Summary
En flyttbar vannløselige N-hetrosyklisk carbene (NHC) ligand i vandige media via host-gjest samhandling er utviklet. Vi viste representant olefiner metathesis reaksjoner i vann også som diklormetan. Enten via host-gjest interaksjon eller utvinning var gjenværende ruthenium (Ru) katalysator så lavt som 0,14 ppm etter reaksjon.
Abstract
En svært effektiv transisjonsmetall katalysator fjerning metoden er utviklet. Vannløselige katalysator inneholder en nydesignede NHC ligand katalysator fjerning via host-gjest interaksjoner. Nye NHC ligand har et adamantyl (gjest) bundet lineær etylenglykol enheter for hydrofobe inkludering i hulrommet mengden β-cyclodextrin (β-CD) sammensatte. Nye NHC ligand ble brukt til en Ru-baserte olefiner metathesis katalysator. Ru katalysator vist gode aktivitet i representant ring-avsluttende metathesis (Vedlikeholdsstyring) og ring-åpning metathesis polymerisasjon (BOLTRE) reaksjoner i vandige media samt organisk løsemiddel, lm2Cl2. Etter reaksjonen var ferdig, langvarig Ru rester ble fjernet fra vandig løsning med effektiviteten av mer enn 99% (53 ppm Ru rester) av enkle filtrering bruker en vert-gjest samhandling mellom uløselig silika-podet β-CD (vert) og adamantyl moiety (gjest) på katalysator. Den nye Ru katalysatoren viste også høy renseeffekt via utvinning når reaksjonen kjøres i organiske løsemidler ved deling rå reaksjonsblandingen mellom lag av diethyl Eter og vann. På denne måten forblir katalysator i vandig lag. I organisk lag var gjenværende Ru mengden bare 0,14 ppm i Vedlikeholdsstyring reaksjonene av diallyl forbindelser.
Introduction
Fjerning av homogen organometalliske katalyse fra produktet er en viktig sak i moderne kjemi1,2. Rester av katalysator forårsaker ikke bare et toksisitet problem fra det heavy metal-elementet, men også en uønsket endring av produktet fra sine potensielle reaktivitet. Homogen katalysator gir mange fordeler, for eksempel høy aktivitet og rask reaksjon hastighet chemoselectivity3, men fjerning fra produktet er mye vanskeligere enn heterogene katalysator som fjernes bare ved filtrering eller decantation. Kombinasjonen av fordelene av homogen og heterogen katalysator, dvs, homogen reaksjon og heterogene fjerning, representerer viktig begrep for svært reaktive og lett tas organometalliske katalysator. Figur 1 illustrert the Arbeidsprinsipp for homogen reaksjon og heterogene fjerning av katalysator via host-gjest interaksjon.
Host-gjest kjemi er noncovalent bonding molekylær anerkjennelse mellom verten molekyler og gjest molekylene i supramolecular kjemi,4,,5,,6,,7,,8. Syklodekstriner (CD), syklisk oligosaccharides, er representativt vert molekyler9,10,11,12, og de er brukt i brede områder av vitenskap som polymer vitenskap 13 , 14, katalyse15,16, biomedisinsk programmer6,10og analytisk kjemi17. En gjest molekyl, adamatane, binder sterkt hydrofobe hulrommet av β-CD (vert, 7 medlemmer syklisk monosakkarid (sukker)) med høy association konstant, Ken (logge Ken = 5,04)18. Denne supramolecular forpliktende tilhørighet er sterk nok til å fjerne rester av katalysator komplekse fra vandig reaksjon løsning med solide støttes β-CD.
Blant mange katalysatorer som er kvalifisert for vert-gjest fjerning, ble Ru olefiner metathesis katalysator studert høy praktiske verktøy og høy stabilitet mot luft og fuktighet. Olefiner metathesis reaksjonen er viktig for syntetiske kjemi å danne et karbon-karbon dobbelt bånd i nærvær av et transisjonsmetall katalysator19,20,21,22. Utviklingen av stabil Ru olefiner metathesis katalysator trigged metathesis som store felt syntetiske kjemi (f.eks, Vedlikeholdsstyring og tvers metathesis (CM)) og polymer vitenskap (f.eks, TUMLE og den asykliske diene metathesis (ADMET)). Spesielt syntetiserer Vedlikeholdsstyring macrocycles og mellomstore ringer som er vanskelig å bygge23.
Til tross for syntetiske verktøy av Ru katalysert olefiner metathesis er fullstendig fjerning av brukt Ru katalysator fra det ønskede produktet en stor utfordring for mange praktiske anvendelser24. For eksempel ble 1912 ppm Ru rester observert i ring-avsluttende metathesis produkt etter silica gel kolonnen kromatografi25. Gjenværende Ru kan forårsake problemer som olefiner isomerization, nedbryting, fargelegging og toksisitet av legemidler26. Internasjonal konferanse om harmonisering (ICH) publisert en retningslinje gjenværende metall reagenser i legemidler. Maksimalt Ru nivå i farmasøytisk produkt er 10 ppm27. For disse grunner, var ulike tilnærminger prøvde å fjerne Ru rester produkt løsning28,29,30,31,32,33. Også har utviklingen av flyttbare Ru katalysatorer vært studert for rensing uten spesiell behandling etter reaksjon. Blant ulike metoder for rensing, ble katalysator ligand modifikasjoner prøvde å forbedre effektiviteten av silica gel filtrering og flytende utvinning. For eksempel kan høyeffektive silica gel filtrering oppnås ved introdusert ion kode på benzylidene34 eller ryggraden i NHC ligand35,36. Katalysator betydning poly(ethylene glycol)37 eller ion tag35 en NHC ligand kan forbedre effektiviteten i vandig utvinning Ru katalysator fjerning.
Nylig rapportert vi en svært vannløselige Ru olefiner metathesis katalysator, som viste ikke bare høy reaktivitet, men også høy katalysator fjerning rate. Videre oppstod metathesis og katalysator fjerning i både vann og diklormetan34,35,36,37. Nøkkelen ansiktstrekk av nye katalysatoren er at nye NHC bærer adamantyl bundet oligo(ethylene glycol). Oligo(ethylene glycol) gir høy vannløselighet av hele katalysator komplekse. I tillegg besitter til oligo(ethylene glycol) adamantyl slutten gruppe som kan brukes i vert-gjest interaksjon med eksterne β-CD.
Her, beskrev vi protokollene for katalysator syntese, metathesis reaksjoner og katalysator fjerning både vann og diklormetan.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Merk: Vi presentert syntese av 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 (imidazolium salt A) og vert komplekse, podet β-CD silika, i vår forrige papir38. I protokollen beskriver vi en syntese av våre vannløselige Ru olefiner metathesis katalysator og metathesis reaksjoner (Vedlikeholdsstyring og BOLTRE).
1. syntese av (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) ruthenium (katalysator 1)
- Tørr en 25 mL rund bunn kolbe med en gripende bar, 20 mL ampuller og en slikkepott i ovnen.
- Innlegge 4 mL ampuller 118 mg imidazolium salt en (0,060 mmol).
- Plass forberedt imidazolium salt A tørket glass, en septum og spatula hanskerommet kammer og vakuum for 2T.
- Etter fullstendig fjerning luften i hanskerommet kammer, tømme inert gass i kammeret, så bevege seg inn i hanskerommet.
- I boksen hanske sette 54 mg Hoveyda-Grubbs (H-G) 1st generasjon (0.090 mmol, 1,5 hovedfag) i ampuller 20 mL.
- Oppløse forberedt imidazolium salt i 2.0 mL av toluen og overføre den til 50 mL rund bunn flasken gripende baren.
- Legge til 0,18 mL av kalium bis (trimethylsilyl) amid (KHMDS) løsning (0,5 M toluen løsning, 0.090 mmol, 1,5 hovedfag) i imidazolium salt løsning.
- Swirl kolbe å blande reagenser.
- Oppløse den H-G 1st generasjonen i 3.0 mL av toluen, deretter legge denne løsningen i reaksjon flasken.
- Forsegle flasken septum og fjerne dette fra i hanskerommet.
- Rør reaksjonsblandingen for 3t på 80 ° C.
- Etter 3 h, rense katalysator ved Ture på nøytral alumina, elut med EtOAc/MeOH = 15/1. Samle den mørke grønne løsningen.
Merk: Fordampning løsemiddel kreves ikke før kromatografi. Rf -verdi er 0.46 på nøytral alumina, elut med EtOAc/MeOH = 15/1. - Fjerne løsemiddelet under redusert trykk.
- Vakuum siste rester å få mørke grønne voksaktig solid.
2. metathesis reaksjon og fjerning av Catalyst rester i vandige Media
- Forberede degassed deuterium oksid (D2O) eller deionisert vann av boblende D2O eller deionisert vann med nitrogen gass over 2 timer.
- Sette 4.4 mg av catalyst 1 (0,0020 mmol) og 41 mg 2-allyl -NN,N- trimethylpent-4-no-1-aminium chloride (tetraalkyl ammonium substrat) (0,20 mmol) i hvert 4.0 mL hetteglass.
- Oppløse tetraalkyl ammonium underlaget i 0,5 mL degassed D2O (eller H2O), og deretter legge løsningen til katalysator 1.
- Forsegle reaksjon ampullen, så varme reaksjonsblandingen 24 h på 45 ° C. Overvåke reaksjon konvertering ved 1H-NMR.
Merk: Overvåke 1H-NMR topp konvertering fra 3,25 ppm (doublet, -NCH2lm - i underlaget) til 3.52 ppm (doublet, -NCH2lm - produkt). - Etter ferdigstillelse av reaksjonen, Avkjøl reaksjon ampullen ved romtemperatur.
- Legge til 150 mg av β-CD podet silisium i reaksjonsblandingen.
Merk: Podet β-CD enhet på silica gel beregnet i 1,57 10-4 mmol/mg av thermogravimetric analyse (TGA). - Rør reaksjonsblandingen 10 h ved romtemperatur.
- Filtrere reaksjonsblandingen gjennom bomull plugg.
- Fjern løsemiddelet i en fryse tørketrommel.
3. ring-åpning Metathesis polymerisasjon og fjerning av Catalyst rester i vandige Media
- Forberede degassed D2O eller deionisert vann av boblende D2O eller deionisert vann med nitrogen gass over 2 timer.
- Sette 4.4 mg av catalyst 1 (0,0020 mmol) og 17.1 mg 2-((3aR*,4S*,7R*,7aS*)-1,3-dioxo-1,3, 3a, 4, 7, 7a-hexahydro-2H-4,7-methanoisoindol-2-yl)- NN,N- trimethylethan-1-aminium chloride (monomer, figur 5) (0,060 mmol) i hvert 4.0 mL hetteglass.
- Oppløse monomer i 0,5 mL degassed D2O (eller H2O), og deretter legge løsningen til katalysator 1.
- Forsegle reaksjon ampullen, så varme reaksjonsblandingen 2 h på 45 ° C. Overvåke reaksjon konvertering ved 1H-NMR.
Merk: Overvåke 1H-NMR peak forsvinning på 6.14 ppm (-CH= CH- i monomer). - Etter ferdigstillelse av reaksjonen, Avkjøl reaksjon ampullen ved romtemperatur.
- Slukke reaksjon med 0,1 mL ethyl vinyl Ether.
Merk: Slukke er nødvendig å distansere Ru katalysator fra polymer kjede terminal. - Legge til 150 mg av β-CD podet silisium i reaksjonsblandingen.
- Rør reaksjonsblandingen 10 h ved romtemperatur.
- Filtrere reaksjonsblandingen gjennom bomull plugg.
- Fjern løsemiddelet i en fryse tørketrommel.
4. metathesis reaksjon og fjerning av Catalyst rester fra lm2Cl2
- Sette 4.4 mg av catalyst 1 (0,0020 mmol) og 48 mg diethyl diallylmalonate (0,20 mmol) i hvert 4.0 mL hetteglass.
- Oppløse den diethyl diallylmalonate i 0,5 mL av CH2Cl2, deretter legge løsningen til katalysator 1.
- Forsegle reaksjon ampullen, deretter holde reaksjonsblandingen ved romtemperatur for 1 h. skjermen reaksjon konvertering av 1H-NMR.
Merk: Overvåke 1H-NMR topp konvertering fra 2.63 ppm (doublet, -CCH2lm = CH2 i underlaget) til 3.01 ppm (singlet, -CCH2lm = CHCH2C - i produktet). - Etter ferdigstillelse av reaksjonen, overføre resulterende reaksjonsblandingen til 30 mL ampuller.
- Fortynne reaksjon-løsning med 15 mL diethyl Ether.
- Vask organisk løsningen med 15 mL vann for fem ganger.
- Tørk organisk laget med MgSO4, deretter filtrere løsningen gjennom bomull plugg for å fjerne MgSO4 partikler.
- Legg til 60 mg av aktivert karbon i den resulterende løsningen og rør blandingen for 24 timer ved romtemperatur.
- Filtrere løsningen gjennom bomull plugg for å fjerne aktivert karbon, og deretter fjerner løsemiddelet under redusert trykk.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 2 beskriver ligand exchange reaksjonen for våre katalysator 1. 1H-NMR spekteret er vist i Figur 3.
Figur 4 viser Vedlikeholdsstyring i vandig løsning og påfølgende fjerning av brukt katalysator fra reaksjonsblandingen via host-gjest samhandling, og tabell 1 oppsummerer Vedlikeholdsstyring i vandige media. Kvartær ammonium underlaget ble fullt konvertert til tilsvarende produktet med 1 mol % av catalyst 1, og forandringen var overvåket av 1H-NMR. Etter metathesis reaksjon, var resulterende reaksjonsblandingen rørt med β-CD podet silica gel for 10 h. Figur 4 beskrevet, mørk reaksjon løsning ble klart etter vert-gjest fjerning. Den resulterende løsningen ble filtrert gjennom en bomull plugg, så løsemiddelet ble fjernet i en fryse tørketrommel. Gjenværende Ru nivå av produktet ble analysert av Induktivt kombinert plasma massespektrometri (ICP-MS), og 53 ppm gjenværende Ru ble oppdaget fra det endelige produktet (tabell 1, post 1). I post 2, ble den samme protokollen brukt til primære ammonium substrat. 3 mol % av catalyst lasting gitt komplett konvertering, og gjenværende Ru nivået i dette produktet var 284 ppm.
TUR i vandig løsning er beskrevet i figur 5. Etter fjerning av katalysator, ble gjenværende Ru analysert av ICP-MS.
Figur 6 beskriver demonstrasjon av Vedlikeholdsstyring reaksjon i lm2Cl2 og fjerning av brukt katalysator fra reaksjonsblandingen via utvinning og tabell 2 viser omfanget av Vedlikeholdsstyring i lm2Cl2. Etter reaksjon ble brukte katalysator fjernet av utvinning og påfølgende behandling med aktivt kull. Bortsett fra svært hindret substrat (tabell 2, posten 3) viste substrater komplett konverteringer med 1 mol % katalysator 1. Etter metathesis reaksjon i lm2Cl2, var reaksjonsblandingen fortynnet med diethyl ether. Utvannet organisk løsningen ble hentet med vann på fem ganger. Som vist i figur 6, ble klart løsningen oppnådd etter utvinning. Etter utvinning, aktivert karbon ble lagt til den tørket organisk løsningen, og løsningen ble rørt 24 h. Aktivt karbon ble fjernet av filtrering, og den endelige løsningen var konsentrert under redusert trykk. Gjenværende produktet ble analysert av ICP-MULTIPLE Sclerosis å måle gjenværende Ru nivået og 5.9 ppm Ru ble oppdaget fra produktet. Uten aktivert karbon behandling, gjenværende Ru nivået var 63 ppm, og denne verdien er ikke akseptabelt til farmasøytiske formål (tabell 2, inngang 1).
Figur 1 . Illustrasjon av konseptet for heterogene katalysator fjerning av homogen katalysator via host-gjest samhandling. Dette tallet har blitt endret fra organisk bokstaver. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2 . Syntese av catalyst 1 fra imidazolium salt A. NHC ligand ble generert av deprotonering fra imidazolium salt A, deretter ligand exchange reaksjon ble fulgt til skjemaet katalysator 1. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Fugure 3. 1 H-NMR spekter av catalyst 1 og sin tildeling. 1 H NMR (600 MHz, CD2Cl2) ses 16.44 (s, 1 H, Hen), 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 (1 H, m, Hb), 4.59-4,50 (1 H, m, Tc), 4.26 (t, J = 10,8, 1 H, Hd), 4.06 (t, J = 8.7 Hz, 1 H, Hd), 3.67-3.48 (130 H, m, H l), 2,59-2,18 (18 H, m, He), 2.10 (s, 3 H, Hf), 1.71 (d, J = 3,2 Hz, 6 H og Hg), 1.60 (dd, J1 = 28,5 Hz, J2 = 12.3 Hz, 6 H og Hh), 1.24-1.17 (m, 6 H og H Jeg). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4 . Vert-gjest fjerning av Ru katalysator etter Vedlikeholdsstyring i vandige media (tabell 1, post 1). (a) begynnelsen av reaksjon på t = 0 (blanding av catalyst 1, substrat og løsemiddel D2O). (b) fullført reaksjon på t = 24 h. (c) tillegg av β-CD podet silica i reaksjonsblandingen. (d) resulterer løsning når 10t omrøring. (e) filtrering av resulterende løsning; mørk Ru katalysator rester ble fjernet av filtrering. Den resulterende rensede løsningen er fargeløs i ampullen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5 . BOLTRE i vandige media. Dette tallet har blitt endret fra organisk bokstaver. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6 . Vedlikeholdsstyring i lm 2 CL 2 og fjerning av catalyst 1 (tabell 2, inngang 1). (a) begynnelsen av reaksjon på t = 0 (blanding av catalyst 1, substrat og løsemiddel lm2Cl2). (b) er fullført reaksjon på t = 1 h. (c) fortynning med ytterligere 15 mL diethyl Ether; en mørk katalysator rest var spredt i løsningen. (d) vandig laget etter 1st utvinning. En stor mengde vann oppløst katalysator ble fjernet fra en organisk lag. (e) fase separasjon etter 2nd utvinning (øvre lag: økologisk med produktet, lavere lag: vandig med katalysator). (f) organisk laget etter 5th utvinning. Det er ingen visuelle utseende mørke katalysator i organisk laget. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 7 . Illustrasjon av samlet vert-gjest fjerningen etter metathesis reaksjon i vandige media. Dette tallet har blitt endret fra organisk bokstaver. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| oppføring | substrat | produkt | konvertering | Catalyst lasting | [Ru] (ppm) |
| 1 |  |
 |
> 95% | 1 mol % | 53 |
| 2 |  |
 |
> 95% | 3 mol % | 284 |
Tabell 1. Vedlikeholdsstyring i vandige media og fjerning av brukt katalysator via host-gjest samhandling. Reaksjon tilstand: 45 ° C i D2O for 24 h. gjenværende Ru nivå i produktet ble analysert av ICP-MS; detaljert ICP-MS analyseprosessen beskrives støtteinformasjon forrige rapport38. Denne tabellen er endret fra organisk bokstaver. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018).
| oppføring | substrat | produkt | konvertering | [Ru] (ppm) |
| 1 |  |
 |
> 95% | 5.9 (63)en |
| 2 |  |
 |
> 95% | 3.5 |
| 3 |  |
 |
spor | - |
| 4 |  |
 |
> 95% | 0.14 |
| 5 |  |
 |
> 95% | 5.0 |
| 6 |  |
 |
> 95% | 5.3 |
Tabell 2. Vedlikeholdsstyring i lm 2 CL 2 og fjerning av brukt katalysator via utvinning og behandling med aktivt kull. Reaksjon tilstand: 40 ° C med 1 mol % av catalyst 1 i CH2Cl2 for 1 h. gjenværende Ru nivå i produktet ble analysert av ICP-MS. oppføringer 1 og 4 ble utført ved romtemperatur. en Utdraget råolje produktet ble filtrert gjennom en silica pad uten aktivert karbon behandling. Denne tabellen er endret fra organisk bokstaver. 20 (3), 736-739, doi: 10.1021/acs.orglett.7b03871 (2018).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Vi beskrev syntesen av flyttbare homogen Ru olefiner metathesis katalysator og fjerning fra både vann- og økologiske løsninger. Homogen katalyse gir mange fordeler sammenlignet med heterogene katalysatorer, som høy reaktivitet og rask reaksjon rate; fjerning av brukt katalysator fra produktet er imidlertid vanskeligere enn heterogene katalysator3. Nøkkelen ansiktstrekk av syntetisk katalysator er NHC ligand, som bærer adamantyl bundet vann løselig oligo(ethylene glycol). Presentert katalysator vist homogen reaksjonene i både vann- og økologiske løsninger, og den gjenværende Ru var lett fjernes ved filtrering bruker en vert-gjest samhandling4,5,6, 7 , 8 og flytende utvinning.
Figur 7 beskriver en fjerning av brukt katalysator via host-gjest samhandling etter metathesis reaksjon i vann. Etter ferdig konvertering med homogen katalyse i høy reaktivitet og rask reaksjon hastighet, ble vert komplekse lagt til reaksjonsblandingen å danne en heterogen vert-gjest kompleks mellom β-CD på verten og adamantane moiety på våre katalysator 118 . Etter filtrering av resulterende løsningen, ble mer enn 99% av gjenværende Ru fjernet fra produktet (tabell 1, post 1).
Som vist i tabell 1, syntetisk nyttig primære ammonium salt ble underlaget fullt konvertert til tilsvarende produktet med en katalysator lasting, 3 mol % av catalyst (inngang 2). Gjenværende Ru av primære ammonium produktet var 284 ppm etter filtrering, som betyr at 98.7% av brukte Ru ble fjernet av vert-gjest interaksjon. Grunnen til høyere katalysator lasting og gjenværende Ru nivå enn reaksjon med kvartær ammonium kan være koordinering mellom Ru metall og nitrogen i primære ammonium etter ioniseringen i vann. Videre figur 5 beskriver ROMP av vannløselige monomer med våre katalysator i vandige media og polymer ble innhentet i kvantitative avkastning med 269 ppm gjenværende Ru, som betyr at 97.7% av Ru ble fjernet. BOLTRE reaksjon er slukke med ethyl vinyl Eter viktig å frigjøre Ru katalysator fra polymer kjede.
I tillegg viste våre katalysator høy reaktivitet i lm2Cl2 med brukte Vedlikeholdsstyring underlag (tabell 2). Hindret underlaget i oppføringen 3 fulgte bare spor beløp i produktet, og andre substrater ble fullstendig omgjort til ønskede produktene. Som vist i figur 6, de fleste av gjenværende Ru ble fjernet av vandig utvinning. Etter filtrering med utdraget produktet gjennom silisium pad, ble 63 ppm gjenværende Ru observert (post 1). Aktivert karbon behandling med utdraget produktet gitt utmerket fjerning rate av brukte Ru katalysator37, som var mindre enn 10 ppm, pharmaceutically akseptabelt Ru grensen i produkt27.
På grunn av nedbryting av catalyst 1 under/etter metathesis reaksjoner39var resirkulering av katalysator ikke mulig. Host-gjest samhandling er reversibel prosessen4,5,6,7,8, vil Reversibilitet av de rapporterte NHC ligander bli studert for å utvikle fullstendig resirkulerbare organometalliske katalyse systemet40 som det endelige målet med denne linjen av forskning. I tillegg gjelder rapporterte homogen katalysator systemet videre et storskala metall scavenging metoden. Etter en ønsket storskala kjemisk reaksjon, kan gjest-merket katalysator fjernes helt ved å sende produkt løsning gjennom host-merket solid pakket patron.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne erklære noen konkurrerende økonomisk interesse.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av Florida State University energi og materialer ansette initiativ og FSU avdeling av kjemiske og biomedisinsk Engineering.
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).
