호스트-게스트 상호 작용을 통해 수성 매체에서 수용 성 루 테 늄 올레 Metathesis 촉매의 다른 유형의 제거

Summary

이동식 수용 성 N-호스트-게스트 상호 작용을 통해 수성 매체에 있는 이종 환 식 구조 (NHC) 리간드 개발 되었습니다. 우리 dichloromethane 뿐만 아니라 물에 대표적인 올레 metathesis 반응을 설명 했다. 호스트-게스트 상호 작용 또는 추출 통해 잔여 루 테 늄 (Ru) 촉매 반응 후 0.14 ppm으로 낮은 했다.

Abstract

매우 효율적인 전이 금속 촉매 제거 방법 개발. 수용 성 촉매에는 새롭게 설계 된 NHC ligand를 호스트-게스트 상호 작용을 통해 촉매 제거에 대 한 포함 되어 있습니다. 새로운 NHC ligand β-cyclodextrin (β-CD) 호스트 화합물의 캐비티에 소수 포함 adamantyl (게스트) 곁에 선형 에틸렌 글리콜 단위를 소유한 다. 새로운 NHC ligand Ru 기반 올레 metathesis 촉매에 적용 되었습니다. Ru 촉매 대표 반지 닫는 metathesis (RCM)에서 우수한 활동 및 유기 용 매, 채널₂Cl₂뿐만 아니라 수성 매체에서 반지 개통 metathesis 중 합 (유희) 반응을 설명 했다. 반응 완료 후, 느린 Ru 잔류물 제거 되었습니다 수성 해결책에서 (Ru 잔류물의 53 ppm) 99% 이상의 효율을 가진 불용 성 실리 카 투입 β-CD (호스트) 호스트-게스트 상호작용을 활용 하 여 간단한 여과 여과 촉매에 adamantyl moiety (손님) 반응이 diethyl 에테르의 레이어와 물 사이 원유 반응 혼합물을 분할 하 여 유기 용 매에서 실행 될 때 새로운 Ru 촉매는 또한 추출 통해 높은 제거 효율을 설명 했다. 이 방법에서는, 촉매 수성 층만 유지 됩니다. 유기 층에서 잔여 Ru 금액 diallyl 화합물의 RCM 반응에만 0.14 ppm 이었다.

Introduction

제품에서 균질 유기 금속 촉매의 제거는 현대 화학^1,2에서 중요 한 문제입니다. 잔여 촉매의 중 금속 요소 뿐만 아니라 제품의 잠재적인 반응에서의 원치 않는 변화에서 뿐만 아니라 독성 문제를 발생합니다. 그러나 균질 촉매 높은 활동, 빠른 반응 속도, chemoselectivity³등 많은 혜택을 제공 합니다,, 제품에서의 제거는 단순히 여과 의해 제거 되는 이질적인 촉매 보다 훨씬 더 어려운 또는 이동입니다. 균질과 이질적인 촉매, 즉, 균질 반응 및 다른 유형의 제거의 장점 결합 반응성이 매우 높은 고 쉽게 이동식 유기 금속 촉매에 대 한 중요 한 개념을 나타냅니다. 그림 1 은 균질 반응 및 호스트-게스트 상호 작용을 통해 촉매의 다른 유형의 제거에 대 한 작동 원리를 그림.

호스트-게스트 화학 noncovalent 접합 호스트 분자와 supramolecular 화학^4,,56,,78에 게스트 분자 사이 분자 인식 이다. Cyclodextrins (Cd), 주기적 oligosaccharides, 대표적인 호스트 분자^9,10,,1112, 그리고 같은, 고분자 과학 과학의 광범위 한 분야에 적용 ^{13 , 14}, 촉매^15,16, 생명 의학 어플리케이션^6,10, 그리고 분석 화학¹⁷. 게스트 분자, adamatane, β-CD (호스트, 7 조화로 순환 경험) 높은 협회 상수, K는_a 의 소수 성 구멍을 강력 하 게 결속 ( K는_는 로그 = 5.04)¹⁸. 이 supramolecular 바인딩 선호도 고체 지원 β-cd 수성 반응 솔루션에서 복잡 한 잔류 촉매를 제거를 충분히 강하다.

호스트-게스트 제거 받을 수 있습니다 많은 촉매, 중 러 올레 metathesis 촉매는 높은 실용적인 유틸리티 및 공기 및 습기에 대 한 높은 안정성 연구 했다. 올레 핀 metathesis 반응 합성 화학 전이 금속 촉매^19,20,,2122존재 탄소-탄소 이중 결합을 형성 하는 중요 한 도구입니다. 안정적인 Ru 올레 metathesis 촉매의 개발 뿐만 아니라, 고분자 과학 (예를 들어, 뛰어 다니다 및 비 환 식 디 엔 metathesis (입니다)) 합성 화학 (예를 들어, RCM 및 크로스 metathesis (CM))에서 주요 필드는 metathesis 유혹 trigged. 특히, RCM 합성 macrocycles 및 중소 반지²³구성 하드입니다.

Ru 촉매 올레 metathesis의 합성 유틸리티, 불구 원하는 제품에서 사용 된 Ru 촉매의 완전 한 제거 많은 실용적인 애플 리 케이 션²⁴에 대 한 주요 도전 이다. 예를 들어 Ru 잔류물의 1912 ppm 실리 카 겔 컬럼 크로마토그래피²⁵후 반지 닫는 metathesis 제품에서 관찰 되었다. 잔여 Ru 올레 isomerization, 분해, 색 지정, 그리고 제약 제품²⁶의 독성 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 국제 회의 조화 (ICH)에 의약품 잔류 금속 시 약의 지침 서를 출판. 최대 허용 제약 제품에 Ru 수준은 10 ppm²⁷입니다. 이러한 이유로, 다양 한 접근 제품 솔루션^{28,29,30,31,,3233}에서 Ru 잔류물을 제거 하려고 했다. 또한, 이동식 Ru 촉매의 개발 반응 후 특별 한 치료 없이 정화에 대 한 연구 되었습니다 있다. 다양 한 정화 방법 중 촉매 ligand 수정 실리 카 젤 여과 및 액체 추출의 효율성을 개선 하려고 했다. 예를 들어 benzylidene³⁴ 에 NHC ligand^35,36의 백본 도입된 이온 태그 고효율 실리 카 겔 여과 얻을 수 있습니다. NHC ligand에 poly(ethylene glycol)³⁷ 또는 이온 태그³⁵ 베어링 촉매 Ru 촉매 제거를 위한 수성 추출의 효율성을 높일 수 있습니다.

최근, 우리 매우 수용 Ru 올레 metathesis 촉매는 높은 반응성, 뿐만 아니라 높은 촉매 제거 율을 시연 했다. 또한, metathesis 및 촉매 제거 물과 dichloromethane^34,35,,3637에서 발생 했습니다. 새로운 촉매의 주요 기능은 새로운 NHC adamantyl 곁에 oligo(ethylene glycol) 곰입니다. Oligo(ethylene glycol)는 복잡 한 전체 촉매의 높은 가용성을 제공합니다. 또한,는 oligo(ethylene glycol) 외부 β-CD와 호스트-게스트의 상호 작용에 사용할 수 있는 adamantyl 끝 그룹을 소유한 다.

여기, 우리는 촉매 합성, metathesis 반응, 및 물에 dichloromethane 촉매 제거에 대 한 프로토콜을 설명합니다.

Protocol

참고: 우리는 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-ium의 합성을 제시 tetrafluoroborate (imidazolium 소금 A) 및 호스트 복잡 한, β-CD 실리 카, 우리의 이전 종이38에 투입. 프로토콜, 우리 우리의 수용 Ru 올레 metathesis 촉매와 metathesis 반응 (RCM와 뛰어 다니다)의 합성을 설명합니다. <…

Representative Results

그림 2 에서는 우리의 촉매 1에 대 한 리간드 교환 반응. 1H NMR 스펙트럼은 그림 3에 표시 됩니다. 수성 미디어에서 RCM을 요약 하는 표 1 및 그림 4 용액 및 호스트-게스트 상호 작용을 통해 반응 혼합물에서 사용 된 촉매의 후속 ?…

Discussion

우리는 이동식 균질 Ru 올레 metathesis 촉매의 합성 및 유기와 수성 솔루션에서 제거 설명합니다. 균질 촉매는 높은 반응성 및 신속한 반응 속도;와 같은 이질적인 촉매에 비해 많은 혜택을 제공 합니다. 그러나, 제품에서 사용 된 촉매의 제거는 이질적인 촉매³보다 더 어렵습니다. 합성된 촉매의 주요 기능은 곁에 adamantyl 물 용 해 oligo(ethylene glycol) 곰 NHC ligand입니다. 제시 촉매 시연 …

Materials

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.