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Chemistry

Rimozione eterogenei di rutenio solubile in acqua dell'olefina metatesi catalizzatore da mezzi acquosi tramite interazione Host-Guest

Published: August 23, 2018 doi: 10.3791/58067
Automatic Translation
1, 1
1Department of Chemical and Biomedical Engineering, Florida State University

Summary

Un solubile in acqua rimovibile N-eterociclici carbene (NHC) ligando in mezzi acquosi tramite interazione ospite è stato sviluppato. Abbiamo dimostrato reazioni di metatesi di olefine rappresentante in acqua come bene come in diclorometano. Tramite l'interazione ospite / o estrazione, il catalizzatore residuo rutenio (Ru) era basso quanto 0,14 ppm dopo la reazione.

Abstract

Un metodo di rimozione di metalli di transizione altamente efficiente catalizzatore è sviluppato. Il catalizzatore solubile in acqua contiene un ligando NHC di nuova concezione per la rimozione del catalizzatore tramite interazioni host-guest. Il nuovo legante NHC possiede un'unità di glicole etilenico lineare adamantile (ospite) legato per inclusione idrofobo nella cavità di un host di β-ciclodestrina (β-CD) composto. Il nuovo legante NHC è stato applicato a un catalizzatore di metatesi di olefine Ru-basato. Il catalizzatore di Ru ha dimostrato attività eccellente in Rappresentante Ciclizzazione metatesi (RCM) e reazioni di polimerizzazione (ROMP) metatesi di anello-apertura in mezzi acquosi come solvente organico, CH2Cl2. Dopo la reazione è stata completata, il residuo persistente di Ru è stato rimosso dalla soluzione acquosa con l'efficienza di oltre il 99% (53 ppm di residuo di Ru) per semplice filtrazione utilizzando un ospite / interazione tra silice-innestati insolubile β-CD (host) e il adamantile frazione (ospite) sul catalizzatore. Il nuovo catalizzatore Ru inoltre ha dimostrato l'efficienza elevata rimozione tramite estrazione quando la reazione viene eseguita in solvente organico partizionando la miscela di reazione greggio tra strati di etere etilico ed acqua. In questo modo, il catalizzatore rimane in strato acquoso solo. In strato organico, il residuo Ru è solo 0,14 ppm nelle reazioni RCM di diallyl composti.

Introduction

La rimozione della catalisi metallorganica omogenea dal prodotto è una questione importante in chimica moderna1,2. Catalizzatore residuo provoca non solo un problema di tossicità da relativo elemento di metallo pesante, ma anche una trasformazione indesiderata del prodotto dalla sua potenziale reattività. Catalizzatore omogeneo fornisce molti vantaggi, come ad alta attività, velocità di reazione rapida e chemoselettività3, tuttavia, la sua rimozione dal prodotto è molto più difficile di catalizzatore eterogeneo che viene semplicemente rimosso mediante filtrazione o decantazione. La combinazione dei vantaggi di catalizzatori omogenei ed eterogenei, cioè, reazione omogenea ed eterogenea rimozione, rappresenta un concetto importante per catalizzatori organometallici altamente reattivo e facilmente rimovibile. Figura 1 illustrato il principio di funzionamento per reazione omogenea ed eterogenea rimozione del catalizzatore via interazione ospite /.

Chimica ospite sono non covalente legame riconoscimento molecolare tra molecole ospitanti e molecole ospite in chimica supramolecolare4,5,6,7,8. Ciclodestrine (CDs), oligosaccaridi ciclici, sono rappresentante host molecole9,10,11,12, e sono state applicate nei grandi settori della scienza, come la scienza dei polimeri 13 , 14, catalisi15,16, applicazioni biomediche6,10e chimica analitica17. Una molecola ospite, adamatane, si lega fortemente alla cavità idrofobica di β-CD (host, 7-membered saccaride ciclico) con costante alta associazione, Ka (log Kun = 5,04)18. Questa affinità di legame supramolecolare è abbastanza forte per rimuovere il catalizzatore residuo complesso dalla soluzione acquosa reazione con solida β-CD supportati.

Tra molti catalizzatori che sono idonei per la rimozione di host-guest, catalizzatore di metatesi delle olefine Ru è stato studiato a causa di alta utilità pratica ed elevata stabilità contro aria e umidità. La reazione di metatesi delle olefine è uno strumento importante in chimica sintetica per formare un doppio legame carbonio-carbonio in presenza di un metallo di transizione catalizzatore19,20,21,22. Lo sviluppo di catalizzatore di metatesi delle olefine Ru stabile innescato la metatesi come un importante campo in chimica sintetica (ad es., RCM e croce metatesi (CM)) così come scienza dei polimeri (ad es., ROMP e metatesi aciclici diene (ADMET)). In particolare, il RCM sintetizza macrocicli e anelli di medie dimensioni che hanno lavorato sodo costruire23.

Nonostante sintetico utilities di Ru catalizzata metatesi olefinica, rimozione completa di catalizzatore di Ru usato dal prodotto desiderato è una sfida importante per molte applicazioni pratiche24. Ad esempio, 1912 ppm di residuo di Ru è stata osservata nel prodotto di metatesi di ciclizzazione dopo il gel di silice colonna cromatografia25. Ru residuo può causare problemi come isomerizzazione di olefine, decomposizione, colorazione e la tossicità dei prodotti farmaceutici26. Conferenza internazionale sull'armonizzazione (ICH) pubblicato una guida di riferimento dei reagenti metallo residui nel settore farmaceutico. Il massimo consentito è di livello Ru nel prodotto farmaceutico 10ppm27. Per questi motivi, vari approcci sono stati provati per rimuovere residui di Ru dal prodotto soluzione28,29,30,31,32,33. Inoltre, gli sviluppi di catalizzatori Ru rimovibili sono stati studiati per purificazione senza alcun trattamento speciale dopo la reazione. Tra i vari metodi di purificazione, modifiche di ligando del catalizzatore sono state provate per migliorare l'efficienza di filtrazione di gel di silice e di estrazione liquido. Ad esempio, gel di silice altamente efficiente filtrazione può essere ottenuta tag introdotti ioni su benzilidene34 o backbone di NHC ligando35,36. Il catalizzatore cuscinetto poly(ethylene glycol)37 o ione tag35 su un ligando NHC può migliorare l'efficienza di estrazione acquosa per rimozione catalizzatore Ru.

Recentemente, abbiamo riferito un altamente solubile in acqua Ru olefina metatesi catalizzatore, che ha dimostrato non solo elevata reattività, ma anche tasso di rimozione del catalizzatore alta. Inoltre, la rimozione di metatesi e catalizzatore si è verificato in diclorometano sia l'acqua34,35,36,37. La caratteristica fondamentale del nuovo catalizzatore è che il nuovo NHC porta adamantile legato oligo(ethylene glycol). Oligo(Ethylene Glycol) fornisce elevata solubilità in acqua del catalizzatore intero complesso. In più, il oligo(ethylene glycol) possiede adamantile fine gruppo che può essere utilizzato nell'interazione ospite con β-CD esterno.

Qui, abbiamo descritto i protocolli per la sintesi di catalizzatore, reazioni di metatesi e rimozione del catalizzatore in diclorometano sia l'acqua.

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Protocol

Nota: Abbiamo presentato la sintesi di 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 tetrafluoroborate (imidazolio sale A) e host complesso, β-CD innestate silice, nel nostro precedente carta38. Nel protocollo, descriviamo una sintesi delle nostre idrosolubile Ru olefina metatesi catalizzatore e metatesi reazioni (RCM e ROMP).

1. sintesi di (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 - isopropoxyphenylmethylene) rutenio (1 catalizzatore)

  1. Asciugare un pallone a fondo rotondo 25 mL con una barra di agitazione, un flaconcino da 20 mL e una spatola in forno.
  2. Mettere 118 mg di imidazolio sale (0.060 mmol) in un flaconcino da 4 mL.
  3. Mettere il sale preparato imidazolio A nella cristalleria secco, un setto e la spatola in una camera a scatola per guanti e vuoto per 2 h.
  4. Dopo aver rimosso completamente l'aria nella camera di portaoggetti, eliminare il gas inerte nella camera, poi spostarli in glove box.
  5. Nella finestra di guanto, mettere 54 mg di Hoveyda-Grubbs (H-G) 1st generazione (0.090 mmol, 1.5 equiv.) in un flaconcino da 20 mL.
  6. Sciogliere il sale preparato imidazolio in 2,0 mL di toluene, quindi trasferirla nel pallone a fondo tondo 50 mL con la barra di agitazione.
  7. Aggiungere 0,18 mL di soluzione di ammide (KHMDS) bis (trimetilsilile) di potassio (soluzione 0,5 M di toluene, 0.090 mmol, 1.5 equiv.) nella soluzione di sale di imidazolio.
  8. Agitare la beuta per mescolare i reagenti.
  9. Sciogliere la generazione dist di H-G 1 in 3,0 mL di toluene, quindi aggiungere la soluzione nel pallone di reazione.
  10. Tappare il matraccio con setto, quindi rimuoverlo dalla scatola per guanti.
  11. Mescolare la miscela di reazione per 3 ore a 80 ° C.
  12. Dopo 3 h, purificare il catalizzatore mediante cromatografia su allumina neutra, eluito con EtOAc/MeOH = 15/1. Raccogliere la soluzione verde scura.
    Nota: Evaporazione del solvente non è necessaria prima di cromatografia. Valore di Rf è 0,46 su allumina neutra, eluito con EtOAc/MeOH = 15/1.
  13. Rimuovere il solvente sotto pressione ridotta.
  14. Vuoto il residuo finale per ottenere solido cereo di verde scuro.

2. metatesi reazione e la rimozione dei residui di catalizzatore in mezzi acquosi

  1. Preparare degassato ossido di deuterio (D2O) o acqua deionizzata di bubbling D2O o acqua deionizzata con gas azoto oltre 2 h.
  2. Mettere 4,4 mg di catalizzatore 1 (0,0020 mmol) e 41 mg di 2-allil -N,N,N- trimetilpent-4-en-1-aminium cloruro (substrato di ammonio tetraalkyl) (0,20 mmol) in ogni flaconcino di 4,0 mL.
  3. Sciogliere il substrato di ammonio tetraalkyl in 0,5 mL di degassato D2O (o H2O), quindi aggiungere la soluzione in catalizzatore 1.
  4. Sigillare la fiala di reazione, quindi scaldare la miscela di reazione per 24 h a 45 ° C. Monitorare la conversione di reazione di 1H NMR.
    Nota: Monitor 1conversione di picco H NMR da 3,25 ppm (doppietto, -NCH2CH - nel substrato) a 3,52 ppm (doppietto, -NCH2CH - nel prodotto).
  5. Dopo il completamento della reazione, raffreddare il flaconcino di reazione a temperatura ambiente.
  6. Aggiungere 150 mg di β-CD innestate silice nella miscela di reazione.
    Nota: Unità di β-CD innestate su gel di silice è stato calcolato in 1,57 10-4 mmol/mg analisi termogravimetrica (TGA).
  7. Mescolare la miscela di reazione per 10 h a temperatura ambiente.
  8. Filtrare la miscela di reazione attraverso il tappo di cotone.
  9. Rimuovere il solvente in un congelamento essiccatore.

3. anello-apertura metatesi polimerizzazione e la rimozione dei residui di catalizzatore in mezzi acquosi

  1. Preparare degassato D2O o acqua deionizzata di bubbling D2O o acqua deionizzata con gas azoto oltre 2 h.
  2. Mettere 4,4 mg del catalizzatore 1 (0,0020 mmol) e 17,1 mg di 2-((3aR*,4S*,7R*,7aS*)-1,3-diosso-1,3, 3a, 4, 7, 7a-esaidro-2H-4,7-methanoisoindol-2-yl)- Cloruro di N,N,N- trimethylethan-1-aminium (monomero, Figura 5) (0.060 mmol) in ogni flaconcino di 4,0 mL.
  3. Sciogliere il monomero in 0,5 mL di degassato D2O (o H2O), quindi aggiungere la soluzione in catalizzatore 1.
  4. Sigillare la fiala di reazione, quindi scaldare la miscela di reazione per 2 h a 45 ° C. Monitorare la conversione di reazione di 1H NMR.
    Nota: Monitor 1H NMR picco scomparsa a 6,14 ppm (-CH= CH- nel monomero).
  5. Dopo il completamento della reazione, raffreddare il flaconcino di reazione a temperatura ambiente.
  6. Placare la reazione con 0,1 mL di etere etilico.
    Nota: Tempra è necessario dissociare il catalizzatore Ru da catena polimerica terminale.
  7. Aggiungere 150 mg di β-CD innestate silice nella miscela di reazione.
  8. Mescolare la miscela di reazione per 10 h a temperatura ambiente.
  9. Filtrare la miscela di reazione attraverso il tappo di cotone.
  10. Rimuovere il solvente in un congelamento essiccatore.

4. metatesi reazione e rimozione del catalizzatore residuo da CH2Cl2

  1. Mettere 4,4 mg del catalizzatore 1 (0,0020 mmol) e 48 mg di diallylmalonate di dietile (0,20 mmol) in ogni flaconcino di 4,0 mL.
  2. Sciogliere il diallylmalonate etilico in 0,5 mL di CH2Cl2, quindi aggiungere la soluzione in catalizzatore 1.
  3. Sigillare la fiala di reazione, quindi mantenere la miscela di reazione a temperatura ambiente per 1 h. Monitor la conversione di reazione di 1H NMR.
    Nota: Monitor 1H NMR picco conversione da 2,63 ppm (doppietto, -CCH2CH = CH2 nel substrato) a 3,01 ppm (singoletto, -CCH2CH = CHCH2C - nel prodotto).
  4. Dopo il completamento della reazione, è possibile trasferire la miscela di reazione risultante in un flaconcino da 30 mL.
  5. Diluire la soluzione di reazione con 15 mL di etere etilico.
  6. Lavare la soluzione organica con 15 mL di acqua per cinque volte.
  7. Asciugare lo strato organico con MgSO4, quindi filtrare la soluzione attraverso il tappo di cotone per rimuovere le particelle di MgSO4 .
  8. Aggiungere 60 mg di carbone attivo nella soluzione risultante, quindi mescolare la miscela per 24 h a temperatura ambiente.
  9. Filtrare la soluzione attraverso il tappo di cotone per rimuovere il carbone attivo, quindi rimuovere il solvente sotto pressione ridotta.

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Representative Results

Figura 2 descrive la reazione di scambio ligando per nostro catalizzatore 1. Spettro 1H NMR 1è illustrato nella Figura 3.

La figura 4 Mostra il RCM in soluzione acquosa e successiva rimozione del catalizzatore usato dalla miscela di reazione tramite interazione ospite, e la tabella 1 riassume RCM in mezzi acquosi. Substrato di ammonio quaternario è stato completamente convertito in prodotto corrispondente con 1% in moli di catalizzatore 1, e la conversione è stata monitorata da 1H NMR. Dopo la reazione di metatesi, la miscela di reazione è stata agitata con gel di silice di β-CD innestate per 10 h. Come Figura 4 descritto, dark reazione soluzione ha girato chiaro dopo la rimozione di ospite. La soluzione risultante è stata filtrata attraverso un tappo di cotone, quindi il solvente è stato rimosso in un congelamento essiccatore. Il residuo Ru livello del prodotto è stata analizzata da induttivamente accoppiato spettrometria di massa al plasma (ICP-MS), e 53 ppm di Ru residuo è stato rilevato dal prodotto finale (tabella 1, voce 1). Nella voce 2, lo stesso protocollo è stato applicato al substrato primario dell'ammonio. 3% in moli di catalizzatore caricamento fornito conversione completa, e il livello residuo di Ru in questo prodotto era 284 ppm.

ROMP in soluzione acquosa è descritta nella Figura 5. Dopo la rimozione del catalizzatore, Ru residuo è stato analizzato mediante ICP-MS.

Figura 6 descrive la dimostrazione della reazione di RCM CH2Cl2 e la rimozione del catalizzatore usato dalla miscela di reazione tramite estrazione, e la tabella 2 Mostra l'ambito della RCM CH2Cl2. Dopo la reazione, il catalizzatore usato è stato rimosso da estrazione e successivo trattamento con carbone attivo. Tranne substrato altamente ostacolato (tabella 2, voce 3), i substrati dimostrato complete conversioni con 1% in moli di catalizzatore 1. Dopo la reazione di metatesi CH2Cl2, la miscela di reazione è stata diluita con etere etilico. La soluzione diluita di organica è stata estratta con acqua per cinque volte. Come illustrato nella Figura 6, la soluzione limpida è stata ottenuta dopo l'estrazione. Dopo l'estrazione, carboni è stato aggiunto nella soluzione organica secca, quindi la soluzione è stata agitata per 24 h. Il carbone attivo è stato rimosso mediante filtrazione, e la soluzione risultante è stata concentrata sotto pressione ridotta. Il prodotto residuale è stato analizzato mediante ICP-MS per misurare il livello residuo di Ru e 5,9 ppm di Ru è stato rilevato dal prodotto. Senza trattamento con carbone attivo, il livello residuo di Ru era 63 ppm, e questo valore non è accettabile a scopo farmaceutico (tabella 2, voce 1).

Figure 1
Figura 1 . Illustrazione del concetto per la rimozione di catalizzatore eterogeneo di catalizzatore omogeneo tramite interazione ospite /. Questa figura è stata modificata da organici lettere. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. 

Figure 2
Figura 2 . Sintesi di catalizzatore 1 da imidazolio sale r. Ligando NHC è stato generato dalla deprotonazione da imidazolio sale A, quindi la reazione di scambio ligando è stata seguita per formare un catalizzatore 1. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Fugure 3. 1 Spettro 1H NMR del catalizzatore 1 e relativa assegnazione. 1 H NMR (600 MHz, CD2Cl2) δ (s, 1 H, Hun), 16,44 7,53 (t, J = 7.8 Hz, 1 H, Hk), 7.05 (s, J = 16,2 Hz, 4 H, Hj), 6.93 (s, J = 7.8 Hz, 1 H, Hk), 6,88 (t, J = 7,5 Hz, 1 H, H k), 6,81 (s, 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 (s, 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 Ho). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4 . Rimozione di ospite di catalizzatore Ru dopo RCM in mezzi acquosi (tabella 1, voce 1). (a) inizio della reazione a t = 0 (miscela di catalizzatore 1, substrato e solvente D2O). (b) aver completato reazione a t = 24 h. (c) aggiunta di silice di β-CD innestati nella miscela di reazione. (d) con conseguente soluzione dopo agitazione 10 h. (e) filtrazione della soluzione risultante; il residuo di catalizzatore Ru scuro è stato rimosso dal filtro. La soluzione risultante purificata è incolore nella fiala. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. 

Figure 5
Figura 5 . SCATENARSI in mezzi acquosi. Questa figura è stata modificata da organici lettere. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6 . RCM in CH 2 CL 2 e rimozione del catalizzatore 1 (tabella 2, voce 1). (a) inizio della reazione a t = 0 (miscela di catalizzatore 1, substrato e solvente CH2Cl2). (b) il completamento della reazione a t = 1 h. (c) diluizione con ulteriori 15 mL di etere etilico; un residuo scuro catalizzatore fu dispersa nella soluzione. (d) acquosa solo dopo l'estrazione di 1st . Una grande quantità di catalizzatore di acqua dissolta è stato rimosso da uno strato organico. (e) fase di separazione dopo 2nd estrazione (strato superiore: organici con prodotto solo, strato inferiore: acquosa con catalizzatore). (f) strato organico dopo 5th estrazione. Non c'è alcun aspetto visivo di scuro catalizzatore nello strato organico. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. 

Figure 7
Figura 7 . Illustrazione del processo di rimozione nel complesso ospite dopo la reazione di metatesi in mezzi acquosi. Questa figura è stata modificata da organici lettere. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.    

entrata substrato prodotto conversione caricamento del catalizzatore [Ru] (ppm)
1 Image 1 Image 2 > 95% 1% in moli 53
2 Image 3 Image 4 > 95% 3% in moli 284

Tabella 1.   RCM in mezzi acquosi e rimozione di usato catalizzatore via interazione ospite /. Condizione di reazione: 45 ° C in D2O per 24 h. livello di Ru residuo nel prodotto è stata analizzata mediante ICP-MS; il processo di analisi ICP-MS dettagliato è descritto nel sostenere informazioni della precedente relazione38. Questa tabella è stata modificata da organici lettere. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018).

entrata substrato prodotto conversione [Ru] (ppm)
1 Image 5 Image 6 > 95% 5.9 (63)un
2 Image 7 Image 8 > 95% 3.5
3 Image 9 Image 10 traccia -
4 Image 11 Image 12 > 95% 0,14
5 Image 13 Image 14 > 95% 5.0
6 Image 15 Image 16 > 95% 5.3

Tabella 2. RCM in CH 2 CL 2 e rimozione del catalizzatore usato tramite estrazione e trattamento con carbone attivo. Condizione di reazione: 40 ° C con 1% in moli di catalizzatore 1 CH2Cl2 per 1 h. livello di Ru residuo nel prodotto è stata analizzata tramite ICP-MS. voci 1 e 4 sono state effettuate a temperatura ambiente. un Il prodotto grezzo estratto è stato filtrato attraverso un pad di silice senza trattamento con carbone attivo. Questa tabella è stata modificata da organici lettere. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018).

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Discussion

Abbiamo descritto la sintesi di catalizzatore metatesi delle olefine rimovibile omogeneo Ru e la sua rimozione da soluzioni acquose ed organiche. Catalisi omogenea offre numerosi vantaggi rispetto ai catalizzatori eterogenei, quali elevata reattività e velocità di reazione rapida; Tuttavia, la rimozione del catalizzatore usato dal prodotto è più difficile di catalizzatore eterogeneo3. La caratteristica fondamentale del catalizzatore sintetizzato è il ligando NHC, che porta il adamantile tethered acqua solubile oligo(ethylene glycol). Il catalizzatore presentato ha dimostrato le reazioni omogenee in soluzioni acquose e organiche e il residuo che ru facilmente è stato rimosso mediante filtrazione utilizzando un'interazione ospite /4,5,6, 7 , 8 e liquido di estrazione.

Figura 7 descrive una rimozione del catalizzatore usato via interazione ospite dopo la reazione di metatesi in soluzione acquosa. Dopo la conversione completa con catalisi omogenea in alta reattività e velocità di reazione rapida, complesso di host è stato aggiunto alla miscela di reazione per formare un complesso eterogeneo di ospite tra β-CD su host e adamantano frazione il nostro catalizzatore 118 . Dopo la filtrazione della soluzione risultante, oltre il 99% di residuo Ru è stato rimosso dal prodotto (tabella 1, voce 1).

Come illustrato nella tabella 1, sinteticamente utile primario ammonio sale substrato è stato completamente convertito in prodotto corrispondente con un catalizzatore di caricamento, 3% in moli di catalizzatore (ingresso 2). Il Ru residuo di questo prodotto di ammonio primario era 284 ppm dopo la filtrazione, il che significa che 98,7% di Ru usato è stato rimosso dall'interazione dell'ospite. La ragione per catalizzatore più alto carico e livello di Ru residuo rispetto la reazione con ammonio quaternario può essere il coordinamento tra il metallo di Ru e azoto in ammonio primario dopo la ionizzazione in acqua. Inoltre, Figura 5 descrive ROMP di monomero solubile in acqua con il nostro catalizzatore in mezzi acquosi e il polimero è stato ottenuto in resa quantitativa con 269 ppm di Ru residuo, che significa il 97,7% di Ru è stato rimosso. Nella reazione di ROMP, tempra con etere etilico è importante per liberare il catalizzatore Ru da catena polimerica.

Inoltre, il nostro catalizzatore ha dimostrato elevata reattività, CH2Cl2 con substrati RCM comunemente utilizzati (tabella 2). Substrato ostacolato nella voce 3 è stato fornito solo quantità in tracce di prodotto, e altri substrati è stato completamente convertito in prodotti desiderati. Come illustrato nella Figura 6, la maggior parte del residuo Ru è stato rimosso mediante estrazione acquosa. Dopo la filtrazione con prodotto estratto tramite pad di silice, 63 ppm di Ru residuo è stato osservato (ingresso 1). Trattamento con carbone attivo con estratto prodotto fornito rimozione eccellente tasso di usate Ru catalizzatore37, che erano meno di 10 ppm, il limite di Ru farmaceuticamente accettabile nel prodotto27.

A causa della decomposizione del catalizzatore 1 durante o dopo le reazioni di metatesi39, il riciclaggio del catalizzatore non era possibile. Poiché l'interazione ospite è un processo reversibile4,5,6,7,8, la reversibilità dei ligandi NHC segnalati sarà studiata per sviluppare completamente riciclabile sistema di catalisi metallorganica40 come l'obiettivo finale di questa linea di ricerca. Inoltre, il sistema di catalizzatore omogeneo segnalati possa essere applicato ad un metallo su larga scala lo scavenging metodo. Dopo una reazione chimica desiderata su larga scala, il catalizzatore degli ospiti-etichetta può essere completamente rimosso passando la soluzione di prodotto attraverso host-etichetta cartuccia solida imballato.

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Disclosures

Gli autori non dichiarano alcun interesse finanziario concorrenti.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato sostenuto dall'iniziativa Florida State University energia e assunzione di materiali e la FSU dipartimento di chimica e ingegneria biomedica.

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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References

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Rimozione eterogenei di rutenio solubile in acqua dell'olefina metatesi catalizzatore da mezzi acquosi tramite interazione Host-Guest
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Kim, C., Chung, H. Heterogeneous Removal of Water-Soluble Ruthenium Olefin Metathesis Catalyst from Aqueous Media Via Host-Guest Interaction. J. Vis. Exp. (138), e58067, doi:10.3791/58067 (2018).

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