Enlèvement hétérogène de ruthénium soluble dans l’eau Olefin Metathesis catalyseur du milieu aqueux Via l’Interaction hôte-invité

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans l’application pratique du domaine des catalyseurs à base de métaux de transition, tels que la science des polymères et les industries pharmaceutiques. Nous pouvons produire des produits ultra purs en utilisant cette technologie. Le principal avantage de cette technique est que nous pouvons facilement retirer le catalyseur homogène, ce qui est difficile à faire en utilisant l’interaction hôte-invité.

Les implications de cette technique s’étendent à la catalyse homogène recyclable, car la méthode d’élimination du catalyseur, l’interaction hôte-invité, est réversible. Bien que cette méthode puisse fournir un aperçu de l’élimination du même catalyseur de métastases. Il peut également être appliqué à d’autres catalyseurs contenant des métaux tels que le palladium, le platine, le cuivre, le nickel et l’or.

La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle car la procédure de synthèse et l’élimination homogène du catalyseur sont généralement trop longues car l’éliminateur de catalyseur hôte-invité est nouveau. Dans un four, faites d’abord sécher au four une fiole à fond rond de 25 millilitres contenant un barreau magnétique, un flacon de 20 millilitres et une spatule. Placez 118 milligrammes de sel d’imidazolium dans un flacon de 4 millilitres.

Placez le sel d’imidazolium préparé, la verrerie séchée, un septum et la spatule dans une chambre de boîte à gants et mettez l’aspirateur pendant 2 heures. Après avoir complètement éliminé l’air dans la chambre de la boîte à gants, purgez le gaz inerte dans la chambre. Déplacez ensuite le sel d’imidazolium, la verrerie, le septum et la spatule dans la boîte à gants.

Dans la boîte à gants, ajoutez 54 milligrammes de catalyseur Hoveyda-Grubbs de première génération dans le flacon de 20 millilitres. Dissoudre le sel d’imidazolium dans deux millilitres de toluène et le transférer dans la fiole à fond rond de 25 millilitres contenant le barreau magnétique. Ensuite, ajoutez 0,18 millilitre d’une solution de MDS de 0,5 KH molaire à la solution de sel d’imidazolium.

Agitez le ballon pour mélanger les réactifs. Dissoudre maintenant le catalyseur dans trois millilitres de toluène et ajouter la solution dans la fiole de réaction. Fermez la fiole avec le septum.

Retirez ensuite la fiole de la boîte à gants. Ensuite, remuez le mélange réactionnel pendant trois heures à 80 degrés Celsius. Après avoir refroidi le mélange réactionnel à température ambiante, purifier le catalyseur par chromatographie sur alumine neutre.

À l’aide d’un mélange de 15 pour un d’acétate d’éthyle et de méthanol, prélevez la solution vert foncé. Après avoir combiné les fractions contenant le produit, le solvant a été éliminé sous une pression réduite. Une fois terminé, séchez le résidu final sous vide pour obtenir un solide cireux vert foncé.

Préparez l’oxyde de deutérium dégazé en le faisant bouillonner avec de l’azote gazeux pendant plus de deux heures. Ajoutez 4,4 milligrammes de catalyseurs de ruthénium et 41 milligrammes de substrat de tétra-alkylammonium dans des flacons séparés de quatre millilitres. Dissoudre le substrat de tétra-alkylammonium dans 0,5 millilitre de dioxyde de deutérium dégazé.

Ajoutez ensuite la solution au catalyseur. Fermez le flacon de réaction et chauffez le mélange réactionnel pendant 24 heures à 45 degrés Celsius. Surveiller la conversion de la réaction par RMN des protons.

Une fois la réaction terminée, refroidissez le flacon de réaction à température ambiante. Ajoutez ensuite 150 milligrammes de silice greffée bêta CD au mélange réactionnel. Remuez le mélange réactionnel pendant 10 heures à température ambiante.

Après 10 heures, filtrez le mélange réactionnel à travers un bouchon de coton. Retirez ensuite le solvant dans un lyophilisateur. Préparez l’oxyde de deutérium dégazé en le faisant bouillonner avec de l’azote gazeux pendant plus de deux heures.

À 4,4 milligrammes de catalyseurs au ruthénium et 17,1 milligrammes de monomère dans des flacons séparés de quatre millilitres. Dissoudre le monomère dans 0,5 millilitre d’oxyde de deutérium dégazé. Ajoutez ensuite la solution au catalyseur.

Fermez le flacon de réaction et chauffez le mélange réactionnel pendant deux heures à 45 degrés Celsius. Surveiller la conversion de la réaction par RMN des protons. Une fois la réaction terminée, refroidissez le flacon de réaction à température ambiante.

Ensuite, trempez le mélange réactionnel avec 0,1 millilitre d’éther éthylvinylique. Ensuite, ajoutez 150 milligrammes de silice greffée bêta CD au mélange réactionnel. Remuez le mélange réactionnel pendant 10 heures à température ambiante.

Filtrez le mélange réactionnel à travers un bouchon de coton. Retirez ensuite le solvant dans un lyophilisateur. Ajoutez 4,4 milligrammes de catalyseurs de ruthénium et 48 milligrammes de diéthyldiallylmalonate sous forme séparée dans de petits flacons.

Dissoudre le diéthyldiallylmalonate dans 0,5 millilitre de dichlorométhane. Ajoutez ensuite la solution au catalyseur. Fermez le flacon de réaction et conservez le mélange réactionnel à température ambiante pendant une heure.

Surveiller la conversion de la réaction par RMN des protons. Une fois la réaction terminée, transférez le mélange réactionnel dans un flacon de 30 millilitres. Diluez le mélange avec 15 millilitres d’éther diéthylique.

Ensuite, lavez la solution organique cinq fois avec 15 millilitres d’eau. Séchez la couche organique avec du sulfate de magnésium. Filtrez ensuite la solution à travers un bouchon de coton pour éliminer le sulfate de magnésium.

Ensuite, ajoutez un barreau d’agitation magnétique et 60 milligrammes de charbon actif à la solution filtrée. Remuez le mélange pendant 24 heures à température ambiante. Filtrez la solution à travers un bouchon en coton pour éliminer le charbon actif.

Enfin, retirez le solvant sous pression réduite. La réaction d’échange de ligands pour la catalyse de la métathèse de l’oléfine de ruthénium est illustrée ici. Le spectre RMN des protons est affiché ici.

La réaction de métathèse de fermeture du cycle, une solution aqueuse et l’élimination ultérieure du catalyseur utilisé via l’interaction hôte-invité sont illustrées ici. La solution de réaction sombre est devenue claire après la suppression de l’hôte-invité. Le substrat d’ammonium quaternaire a été entièrement converti en produit correspondant avec un pour cent molaire du catalyseur et 53 parties par million de ruthénium résiduel ont été détectés dans le produit final par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif ou ICP-MS.

La conversion complète du substrat d’ammonium primaire a été obtenue avec trois pour cent molaires du catalyseur, et le niveau résiduel de ruthénium dans le produit était de 284 parties par million. La métathèse d’ouverture de cycle, la polymérisation et la solution aqueuse sont présentées ici. Et la teneur résiduelle en ruthénium détectée par ICP-MS était de 269 parties par million.

La réaction de métathèse de fermeture du cycle dans le dichlorométhane et l’élimination ultérieure du catalyseur utilisé par extraction sont présentées ici. À l’exception des substrats fortement entravés, les substrats ont obtenu une conversion complète dans la réaction de métathèse de fermeture de cycle avec un pour cent molaire du catalyseur. L’ICP-MS a détecté 5,9 parties par million de ruthénium dans le produit.

Sans traitement au charbon actif, le niveau résiduel de ruthénium était de 63 parties par million, ce qui n’est pas acceptable à des fins pharmaceutiques. Cette technique peut être réalisée en 12 heures si elle est effectuée correctement. Mon groupe de recherche mène actuellement des recherches pour raccourcir le temps et augmenter l’efficacité de l’élimination du catalyseur.

Lors de la tentative de cette procédure, il est important de ne pas oublier d’ajouter suffisamment de solides liés à l’invité pour capturer tous les hôtes disponibles contenant des molécules de catalyseur. À la suite de cette procédure, d’autres catalyseurs tels qu’un catalyseur centré sur le palladium, le platine, le cuivre, le nickel et l’or peuvent être facilement retirés du produit en utilisant le nouvel invité contenant le ligand NHC et le principe d’interaction hôte-invité. Après son développement, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de la catalyse organométallique pour explorer les méthodes pratiques et efficaces d’élimination des catalyseurs homogènes pour produire des polymères ultra-purs et des produits pharmaceutiques.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’éliminer un catalyseur organométallique homogène d’un mélange réactionnel par interaction hôte-invité. N’oubliez pas que travailler avec de l’acétate d’éthyle, du méthanol, du chlorure d’éthylène et de l’éther diéthylique peut être extrêmement dangereux. Des précautions telles que la conduite de la réaction dans la hotte doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.