onları eldiven kutusuna taşıyın.
- Torpido gözüne Hoveyda-Grubbs (H-G) 54 mg 1st üretimi koy (0,090 mmol, 1.5 eşdeğeri) 20 mL şişe içinde.
- Hazır imidazolium tuz 2.0 ml Toluen geçiyoruz, o zaman 50 mL yuvarlak popolu şişeye karıştırma çubuğu ile içine transfer.
- 0,18 mL potasyum BIS (trimethylsilyl) Amid (KHMDS) çözeltisi ekleyin (0,5 M Toluen çözüm, 0,090 mmol, 1.5 eşdeğeri) imidazolium tuz solüsyonu içine.
- Şişeye reaktifleri karıştırmak için girdap.
- H-G 1st nesil 3,0 ml Toluen geçiyoruz, sonra bu çözüm tepki şişesi ekleyin.
- Şişeye septum ile kapatın, sonra bu eldiven kutusundan kaldırın.
- 80 ° C'de 3 h için tepki karışımı heyecan
- 3 h, arındırmak sonra katalizör Kromatografi tarafsız Alümina, EtOAc/MeOH ile eluted tarihinde tarafından 15/1 =. Koyu yeşil çözüm toplamak.
Not: Çözücü buharlaşma Kromatografi önce gerekli değildir. Rf değerdir 0,46 tarafsız alümina EtOAc/MeOH ile eluted, Tarih 15/1 =. - Düşük basınç altında solvent kaldırın.
- Vakum koyu yeşil mumsu katı elde etmek için son kalıntısı.
2. sentezde tepki ve sulu ortamda Catalyst kalıntısı kaldırma
- Degassed döteryum oksit (D2O) veya kabarcıklanma D2O deiyonize suyla veya deiyonize su ile azot gazı 2 h üzerinden hazırlayın.
- 4,4 mg katalizör 1 (0.0020 mmol) ve 41 mg 2 koymak-allil -N,N,N- trimethylpent-4-tr-1-aminium klorür (tetraalkyl amonyum substrat) (0.20 mmol) her 4.0 mL şişe içinde.
- Tetraalkyl amonyum substrat degassed D2O (veya H2O) 0.5 ml geçiyoruz, o zaman çözüm katalizör 1ekleyin.
- Reaksiyon şişe kapatın, sonra 45 ° C'de 24 h reaksiyon karışım ısı Reaksiyon dönüşüm 1tarafından H NMR izlemek.
Not: 1H NMR tepe dönüşümden 3.25 ppm (örneğin, -NCH2CH - substrat) 3.52 ppm (örneğin, -NCH2CH - ürün) izlemek. - Oda sıcaklığında tepki şişe reaksiyon tamamlandıktan sonra sakin.
- β-CD aşılı silis 150 mg tepki karışımı ekleyin.
Not: Silis jeli üzerine aşılı β-CD birimi 1.57 10-4 mmol/mg thermogravimetric Analizi (TGA) ile hesaplanır. - 10 h için tepki karışımı oda sıcaklığında ilave edin.
- Reaksiyon karışımı pamuk fiş aracılığıyla filtre.
- Çözücü bir donma kurutma makinesi kaldırın.
3. halka açılış sentezde polimerizasyon ve sulu ortamda Catalyst kalıntısı kaldırma
- Degassed D2O veya kabarcıklanma D2O deiyonize suyla veya deiyonize su ile azot gazı 2 h üzerinden hazırlayın.
- 4,4 mg katalizör 1 (0.0020 mmol) ve 2-((3aR*,4S*,7R*,7aS*)-1,3-dioxo-1,3, 3a, 17,1 mg koymak 4, 7, 7a-hexahydro-2H-4,7-methanoisoindol-2-yl)- N,N,N- trimethylethan-1-aminium klorür (monomer, Şekil 5) (0,060 mmol) her 4.0 mL şişe içinde.
- Monomer degassed D2O (veya H2O) 0.5 mL içinde erimesi, sonra çözüm katalizör 1ekleyin.
- Reaksiyon şişe kapatın, sonra 45 ° C'de 2 h reaksiyon karışım ısı Reaksiyon dönüşüm 1tarafından H NMR izlemek.
Not: 1H NMR tepe kayboluşu 6.14 ppm, izlemek (-CHCH- monomer =). - Oda sıcaklığında tepki şişe reaksiyon tamamlandıktan sonra sakin.
- 0.1 mL ile reaksiyon etil Vinil eter gidermek.
Not: Şoklama Ru katalizör polimer zincirinin terminal ayırmak gereklidir. - β-CD aşılı silis 150 mg tepki karışımı ekleyin.
- 10 h için tepki karışımı oda sıcaklığında ilave edin.
- Reaksiyon karışımı pamuk fiş aracılığıyla filtre.
- Çözücü bir donma kurutma makinesi kaldırın.
4. sentezde tepki ve katalizör kalıntı CH2Cl2 kaldırılması
- 4,4 mg katalizör 1 (0.0020 mmol) ve dietil diallylmalonate (0.20 mmol) 48 mg her 4.0 mL şişede koymak.
- CH2Cl20.5 ml dietil diallylmalonate geçiyoruz, o zaman çözüm katalizör 1ekleyin.
- Reaksiyon şişe kapatın, sonra reaksiyon karışımı 1 h. monitör için oda sıcaklığında tepki dönüşüm 1tarafından H NMR bırak.
Not: 1H NMR en yüksek dönüşüm 2.63 ppm izlemek (örneğin, -CCH2CH = CH2 substrat) 3.01 ppm (singlet, -CCH2CH CHCH2C - ürün =). - Reaksiyon tamamlandıktan sonra ortaya çıkan tepki karışımı bir 30 mL şişe aktarın.
- 15 mL dietil eter ile reaksiyon çözüm sulandırmak.
- 15 mL su ile organik çözüm için beş kez yıkayın.
- MgSO4ile organik katman kuru, o zaman çözüm MgSO4 parçacıkları kaldırmak için pamuk fiş aracılığıyla filtre.
- Aktif karbon 60 mg elde edilen çözüm içine ekleyin, sonra oda sıcaklığında 24 h için karışımı ilave edin.
- Aktif karbon kaldırmak için pamuk fiş ile çözüme filtre, sonra düşük basınç altında solvent kaldırın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Şekil 2 ligand Satım tepki bizim katalizör 1için açıklar. 1H NMR spektrumu Şekil 3' te gösterilmiştir.
Şekil 4 RCM sulu çözüm ve ana bilgisayar-Konuk etkileşim yoluyla tepki karışımından kullanılan katalizör sonraki kaldırma gösterir ve Tablo 1 RCM sulu ortamda özetler. Dönüşüm 1tarafından H NMR izlenen ve kuaterner amonyum substrat tam olarak katalizör 11 mol % ile ilgili ürün haline dönüştürüldü. Sentezde reaksiyon sonra ortaya çıkan tepki karışımı 10 h için β-CD aşılı silika jel ile karıştırılır. Açıklanan Şekil 4 , karanlık tepki çözüm ana bilgisayar-Konuk kaldırıldıktan sonra açık açık. Elde edilen çözüm bir pamuk fiş üzerinden filtre sonra çözücü bir donma kurutma makinesi kaldırıldı. Ürünün düzeyde tarafından indüktif analiz edildi kalan Ru plazma kütle spektrometresi (ICP-MS) birleştiğinde ve kalan Ru 53 ppm (Tablo 1, giriş 1) nihai ürün tespit edildi. Giriş 2, birincil amonyum substrat için aynı protokolü uygulandı. tam dönüşüm yükleme katalizör 3 mol % sağlanan ve bu ürün artık Ru kademede 284 ppm yapıldı.
Sulu çözelti içinde HAŞARILIK Şekil 5' te açıklanmıştır. Katalizör kaldırdıktan sonra arta kalan Ru ICP-MS tarafından analiz edildi.
Şekil 6 RCM tepki CH2Cl2 ' deki gösteri ve kullanılan katalizör reaksiyonu karışımı ayıklama yoluyla gelen kaldırılmasını açıklar ve Tablo 2 CH2Cl2RCM kapsamını gösterir. Reaksiyon sonra kullanılan katalizör çıkarma ve aktif karbon ile sonraki tedavi tarafından kaldırıldı. (Tablo 2, giriş 3) son derece engel substrat dışında yüzeylerde katalizör 11 mol % ile tam dönüşüm gösterdi. CH2Cl2sentezde reaksiyon sonra reaksiyon karışımı dietil eter ile düşürülmüştü. Su ile seyreltilmiş organik çözüm için beş kez ayıklandı. Şekil 6' da gösterildiği gibi net çözüm çıkarma sonra elde edildi. Çıkarımı sonra aktif karbon kurutulmuş organik çözüm içine eklendi sonra çözüm için 24 saat karıştırılır. Aktif karbon filtrasyon tarafından kaldırıldı ve elde edilen çözüm düşük basınç altında yoğunlaşan. Kalan ürün ICP-MS tarafından kalıntı Ru düzeyini ölçmek için analiz edildi ve Ru 5.9 ppm ürün tespit edildi. Aktif karbon tedavi, olmadan artık Ru seviye 63 ppm olduğunu ve bu değer ilaç amacı (Tablo 2, giriş 1) için kabul edilebilir değildir.
Resim 1 . Konak-Konuk etkileşim yoluyla homojen katalizör heterojen katalizör temizlenmesine yönelik kavramının illüstrasyon. Bu rakam üzerinden değiştirildi organik mektup. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Resim 2 . Katalizör 1 imidazolium tuz A. üzerinden sentezi NHC ligand deprotonation imidazolium tuz Atarafından oluşturulan, daha sonra ligand Satım tepki bir katalizör 1formu izledi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Fugure 3. 1 H NMR spektrumu katalizör 1 ve onun atama. 1 H NMR (600 MHz, CD2Cl2) δ (s, 1 H, Hbir), 16.44 7,53 (t, J 7,8 Hz, 1 H, Hk=), 7,05 (d, J 16,2 Hz, 4 H, Hj=), 6.93 (d, J = 7,8 Hz, 1 H, Hk), 6,88 (t, J = 7.5 Hz, 1 H, H k), 6,81 (d, J = 8.4 Hz, 1 H, Hk), 4,90-4,79 (m, 1 H, Hb), 4.59-4,50 (m, 1 H, Hc), 4.26 (t, J 10,8, 1 H = Hd), 4,06 (t, J = 8,7 Hz, 1 H, Hd), 3,67-3,48 (m, 130 H, H l), 2.59-2.18 (m, 18 H, He), 2.10 (s, 3 H, Hf), 1,71 (d, J = 3.2 Hz, 6 H, Hg), 1.60 (dd, J1 28,5 Hz, J2 = 12.3 Hz, 6 H Hh=), 1,24-1,17 (m, 6 H, H Ben). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4 . Ru katalizör sulu ortamda (Tablo 1, giriş 1) ana Konuk kaldırıldıktan sonra RCM. (a) başında tepki t = 0 (catalyst 1, substrat ve solvent D2O karışımı). (b) tamamlandı tepki t 24 h (c) β-CD aşılı silis ilavesi tepki karışım içine =. (d) çözüm 10 h karıştırma sonra sonuçlanan. (e) elde edilen çözüm filtrasyon; karanlık Ru katalizör kalıntı süzerek kaldırıldı. Elde edilen arıtılmış şişe renksiz bir çözümdür. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5 . Sulu ortamda boğuşmak. Bu rakam üzerinden değiştirildi organik mektup. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6 . RCM CH 2 CL 2 ve katalizör 1 (Tablo 2, giriş 1) kaldırılması. (a) başında tepki t = 0 (catalyst 1, substrat ve solvent CH2Cl2karışımı). (b) t tepki tamamlanması 1 h. (c) seyreltme ile ek 15 mL dietil eter; = karanlık katalizör kalıntı çözüm içinde dağınık. (d) sulu katman 1st çıkarma sonra. Çözünmüş su katalizör büyük miktarda organik bir katmandan diğerine kaldırıldı. (e) faz ayrılıktan sonra 2nd ayıklama (üst katman: organik ürün yalnızca, alt tabaka: sulu katalizör ile). (f) organik katman sonra 5inci çıkarma. Hiçbir karanlık katalizör organik katmanındaki görünümünü vardır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7 . Sulu ortamda sentezde reaksiyon sonra genel olarak ev sahibi Konuk kaldırma işleminin aşağıda. Bu rakam üzerinden değiştirildi organik mektup. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
| giriş | substrat | ürün | dönüşüm | katalizör yükleme | [Ru] (ppm) |
| 1 |  |
 |
> %95 | 1 mol % | 53 |
| 2 |  |
 |
> %95 | 3 mol % | 284 |
Tablo 1. RCM sulu medya ve kaldırılması kullanılan ana bilgisayar-Konuk etkileşim yoluyla katalizör. Reaksiyon koşulu: D2O 24 h ürün kademede kalan Ru için 45 ° C'de ICP-MS tarafından; analiz yapıldı. Detaylı ICP-MS Analiz süreci bilgi önceki rapor38destek açıklanmıştır. Bu tablo üzerinden değiştirildi organik mektup. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018).
| giriş | substrat | ürün | dönüşüm | [Ru] (ppm) |
| 1 |  |
 |
> %95 | 5.9 (63)bir |
| 2 |  |
 |
> %95 | 3.5 |
| 3 |  |
 |
izleme | - |
| 4 |  |
 |
> %95 | 0,14 |
| 5 |  |
 |
> %95 | 5.0 |
| 6 |  |
 |
> %95 | 5.3 |
Tablo 2. RCM CH 2 CL 2 ve kullanılan katalizör çıkarma ve aktif karbon ile tedavi yolu ile kaldırılması. Reaksiyon koşulu: catalyst 1 CH2Cl2 1 h. kalan Ru kademede ürün için 1 mol % ile 40 ° C ICP-Bayan girişleri 1 tarafından analiz edilir ve 4 oda sıcaklığında yürütülen. bir Ayıklanan ham ürün aktif karbon tedavi olmadan bir silika yastık aracılığıyla filtre. Bu tablo üzerinden değiştirildi organik mektup. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Açıkladığımız çıkarılabilir homojen Ru Organik sentezde katalizör sentezi ve onun kaldırma hem sulu hem de organik çözümleri. Homojen kataliz yüksek reaktivite ve hızlı reaksiyon hızı gibi heterojen katalizör karşılaştırıldığında birçok faydalar sağlar; Ancak, ürün kullanılan katalizör kaldırılması daha heterojen katalizör3daha zordur. Ana sentezlenmiş katalizör kaşif balonlu keşif adamantyl su çözünür oligo(ethylene glycol) ayılar NHC ligand özelliğidir. Sunulan katalizör homojen reaksiyonlar sulu ve organik çözümleri hem Ru kolayca bir ev sahibi-Konuk etkileşim4,5,6, kullanan filtrasyon tarafından kaldırıldı artık gösterdi 7 , 8 ve sıvı ekstraksiyon.
Şekil 7 Konak-Konuk etkileşim su solüsyonu sentezde reaksiyon sonra üzerinden kullanılan katalizör kaldırılmasını açıklar. Yüksek reaktivite ve hızlı reaksiyon oranı homojen kataliz ile tam dönüştürme işleminden sonra ana bilgisayar karmaşık reaksiyon karışımı β-ev sahibi ve adamantane yan bizim katalizör 118 CD'de arasında türdeş olmayan bir ev sahibi-Konuk kompleks oluştururlar, eklendi . Sonra filtrasyon elde edilen çözüm, artık Ru fazla % 99 ürün (Tablo 1, giriş 1) kaldırıldı.
Tablo 1' de, sentetik yararlı birincil amonyum tuz gösterildiği gibi substrat tam yükleme, bir katalizör ile 3 mol % katalizör (giriş 2) karşılık gelen ürün haline dönüştürüldü. Bu birincil amonyum ürünün kalan Ru kullanılan Ru 98.7 oranında ana bilgisayar-Konuk etkileşim tarafından kaldırıldı anlamına gelir filtrasyon 284 ppm sonraydı. Nedeni yüksek katalizör yükleme ve kuaterner amonyum ile reaksiyonu kalan Ru düzeyinden Ru metal ve azot arasında koordinasyon içinde birincil amonyum suda iyonlaşma sonra olabilir. Ayrıca, Şekil 5 ile sulu ortamda bizim katalizör suda çözünen monomer HAŞARILIK açıklar ve polimer Ru % 97,7 kaldırıldı anlamına gelir kalıntı Ru 269 ppm ile kantitatif verim elde edildi. HAŞARILIK tepki olarak, etil Vinil eter ile Şoklama Ru katalizör polimer zincirinin kurtarmak önemlidir.
Ayrıca, bizim katalizör olarak CH2Cl2 sık kullanılan RCM yüzeylerde (Tablo 2) ile yüksek reaktivite gösterdi. Girişinde 3 engel substrat sadece eser miktarda ürün sağlandı ve diğer yüzeylerde tam istenilen ürünler haline dönüştürüldü. Şekil 6' da gösterildiği gibi artık Ru çoğunu sulu çıkarma tarafından kaldırıldı. Silis pad yoluyla ayıklanan ürün ile filtrasyon sonra kalan Ru 63 ppm (giriş 1) gözlenmiştir. Ayıklanan ürün ile aktif karbon tedavi daha az 10 ppm, ürün27' deki pharmaceutically Ru sınır olan kullanılan Ru katalizör37, mükemmel kaldırma oranı sağladı.
Katalizör 1 sırasında/sonra sentezde reaksiyonlar39ayrıştırma nedeniyle, katalizör geri dönüşümü mümkün olmadı. Ana bilgisayar-Konuk etkileşim tersinir işlemi4,5,6,7,8olduğundan, bildirilen NHC ligandlar reversibility tamamen geri dönüştürülebilir geliştirmek için ele organometalik kataliz sistem40 araştırma bu hattın, nihai hedefi olarak. Buna ek olarak, bildirilen homojen katalizör sistemi daha da büyük ölçekli metal bir atma yöntemi uygulanabilir. İstenen büyük ölçekli kimyasal reaksiyon sonra ürün çözüm konusunda katı dolu kartuş konak öğesini geçirerek Konuk olarak etiketlenmiş katalizör tamamen kaldırılabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar rakip mali ilgi bildirin.
Acknowledgments
Bu eser Florida Devlet Üniversitesi enerji ve malzeme işe alma girişimi ve FSU bölümü kimyasal ve Biyomedikal Mühendisliği tarafından desteklenmiştir.
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. |
References
- Allen, D. P. Handbook of Metathesis. , Wiley-VCM, Weinheim. Chapter 5 (2015).
- Vougioukalakis, G. C. Removing Ruthenium Residues from Olefin Metathesis Reaction Products. Chemistry-A European Journal. 18 (29), 8868-8880 (2012).
- Hartwig, J. F. Organotransition Metal Chemistry: From Bonding to Catalysis. , University Science Books, Sausalito. Chapter 14 (2010).
- Lehn, J. M. Toward complex matter: Supramolecular chemistry and self-organization. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (8), 4763-4768 (2002).
- Chen, G., Jiang, M. Cyclodextrin-based inclusion complexation bridging supramolecular chemistry and macromolecular self-assembly. Chemical Society Reviews. 40 (5), 2254-2266 (2011).
- Ma, X., Zhao, Y. Biomedical Applications of Supramolecular Systems Based on Host-Guest Interactions. Chemical Reviews. 115 (15), 7794-7839 (2015).
- Shetty, D., Khedkar, J. K., Park, K. M., Kim, K. Can we beat the biotin-avidin pair?: cucurbit[7]uril-based ultrahigh affinity host-guest complexes and their applications. Chemical Society Reviews. 44 (23), 8747-8761 (2015).
- Schmidt, B. V. K. J., Barner-Kowollik, C. Dynamic Macromolecular Material Design-The Versatility of Cyclodextrin-Based Host-Guest Chemistry. Angewandte Chemie International Edition. 56 (29), 8350-8369 (2017).
- Khan, A. R., Forgo, P., Stine, K. J., D'Souza, V. T. Methods for Selective Modifications of Cyclodextrins. Chemical Reviews. 98 (5), 1977-1996 (1998).
- Szejtli, J. Introduction and General Overview of Cyclodextrin Chemistry. Chemical Reviews. 98 (5), 1743-1754 (1998).
- Li, J., Loh, X. J. Cyclodextrin-based supramolecular architectures: Syntheses, structures, and applications for drug and gene delivery. Advanced Drug Delivery Reviews. 60 (9), 1000-1017 (2008).
- Crini, G.
- Zhang, Z. X., Liu, K. L., Li, J. A Thermoresponsive Hydrogel Formed from a Star-Star Supramolecular Architecture. Angewandte Chemie International Edition. 52 (24), 6180-6184 (2013).
- Harada, A., Takashima, Y., Nakahata, M. Supramolecular Polymeric Materials via Cyclodextrin-Guest Interactions. Accounts of Chemical Research. 47 (7), 2128-2140 (2014).
- Ballester, P., Vidal-Ferran, A., van Leeuwen, P. W. N. M. Modern Strategies in Supramolecular Catalysis. Advances in Catalysis. 54 (1), 63-126 (2011).
- Raynal, M., Ballester, P., Vidal-Ferran, A., van Leeuwen, P. W. N. M. Supramolecular catalysis. Part 1: non-covalent interactions as a tool for building and modifying homogeneous catalysts. Chemical Society Reviews. 43 (5), 1660-1733 (2014).
- Szente, L., Szemán, J. Cyclodextrins in Analytical Chemistry: Host-Guest Type Molecular Recognition. Analytical Chemistry. 85 (17), 8024-8030 (2013).
- Fourmentin, S., Ciobanu, A., Landy, D., Wenz, G. Space filling of β-cyclodextrin and β-cyclodextrin derivatives by volatile hydrophobic guests. Beilstein Journal of Organic Chemistry. 9, 1185-1191 (2013).
- Astruc, D. Olefin Metathesis: Theory and Practice. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken. Chapter 1 (2014).
- Samojłowicz, C., Bieniek, M., Grela, K. Ruthenium-Based Olefin Metathesis Catalysts Bearing N-Heterocyclic Carbene Ligands. Chemical Reviews. 109 (8), 3708-3742 (2009).
- Vougioukalakis, G. C., Grubbs, R. H. Ruthenium-Based Heterocyclic Carbene-Coordinated Olefin Metathesis Catalysts. Chemical Reviews. 110 (3), 1746-1787 (2010).
- Herbert, M. B., Grubbs, R. H. Z-Selective Cross Metathesis with Ruthenium Catalysts: Synthetic Applications and Mechanistic Implications. Angewandte Chemie International Edition. 54 (17), 5018-5024 (2015).
- Maier, M. E. Synthesis of Medium-Sized Rings by the Ring-Closing Metathesis Reaction. Angewandte Chemie International Edition. 39 (12), 2073-2077 (2000).
- Clavier, H., Grela, K., Kirschning, A., Mauduit, M., Nolan, S. P. Sustainable Concepts in Olefin Metathesis. Angewandte Chemie International Edition. 46 (36), 6786-6801 (2007).
- Cho, J. H., Kim, B. M. An Efficient Method for Removal of Ruthenium Byproducts from Olefin Metathesis Reactions. Organic Letters. 5 (4), 531-533 (2003).
- Skowerski, K., Gułajski, Ł Olefin Metathesis: Theory and Practice. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken. Chapter 25 (2014).
- Committee for medicinal products for human use (CHMP). Guideline on the specification limits for residues of metal catalysts or metal reagents (Doc.Ref. EMEA/CHMP/SWP/4446/2000). , European Medicines Agency. London. 1-34 (2008).
- Maynard, H. D., Grubbs, R. H. Purification technique for the removal of ruthenium from olefin metathesis reaction products. Tetrahedron Letters. 40 (22), 4137-4140 (1999).
- Paquette, L. A., et al. A Convenient Method for Removing All Highly-Colored Byproducts Generated during Olefin Metathesis Reactions. Organic Letters. 2 (9), 1259-1261 (2000).
- Ahn, Y. M., Yang, K., Georg, G. I. A Convenient Method for the Efficient Removal of Ruthenium Byproducts Generated during Olefin Metathesis Reactions. Organic Letters. 3 (9), 1411-1413 (2001).
- Westhus, M., Gonthier, E., Brohm, D., Breinbauer, R. An efficient and inexpensive scavenger resin for Grubbs' catalyst. Tetrahedron Letters. 45 (15), 3141-3142 (2004).
- McEleney, K., Allen, D. P., Holliday, A. E., Crudden, C. M. Functionalized Mesoporous Silicates for the Removal of Ruthenium from Reaction Mixtures. Organic Letters. 8 (13), 2663-2666 (2006).
- Galan, B. R., Kalbarczyk, K. P., Szczepankiewicz, S., Keister, J. B., Diver, S. T. A Rapid and Simple Cleanup Procedure for Metathesis Reactions. Organic Letters. 9 (7), 1203-1206 (2007).
- Michrowska, A., et al. A green catalyst for green chemistry: Synthesis and application of an olefin metathesis catalyst bearing a quaternary ammonium group. Green Chemistry. 8 (8), 685-688 (2006).
- Skowerski, K., et al. Easily removable olefin metathesis catalysts. Green Chemistry. 14 (12), 3264-3268 (2012).
- Kosnik, W., Grela, K. Synthesis of functionalised N-heterocyclic carbene ligands bearing a long spacer and their use in olefin metathesis. Dalton Transactions. 42 (20), 7463-7467 (2013).
- Hong, S. H., Grubbs, R. H. Efficient Removal of Ruthenium Byproducts from Olefin Metathesis Products by Simple Aqueous Extraction. Organic Letters. 9 (10), 1955-1957 (2007).
- Kim, C., Ondrusek, B. A., Chung, H. Removable Water-Soluble Olefin Metathesis Catalyst via Host-Guest Interaction. Organic Letters. 20 (3), 736-739 (2018).
- Hong, S. H., Wenzel, A. G., Salguero, T. T., Day, M. W., Grubbs, R. H. Decomposition of Ruthenium Olefin Metathesis Catalysts. Journal of the American Chemical Society. 129 (25), 7961-7968 (2007).
- Qi, M., Chew, B. K. J., Yee, K. G., Zhang, Z. X., Young, D. J., Hor, T. S. A. A catch-release catalysis system based on supramolecular host-guest interactions. RSC Advances. 6 (28), 23686-23692 (2016).
