הסרת הטרוגנית רותניום מסיסים במים אולפין זרז שיכול עיצורים ממדיה מימית באמצעות אינטראקציה מארח-אורח

מסיסים במים נשלף של N-אורגנית carbene (NHC) ליגנד בתקשורת מימית באמצעות אינטראקציה מארח-אורח פותחה. להדגים אולפין נציג שיכול עיצורים בתגובות המים גם כן כמו דיכלורומתאן. דרך האינטראקציה מארח-אורח או חילוץ, הזרז רותניום שיורית (Ru) היה נמוך כמו 0.14 ppm לאחר התגובה.

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח ביישום המעשי של תחום זרזי מתכת מעבר, כגון מדע הפולימרים ותעשיות התרופות. אנו יכולים לייצר מוצר טהור במיוחד באמצעות טכנולוגיה זו. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שאנו יכולים להסיר בקלות את הזרז ההומוגני שקשה לעשות באמצעות אינטראקציה בין מארח-אורח.

ההשלכות של טכניקה זו משתרעות לכיוון קטליזה הומוגנית הניתנת למחזור, מכיוון ששיטת הסרת הזרז, אינטראקציה בין מארח-אורח היא הפיכה. אם כי שיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי אותה הסרת זרז גרורות. ניתן ליישם אותו גם על זרז המכיל מתכת אחרת כגון פלדיום, פלטינה, נחושת, ניקל וזרז זהב.

הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית מכיוון שהליך הסינתזה והסרת הזרז ההומוגני אופייניים זמן רב מדי מכיוון שמסיר זרז מארח-אורח הוא חדש. ראשית יש לייבש בקבוק תחתון עגול בנפח 25 מיליליטר המכיל מוט ערבוב מגנטי, בקבוקון של 20 מיליליטר ומרית בתנור. מניחים 118 מיליגרם מלח אימידזוליום בבקבוקון של 4 מיליליטר.

מניחים את מלח האימידזוליום המוכן, כלי הזכוכית המיובשים, המחיצה והמרית בתא כפפות ושואבים למשך שעתיים. לאחר הסרת האוויר לחלוטין בתא הכפפות, יש לטהר גז אינרטי לתוך החדר. לאחר מכן העבירו את מלח האימידזוליום, כלי הזכוכית, המחיצה והמרית לתא הכפפות.

בתא הכפפות, הוסף 54 מיליגרם של זרז Hoveyda-Grubbs מהדור הראשון בבקבוקון של 20 מיליליטר. ממיסים את מלח האימידזוליום בשני מיליליטר טולואן, ומעבירים אותו לבקבוק התחתון העגול של 25 מיליליטר המכיל את מוט הערבוב המגנטי. לאחר מכן, הוסף 0.18 מיליליטר של תמיסת KH MDS מולרית של 0.5 לתמיסת המלח אימידזוליום.

מערבבים את הבקבוק כדי לערבב את הריאגנטים. כעת ממיסים את הזרז בשלושה מיליליטר טולואן ומוסיפים את התמיסה לבקבוק התגובה. אוטמים את הבקבוק עם המחיצה.

לאחר מכן הסר את הבקבוק מתא הכפפות. לאחר מכן, מערבבים את תערובת התגובה במשך שלוש שעות בחום של 80 מעלות צלזיוס. לאחר קירור תערובת התגובה לטמפרטורת החדר, יש לטהר את הזרז על ידי כרומטוגרפיה על אלומינה ניטרלית.

בעזרת תערובת של 15 לאחד של אתיל אצטט ומתנול, אוספים את התמיסה הירוקה הכהה. לאחר שילוב השברים המכילים מוצר, הסר את הממס בלחץ מופחת. בסיום, יבש את השאריות הסופיות תחת ואקום לקבלת מוצק שעווה ירוק כהה.

הכן תחמוצת דאוטריום נטולת גז על ידי בעבוע בגז חנקן במשך למעלה משעתיים. הוסף 4.4 מיליגרם של זרזי רותניום ו-41 מיליגרם של מצע אמוניום טטרה אלקיל בארבעה בקבוקונים נפרדים של מיליליטר. ממיסים את מצע האמוניום של טטרה אלקיל ב-0.5 מיליליטר של דאוטריום דו חמצני נטול גז.

לאחר מכן הוסף את התמיסה לזרז. אוטמים את בקבוקון התגובה ומחממים את תערובת התגובה למשך 24 שעות בחום של 45 מעלות צלזיוס. עקוב אחר המרת התגובה על ידי תמ"ג פרוטון.

לאחר השלמת התגובה, יש לקרר את בקבוקון התגובה לטמפרטורת החדר. לאחר מכן הוסף 150 מיליגרם של סיליקה מושתלת בטא CD לתערובת התגובה. מערבבים את תערובת התגובה למשך 10 שעות בטמפרטורת החדר.

לאחר 10 שעות, סנן את תערובת התגובה דרך פקק כותנה. לאחר מכן הסר את הממס במייבש הקפאה. הכן תחמוצת דאוטריום נטולת גז על ידי בעבוע בגז חנקן במשך למעלה משעתיים.

ב-4.4 מיליגרם של זרזי רותניום ו-17.1 מיליגרם מונומר בבקבוקונים נפרדים של ארבעה מיליליטר. ממיסים את המונומר ב-0.5 מיליליטר של תחמוצת דאוטריום נטולת גז. לאחר מכן הוסף את התמיסה לזרז.

אוטמים את בקבוקון התגובה ומחממים את תערובת התגובה למשך שעתיים בחום של 45 מעלות צלזיוס. עקוב אחר המרת התגובה על ידי תמ"ג פרוטון. לאחר השלמת התגובה, יש לקרר את בקבוקון התגובה לטמפרטורת החדר.

לאחר מכן מרווים את תערובת התגובה עם 0.1 מיליליטר אתר ויניל אתילי. לאחר מכן, הוסף 150 מיליגרם של סיליקה מושתלת בטא CD לתערובת התגובה. מערבבים את תערובת התגובה למשך 10 שעות בטמפרטורת החדר.

מסננים את תערובת התגובה דרך פקק כותנה. לאחר מכן הסר את הממס במייבש הקפאה. הוסף 4.4 מיליגרם של זרזי רותניום ו-48 מיליגרם של דיאתיל דיאלמלונט בצורה נפרדת בבקבוקונים קטנים.

ממיסים את הדיאתיל דיאלימלונט ב-0.5 מיליליטר דיכלורומתאן. לאחר מכן הוסף את התמיסה לזרז. אטמו את בקבוקון התגובה ושמרו את תערובת התגובה בטמפרטורת החדר למשך שעה.

עקוב אחר המרת התגובה על ידי תמ"ג פרוטון. לאחר השלמת התגובה, העבירו את תערובת התגובה לבקבוקון של 30 מיליליטר. מדללים את התערובת עם 15 מיליליטר אתר דיאתיל.

לאחר מכן שטפו את התמיסה האורגנית חמש פעמים עם 15 מיליליטר מים. יבש את השכבה האורגנית עם מגנזיום גופרתי. לאחר מכן סנן את התמיסה דרך פקק כותנה כדי להסיר את המגנזיום גופרתי.

לאחר מכן, הוסף מוט ערבוב מגנטי ו -60 מיליגרם פחם פעיל לתמיסה המסוננת. מערבבים את התערובת במשך 24 שעות בטמפרטורת החדר. מסננים את התמיסה דרך פקק כותנה כדי להסיר את הפחם הפעיל.

לבסוף, הסר את הממס בלחץ מופחת. תגובת חילופי הליגנדים לקטליזה של רותניום אולפינים מוצגת כאן. ספקטרום התמ"ג של הפרוטונים מוצג כאן.

תגובת המטתזת סגירת הטבעת, תמיסה מימית והסרה לאחר מכן של זרז משומש באמצעות אינטראקציה בין מארח לאורח מוצגת כאן. פתרון התגובה האפלה התבהר לאחר הסרת המארח-אורח. מצע האמוניום הרבעוני הומר במלואו למוצר המקביל עם אחוז שומה אחד מהזרז ו-53 חלקים למיליון של רותניום שיורי זוהו במוצר הסופי על ידי ספקטרומטריית מסה פלזמה בצימוד אינדוקטיבי או ICP-MS.

המרה מלאה של מצע האמוניום הראשוני הושגה עם שלושה אחוזי מול מהזרז, ורמת הרותניום הנותרת במוצר הייתה 284 חלקים למיליון. פילמור מטתזת פתיחת טבעת ותמיסה מימית מוצגת כאן. ותכולת הרותניום השיורית שזוהתה על ידי ICP-MS הייתה 269 חלקים למיליון.

תגובת המטתזת סגירת הטבעת בדיכלורומתאן והסרה לאחר מכן של זרז משומש באמצעות מיצוי מוצגת כאן. למעט מצעים בעלי עיכוב גבוה, המצעים השיגו המרה מלאה בתגובת המטתזת סגירת הטבעת עם אחוז שומה אחד של הזרז. ICP-MS זיהה 5.9 חלקים למיליון רותניום במוצר.

ללא טיפול בפחם פעיל, רמת הרותניום הנותרת הייתה 63 חלקים למיליון דבר שאינו מקובל למטרות פרמצבטיות. ניתן לבצע טכניקה זו תוך 12 שעות אם היא מבוצעת כראוי. קבוצת המחקר שלי עורכת כעת מחקר כדי לקצר את הזמן ולהגביר את היעילות של הסרת הזרזים.

בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור להוסיף מספיק מוצק קשור אורח כדי ללכוד את כל המארחים הזמינים המכילים מולקולות זרז. בעקבות הליך זה, ניתן להסיר בקלות זרזים אחרים כמו פלדיום, פלטינה, נחושת, ניקל וזהב מהמוצר באמצעות האורח החדש המכיל ליגנד NHC ועקרון האינטראקציה בין מארח-אורח. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום הקטליזה האורגנו-מתכתית לחקור את שיטות ההסרה הנוחות והיעילות של זרזים הומוגניים לייצור פולימרים ומוצרים פרמצבטיים טהורים במיוחד.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להסיר זרזים אורגנו-מתכתיים הומוגניים מתערובת תגובה על ידי אינטראקציה בין מארח-אורח. אל תשכח שעבודה עם אתיל אצטט מתנול, אתילן כלוריד ואתר דיאתיל יכולה להיות מסוכנת ביותר. תמיד יש לנקוט באמצעי זהירות כגון ביצוע התגובה במכסה האדים בעת ביצוע הליך זה.