Name: Gecontroleerd Photoredox Ring-Opening polymerisatie van O- Carboxyanhydrides gemedieerd door Ni/Zn complexen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 48 s
Description: Leer gecontroleerde fotoredox ring-openingspolymerisatie van O-carboxyanhydriden met Ni/Zn-complexen. Deze methode synthetiseert hoogmoleculaire poly(alfa-hydroxyzuren) efficiënt zonder de stereochemie van het monomeer te beïnvloeden.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd gesteund door de start-up financiering uit Virginia Polytechnic Institute and State University. Q.F. erkent steun uit nationale Natural Science Foundation van China (21504047), Natural Science Foundation van de oostelijke provincie Jiangsu (BK20150834), Nanjing universiteit van posterijen en telecommunicatie wetenschappelijke Stichting NUPTSF (NY214179).

Let op: Raadpleeg alle relevante materialen veiligheidsinformatiebladen (MSDS) vóór gebruik. Veel chemicaliën die worden gebruikt in de synthese zijn acuut toxisch en kankerverwekkend. Gebruik alle passende veiligheidspraktijken bij het uitvoeren van de reactie met inbegrip van het gebruik van technische controles (zuurkast en ' glovebox ') en persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, laboratoriumjas, full-length broek, gesloten-teen schoenen, blauw-licht blokkeren van veiligheid bril). Volgende procedures betrekken standaard lucht-gratis behandeling technieken in een handschoenenkastje. Alle oplossingen worden overgebracht met behulp van de pipet.
1. bereiding van de katalysator en Initiator
Opmerking: Het hele proces wordt uitgevoerd in een handschoenenkastje met een koude val. Alle chemische stoffen zijn gedroogd of gezuiverd alvorens in het vak. 13 alle flesjes en glaswerk zijn gedroogd en verhit in de oven alvorens in het vak.
<ol><li>
Bereiding van (bpy)Ni(COD)-oplossing Opmerking: (bpy)Ni(COD) moet vers worden bereid in situ. Het moet worden opgeslagen in het handschoenenkastje vriezer (-35 ° C) en gebruikt binnen één week. Alle andere katalysatoren en initiatiefnemer oplossingen kunnen worden opgeslagen in de vriezer handschoenenkastje meer dan 1 maand.<ol>
<li>Weeg Ni(COD)2 (3,5 mg, 12,7 µmol, 1.0 eq) in een flesje van 7 mL scintillatie.</li>
		<li>Weeg 2, 2 '-bipyridine (5.9 mg, 37.8 µmol) in een flesje van 7 mL scintillatie.</li>
		<li>Los van de 2, 2 '-bipyridine in 1 mL watervrij tetrahydrofuraan (THF).</li>
		<li>Voeg resulterende 2, 2 '-bipyridine oplossing (337 µL) in de flacon met Ni(COD)2.</li>
		<li>Het mengsel in 1 mL van watervrij THF verdunnen.</li>
		<li>Cap de flacon en het reactiemengsel plaats bij kamertemperatuur gedurende 2 uur. Opmerking: Ni(COD)2 is niet oplosbaar in THF, overwegende dat (bpy)Ni(COD) is oplosbaar in THF. Moet er geen neerslag in de paarse oplossing na 2 uur.</li>
		<li>Winkel de (bpy)Ni(COD) in de-35 ° C-vriezer.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bereiding van de oplossing van Zn(HMDS)2
	<ol>
<li>Zn(HMDS)2 (3,3 mg, 4 µL, 8,5 µmol) aan een 7-mL Scintillatie flacon toevoegen.</li>
		<li>Los de Zn(HMDS)2 in 1 mL watervrij THF.</li>
		<li>Zn(HMDS)2 oplossing in de vriezer-35 ° C worden opgeslagen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bereiding van BnOH oplossing
	<ol>
<li>BnOH (4,0 mg, 4 µL, 37.0 µmol) aan een 7-mL Scintillatie flacon toevoegen.</li>
		<li>Los de BnOH in 4 mL watervrij THF.</li>
		<li>Bewaar de BnOH oplossing in de vriezer-35 ° C.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bereiding van Ir-1-oplossing
	<ol>
<li>Uitschakelen van het handschoenenkastje licht. Let op: Het is noodzakelijk het handschoenenkastje licht te vermijden deactivering van Ir-1 vóór polymerisatie uitschakelen.</li>
		<li>Ir-1 (2.9 mg, 2.6 µmol) aan een 7-mL Scintillatie flacon toevoegen.</li>
		<li>Los van de Ir-1 in 3 mL watervrij THF.</li>
		<li>De Ir-1 -oplossing in de vriezer-35 ° C worden opgeslagen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Photoredox ring-opening polymerisatie van l-1
Opmerking: Het hele proces wordt uitgevoerd in een handschoenenkastje met een koude val. Alle OCA monomeren zijn recrystallized in het handschoenenkastje vóór gebruik. 13 hier geven we het voorbeeld van de polymerisatie op DP = 500 ([l -1] /[(bpy)Ni(COD)]/[Zn(HMDS)2] / [BnOH] / [Ir-1] = 500/1/1/1/0.1). Polymeren op verschillende DPs kunnen ook bereid worden door het monomeer massa dienovereenkomstig aan te passen.
<ol><li>
Bereiding van l-1 oplossing polymerisatie
	<ol>
<li>L-1 (72.2 mg, 375.7 µmol) aan een 7-mL Scintillatie flacon toevoegen.</li>
		<li>Los van de l-1 in 722 µL van watervrij THF.</li>
		<li>Voeg 200 µL van l-1 oplossing in een ander Scintillatie 7-mL flacon uitgerust met een roer-bar.</li>
		<li>Voeg 100 µL van watervrij THF in de 7-mL Scintillatie flacon.</li>
		<li>Dop van het flesje en plaats van de l-1 -oplossing in de koude val.</li>
		<li>Uitschakelen van het handschoenenkastje licht. Let op: Het is noodzakelijk het handschoenenkastje licht te vermijden deactivering van Ir-1 vóór polymerisatie uitschakelen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Afkoeling van de koude val
	<ol>
<li>In de doos, zet u een thermometer in de koude val.</li>
		<li>Buiten het vak toevoegen ca. 500 mL ethanol in de maatkolf van dewar.</li>
		<li>Vloeibare stikstof in de maatkolf van dewar toevoegen.</li>
		<li>Laad de KGW dewar kolf aan de koude val.</li>
		<li>Koel de koude val tot-50 ° C.</li>
		<li>Zet een roer plaat onder de koude val (Zie Figuur 1).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Uitvoeren van de photoredox ring-opening polymerisatie Opmerking: Voordat u begint de polymerisatie, plaats veiligheidsbril dat blok blauw licht binnen handbereik. Alle katalysator systeemoplossingen zijn onmiddellijk genomen uit de diepvries en achtereenvolgens toegevoegd in de 7-mL Scintillatie flacon met 20 mg l-1 zonder onderbreking of verstoring van meer dan 30 s.<ol>
<li>Toevoegen (bpy)Ni(COD)-oplossing (16.4 µL, 0.208 µmol) in de 7-mL Scintillatie flacon met l-1 (bereid in 2.1).</li>
		<li>Zn(HMDS)2 oplossing (24.4 µL, 0.208 µmol) in de flacon toevoegen.</li>
		<li>Voeg BnOH oplossing (22.5 µL, 0.208 µmol) in het flesje.</li>
		<li>Ir-1-oplossing (24.2 µL, 0.0208 µmol) toevoegen in de flacon en dop van het flesje.</li>
		<li>Draag veiligheidsbril blauw LED-licht blokkeren. Let op: Als de blauwe LED licht met een relatieve hoge intensiteit wordt gebruikt, veiligheidsbril te dragen tijdens het hele proces.</li>
		<li>Zet de blauwe LED-verlichting (34 W) en de ventilator te verdrijven van de warmte die door de LED licht. Het licht richten op de flacon in de koude val. (Figuur 1)</li>
		<li>Zet de roerder.</li>
		<li>Betrekking hebben op de koude val met aluminiumfolie.</li>
		<li>Houd de temperatuur van de reactie bij-15 ± 5 ° C en toevoegen van vloeibare stikstof om 15-20 minuten. Opmerking: De handhaving van de temperatuur van de reactie is belangrijk voor de polymerisatie en MW controle.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. toezicht op de monomeer-conversie door Fourier-transform infrarood spectra
Opmerking: Fourier-transform infrarood spectra (FTIR) wordt opgeslagen op een FT-IR-spectrometer uitgerust met Diamond ATR en transmissie bemonstering accessoire.
<ol><li>Op specifieke tijdstippen, voeg een kleine hoeveelheid polymeeroplossing (20 µL) in een flesje van 7 mL Scintillatie, en afgetopt.</li>
	<li>Verwijder de flacon uit het handschoenenkastje.</li>
	<li>Onmiddellijk dalen de oplossing (3 µL) op de FTIR-ATR diamant sampler. De oplossing vormt een film binnen 10 s voor de meting van het spectrum.</li>
	<li>Meet het FTIR-spectrum van het monster. Opmerking: Het monomeer conversie werd bepaald door de verhouding van de intensiteit tussen 1760 cm-1 en 1805s cm-1: conversie % = ik1760/ (ik1760 + I1805) (vertegenwoordiger resultaten in Figuur 2). In het algemeen de polymerisatie duurt ongeveer 1-8 h voor DP variërend van 200 tot 1000 (gedetailleerde kinetiek worden besproken in referentie 13).</li>
</ol>4. de meting van het molecuulgewicht van het polymeer door gel-Permeatie Chromatografie
Opmerking: Gel-Permeatie Chromatografie (GPC) experimenten worden uitgevoerd op een systeem dat is uitgerust met een isocratic pump met degasser, multi-angle laser lichtverstrooiing (MALS) detector (GaAs 30 mW laser op λ = 690 nm), en differentiële brekingsindex (DRI) detector met een lichtbron van 690-nm. Kleurscheidingen worden uitgevoerd met behulp van serieel verbonden grootte uitsluiting kolommen (100 Å, 500 Å, 103 Å en 104 Å kolommen, 5 µm, 300 × 4.6 mm) bij 35 ° C met behulp van THF als de mobiele fase op een debiet van 0.35 mL/min. De polymeer molecuulgewicht (MW) en de molecuulgewichtsverdeling (Ð) worden bepaald met behulp van het model Zimm pasvorm van MALS-DRI gegevens. De aanwezigheid van metalen complex in het polymeer doet geen afbreuk aan de meetresultaten van de GPC.
<ol><li>Verwijderen van een kleine hoeveelheid polymeeroplossing (50 µL) uit het handschoenenkastje.</li>
	<li>Voeg 100 µL van THF in de flacon.</li>
	<li>Het injecteren van het monster in de GPC sampler.</li>
	<li>Analyseer het resultaat zodra de GPC run is voltooid. Opmerking: Het polymeer moet monodispersed met smalle Đ (vertegenwoordiger resultaten in Figuur 3). Het polymeer (20 mg) kan worden gedroogd en gewassen door 1 mL diethylether met 1%, HOAc en 1 mL methanol, die 87% van Ni en 50% van Zn complexen, bepaald door inductief gekoppeld plasma massaspectrometrie (ICP-MS) kan verwijderen.</li>
</ol>

<ol><li>Rezwan, K., Chen, Q. Z., Blaker, J. J., Boccaccini, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradable+and+bioactive+porous+polymer%2Finorganic+composite+scaffolds+for+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Biodegradable and bioactive porous polymer/inorganic composite scaffolds for bone tissue engineering.</a> Biomaterials. 27, 3413-3431 (2006).</li>
<li>Kataoka, K., Harada, A., Nagasaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Block+copolymer+micelles+for+drug+delivery%3A+design%2C+characterization+and+biological+significance%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Drug+Deliv.+Rev%22%5BJournal%5D)">Block copolymer micelles for drug delivery: design, characterization and biological significance.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 47, 113-131 (2001).</li>
<li>Nagahata, R., Sano, D., Suzuki, H., Takeuchi, K. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.200600715/abstract">Microwave-assisted single-step synthesis of poly (lactic acid) by direct polycondensation of lactic acid.</a> Macromol. Rapid Commun. 28, 437-442 (2007).</li>
<li>Albertsson, A. -C., Varma, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+in+ring+opening+polymerization+of+lactones+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Recent developments in ring opening polymerization of lactones for biomedical applications.</a> Biomacromolecules. 4, 1466-1486 (2003).</li>
<li>Vert, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aliphatic+polyesters%3A+great+degradable+polymers+that+cannot+do+everything%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Aliphatic polyesters: great degradable polymers that cannot do everything.</a> Biomacromolecules. 6, 538-546 (2005).</li>
<li>Thillayedu Boullay, O., Marchal, E., Martin-Vaca, B., Cossío, F. P., Bourissou, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+activated+equivalent+of+lactide+toward+organocatalytic+ring-opening+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">An activated equivalent of lactide toward organocatalytic ring-opening polymerization.</a> J. Am. Chem. Soc. 128, 16442-16443 (2006).</li>
<li>Thillayedu Boullay, O., Bonduelle, C., Martin-Vaca, B., Bourissou, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functionalized+polyesters+from+organocatalyzed+ROP+of+gluOCA%2C+the+O-carboxyanhydride+derived+from+glutamic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Functionalized polyesters from organocatalyzed ROP of gluOCA, the O-carboxyanhydride derived from glutamic acid.</a> Chem. Commun. , 1786-1788 (2008).</li>
<li>Pounder, R. J., Fox, D. J., Barker, I. A., Bennison, M. J., Dove, A. P. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2011/py/c1py00254f">Ring-opening polymerization of an O-carboxyanhydride monomer derived from L-malic acid.</a> Polym. Chem. 2, 2204-2212 (2011).</li>
<li>Zhang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Facile+functionalization+of+polyesters+through+thiol-yne+chemistry+for+the+design+of+degradable%2C+cell-penetrating+and+gene+delivery+dual-functional+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Facile functionalization of polyesters through thiol-yne chemistry for the design of degradable, cell-penetrating and gene delivery dual-functional agents.</a> Biomacromolecules. 13, 3456-3462 (2012).</li>
<li>Lu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+water-soluble+poly%28%CE%B1-hydroxy+acids%29+from+living+ring-opening+polymerization+of+O-benzyl-l-serine+carboxyanhydrides%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Macro+Lett%22%5BJournal%5D)">Synthesis of water-soluble poly(α-hydroxy acids) from living ring-opening polymerization of O-benzyl-l-serine carboxyanhydrides.</a> ACS Macro Lett. 1, 441-444 (2012).</li>
<li>Chen, X., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/-/content/articlelanding/2014/py/c4py00930d">New bio-renewable polyester with rich side amino groups from L-lysine via controlled ring-opening polymerization.</a> Polym. Chem. 5, 6495-6502 (2014).</li>
<li>Wang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+ring-opening+polymerization+of+O-carboxyanhydrides+Using+a+%CE%B2-Diiminate+Zinc+Catalyst%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Controlled ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides Using a β-Diiminate Zinc Catalyst.</a> Angew. Chem. Int. Ed. , 13010-13014 (2016).</li>
<li>Feng, Q., Tong, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+photoredox+ring-opening+polymerization+of+O-carboxyanhydrides%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Controlled photoredox ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides.</a> J. Am. Chem. Soc. 139, 6177-6182 (2017).</li>
<li>Martin Vaca, B., Bourissou, D. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsmacrolett.5b00376">O-Carboxyanhydrides: useful tools for the preparation of Well-defined functionalized polyesters.</a> ACS Macro Lett. 4, 792-798 (2015).</li>
<li>Yin, Q., Yin, L., Wang, H., Cheng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+biomedical+applications+of+functional+poly%28alpha-hydroxy+acids%29+via+ring-opening+polymerization+of+O-carboxyanhydrides%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Synthesis and biomedical applications of functional poly(alpha-hydroxy acids) via ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides.</a> Acc. Chem. Res. 48, 1777-1787 (2015).</li>
<li>Xia, H., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pola.27241/abstract">N-heterocyclic carbenes as organocatalysts in controlled/living ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides derived from l-lactic acid and l-mandelic acid.</a> J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 52, 2306-2315 (2014).</li>
<li>Buchard, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+stereoregular+isotactic+poly%28mandelic+acid%29+through+organocatalytic+ring-opening+polymerization+of+a+cyclic+O-carboxyanhydride%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Preparation of stereoregular isotactic poly(mandelic acid) through organocatalytic ring-opening polymerization of a cyclic O-carboxyanhydride.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 53, 13858-13861 (2014).</li>
<li>Zhuang, X. -l, et al. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10118-010-1013-7">Polymerization of lactic O-carboxylic anhydride using organometallic catalysts.</a> Chin. J. Polym. Sci. 29, 197-202 (2010).</li>
<li>He, Z., Jiang, L., Chuan, Y., Li, H., Yuan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ring-opening+polymerization+of+L-lactic+acid+O-carboxyanhydrides+initiated+by+alkoxy+rare+earth+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">Ring-opening polymerization of L-lactic acid O-carboxyanhydrides initiated by alkoxy rare earth compounds.</a> Molecules. 18, 12768-12776 (2013).</li>
<li>Jia, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-pot+atom-efficient+synthesis+of+bio-renewable+polyesters+and+cyclic+carbonates+through+tandem+catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">One-pot atom-efficient synthesis of bio-renewable polyesters and cyclic carbonates through tandem catalysis.</a> Chem. Commun. 51, 8504-8507 (2015).</li>
<li>Tong, R., Cheng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drug-initiated%2C+controlled+ring-opening+polymerization+for+the+synthesis+of+polymer-drug+conjugates%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Drug-initiated, controlled ring-opening polymerization for the synthesis of polymer-drug conjugates.</a> Macromolecules. 45, 2225-2232 (2012).</li>
<li>Bonduelle, C., Martin-Vaca, B., Bourissou, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipase-catalyzed+ring-opening+polymerization+of+the+O-carboxylic+anhydride+derived+from+lactic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Lipase-catalyzed ring-opening polymerization of the O-carboxylic anhydride derived from lactic acid.</a> Biomacromolecules. 10, 3069-3073 (2009).</li>
<li>Yamamoto, T., Igarashi, K., Komiya, S., Yamamoto, A. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja00545a009">Preparation and properties of phosphine complexes of nickel-containing cyclic amides and esters [(PR3)nNiCH2CH(R1)COZ (Z = NR2, O)].</a> J. Am. Chem. Soc. 102, 7448-7456 (1980).</li>
<li>Deming, T. J. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja980313i">Amino acid derived nickelacycles: intermediates in nickel-mediated polypeptide synthesis.</a> J. Am. Chem. Soc. 120, 4240-4241 (1998).</li>
<li>Lee, D. -Y., Hartwig, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zinc+trimethylsilylamide+as+a+mild+ammonia+equivalent+and+base+for+the+amination+of+aryl+halides+and+triflates%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Lett%22%5BJournal%5D)">Zinc trimethylsilylamide as a mild ammonia equivalent and base for the amination of aryl halides and triflates.</a> Org. Lett. 7, 1169-1172 (2005).</li>
<li>Yin, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drug-initiated+ring-opening+polymerization+of+O-carboxyanhydrides+for+the+preparation+of+anticancer+drug-poly%28O-carboxyanhydride%29+nanoconjugates%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Drug-initiated ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides for the preparation of anticancer drug-poly(O-carboxyanhydride) nanoconjugates.</a> Biomacromolecules. 14, 920-929 (2013).</li>
</ol>

De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen. Een voorlopige patent (US Patent Application nr: 62/414,016) heeft ingediend met betrekking tot de resultaten gepresenteerd in dit document.

De kritieke stap in het protocol is de maximumtemperatuur reactie bij-15 ± 5 ° C. Alle oplossingen van katalysatoren en OCA monomeren moeten worden opgeslagen in een vriezer handschoenenkastje bij-35 ° C voordat de polymerisatie. De reactie flesjes moeten vooraf gekoeld in de koude val. Tijdens de reactie, omdat de LED-licht verdrijft de warmte, is het noodzakelijk om te controleren de reactie om de 15-20 minuten. Zodra de temperatuur wordt verhoogd van tot-10 ° C, vloeibare stikstof moet worden toegevoegd in de dewar af...

Poly (α-hydroxy zuur) (PAHA) is een belangrijke klasse van biologisch afbreekbaar en biocompatibel polymeren met toepassingen variërend van biomedische apparaten voor verpakkingsmateriaal. 1 , 2 hoewel PAHAs kan worden bereid rechtstreeks door polycondensatie van α-hydroxy zuren, het molecuulgewicht (MWs) van de resulterende PAHAs zijn over het algemeen laag. 3 ring-opening polymerisatie (ROP) van lactonen (b.v., lactide en glycolide) is een alternatieve synthetische benadering waarmee de betere controle op MWs en molecuulgewichtsverdeling (Đ) dan polycondensatie. Echter het gebrek aan zijketen functionaliteit in PAHAs en lactonen beperken de diversiteit van de fysische en chemische eigenschappen en hun toepassingen. 4 , 5 sinds 2006, 1,3-dioxolane-2,4-diones, zogenaamde O- carboxyanhydrides (OCAs), dat kan worden voorbereid met een rijke verscheidenheid aan zijketen functionaliteiten,6,7,8, 9 , 10 , 11 , 12 , 13 opgedoken als een alternatief klasse voor zeer actieve monomeren voor polyester polymerisatie. 14 , 15
Katalytische systemen voor de ROP van OCAs kunnen worden onderverdeeld in zijn,8,12,16,17 anorganische katalysatoren12,18,19 ,20,21 en biokatalysatoren. 22 in het algemeen de ROP van OCAs bevorderd door organocatalyst overgaat in een min of meer ongecontroleerde wijze, zoals epimerization (dat wil zeggen, gebrek aan stereoregularity) voor OCAs rekening houdend met elektron-intrekking groepen,8,17 onvoorspelbare MWs of langzame polymerisatie kinetiek. 13 om aan deze problemen, een actieve Zn-alkoxide complex werd ontwikkeld voor de ROP van OCAs. 12 well-controlled ROPs werden bereikt bij een lage graad van polymerisatie (DP) zonder epimerization. Echter kan niet, deze Zn-alkoxide katalysator efficiënt geproduceerd polymeren met een hoog beschermingsniveau van de polymerisatie (DP ≥ 300). 13
Onlangs hebben we een veelbelovende aanpak die sterk aanpassingsmogelijkheden en de efficiëntie van PAHA synthese (Figuur 1 verbetert) gemeld. 13 we samenvoegen photoredox Ni/Ir katalysatoren die OCA decarboxylering met zink alkoxide te bemiddelen ring-opening polymerisatie van OCAs bevorderen. Het gebruik van lage temperatuur (-15 ° C) en photoredox Ni/Ir katalyse versnelt synergetisch ring-opening en decarboxylatie van OCA voor propagatie terwijl het vermijden van ongewenste kant reacties, bijvoorbeeld de vorming van Ni-carbonyl. 23 , 24 de actieve Zn-alkoxide is op transmetalering met Ni complex gelegen aan keten eindpunt voor propagatie. 13
In dit protocol, voegen we vers bereid (bpy)Ni(COD) (bpy = 2, 2'-bipyridyl, COD = 1,5-cyclooctadieen), Zn(HMDS)2 (HMDS = hexamethyldisilazane),25 benzylalcohol (BnOH) en Ir [dF (CF3) ppy]2(dtbbpy) PF6 () Ir-1, dF (CF3) ppy = 2-(2,4-difluorophenyl) -5-(Trifluormethyl) pyridine, dtbbpy = 4, 4' - di -tert- butyl-2, 2'-bipyridine) in het monomeer l-1 oplossing26 in een doos van de handschoen met een koude val, in de aanwezigheid van een blauw LED-licht (400-500 nm) en een ventilator om temperatuur (Figuur 1) te houden. De temperatuur op-15 ° C ± 5 ° C gedurende de polymerisatie. De conversie van OCA wordt gecontroleerd door Fourier-transform infrarood spectroscopie. Het resulterende polymeer MWs en Đs wordt gekenmerkt door een gelpermeatiechromatografie (GPC). De homodecoupling 1H NMR onderzoek bepaalt of de verkregen polymeer isotactic of niet is. Zoals de meeste chemicaliën zijn zeer gevoelig voor vocht, is de gedetailleerde video protocol bedoeld om te helpen nieuwe beoefenaars die zijn gekoppeld aan de photoredox ROP van OCAs valkuilen te vermijden.

<table><tbody><tr><td>Ni(COD)2</td><td>Strem</td><td>28-0010</td><td>Opgeslagen in de handschoenenkast vriezer.</td></tr><tr><td>2,2&prime;-bipyridine</td><td>Strem</td><td>07-0290</td><td>Opgeslagen in de handschoenenkast vriezer.</td></tr><tr><td>Zn(HMDS)2</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Gesynthetiseerd volgens gerapporteerde procedures.25 Opgeslagen in de handschoenenkast vriezer.</td></tr><tr><td>Benzyl alcohol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>402834</td><td>Opgeslagen met 4&Aring; moleculaire zeef</td></tr><tr><td>Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6</td><td>Strem</td><td>77-0425</td><td>Opgeslagen in de handschoenenkast vriezer.</td></tr><tr><td>THF</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34865</td><td>Gedroogd door alumina kolommen en opgeslagen met 4&Aring; moleculaire zeef in de donkere fles in de handschoenenkast.</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>793175</td><td></td></tr><tr><td>GPC met een isocratische pomp</td><td>Agilent</td><td>Agilent 1260 serie</td><td></td></tr><tr><td>Dawn Heleos II Lichtverstrooier</td><td>Wyatt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optilab rEX differentiële brekingsindex detector</td><td>Wyatt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Size exclusion kolommen</td><td>Phenomenex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glas Scintillatie Vials - 7 ml</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FTIR spectrometer</td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Roerstaven</td><td>VWR</td><td>58948-091</td><td></td></tr><tr><td>Weegschaal</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Handschoenenkast</td><td>Mbraun</td><td>Labstar Pro</td><td></td></tr></tbody></table>

gecontroleerd photoredox ring-opening polymerisatie van o- carboxyanhydrides gemedieerd door ni/zn complexen

Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes

Hier beschrijven we een effectieve protocol dat photoredox Ni/Ir katalyse met het gebruik van een Zn-alkoxide voor efficiënte ring-opening polymerisatie, waardoor voor de synthese van isotactic poly (α-hydroxy zuren) combineert met verwachte molecuulgewicht (> 140 kDa) en smalle molecuulgewicht distributies (Mw/Mn < 1.1). De polymerisatie van deze ring-opening is bemiddeld door Ni en Zn complexen in aanwezigheid van een alcohol-initiator en een photoredox Ir katalysator, bestraald door een blauwe LED (400-500 nm). De polymerisatie gebeurt op een lage temperatuur (-15 ° C) om te voorkomen dat ongewenste kant reacties. De volledige monomeer consumptie kan worden bereikt binnen 4-8 uur, een polymeer dicht bij de verwachte molecuulgewicht voorzien van smalle molecuulgewichtsverdeling. Het resulteerde aantalgemiddeld molecuulgewicht toont een lineaire correlatie met de mate van polymerisatie tot 1000. De homodecoupling 1H NMR studie bevestigt dat het verkregen polymeer isotactic zonder epimerization. Deze polymerisatie gemeld hierin biedt een strategie voor de verwezenlijking van snelle, gecontroleerde O- carboxyanhydrides polymerisatie ter voorbereiding stereoregular poly (α-hydroxy zuren) en zijn voorzien van verschillende functionele groepen van de zijketen copolymeren.

De conversie van OCA wordt gecontroleerd door Fourier-transform infrarood spectroscopie, zoals weergegeven in Figuur 2. De piek op 1805 cm-1 is toegewezen als het stuk band anhydride in OCA; de piek op 1760 cm-1 komt overeen met de vorming van de ester-binding in het polymeer. Zodra de het monomeer piek bij 1805 cm-1 volledig verdwijnt, is de polymerisatie voltooid.
...

Een protocol voor de gecontroleerde photoredox ring-opening polymerisatie van O- carboxyanhydrides gemedieerd door Ni/Zn complexen wordt gepresenteerd.

Gecontroleerd Photoredox Ring-Opening polymerisatie van O- Carboxyanhydrides gemedieerd door Ni/Zn complexen

Here, we describe an effective protocol that combines photoredox Ni/Ir catalysis with the use of a Zn-alkoxide for efficient ring-opening polymerization, ...

Het algemene doel van dit experiment is om poly(alfa-hydroxyzuren) met hoge molecuulgewichten te synthetiseren met functionele zijketengroepjes op een gecontroleerde manier. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in het gebied van polyestersynthese over de gecontroleerde synthese van polyesters uit O-carboxyanhydriden. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat de polymerisatie zeer efficiënt is en de seriële chemie van de monomeer niet beïnvloedt.De procedure zal worden gedemonstreerd door Quanyou Feng, een postdoc uit mijn laboratorium. Om de procedure te beginnen, bereid oplossingen van bipy-nikkel(COD)zink bis(hmds)benzylalcohol en de iridiumkatalysator, in anhydrous THF. Bewaar de oplossingen op min 35 graden Celsius.Plaats vervolgens 72,2 milligram herkristalliseerd L1 in een scintillatieglas van zeven milliliter. Los de L1 op in 722 microliter anhydrous THF. Breng 200 microliter van de L1-oplossing over naar een ander scintillatieglas van 7 milliliter met de roerstaaf.Voeg 100 microliter anhydrous THF toe aan dit glas en dek het af. Plaats de verdunde L1-oplossing in de koude put, samen met een thermometer. Schakel het licht van de handschoenenkast uit voordat u verdergaat.Voeg ongeveer 500 milliliter ethanol toe aan de dewar voor de koude put. Voeg vervolgens vloeibare stikstof toe aan de dewar. Plaats de dewar op een roerplaat en jack en verhoog de dewar om de put te koelen.Wacht tot de koude put min 50 graden Celsius bereikt. Vervolgens, pak een paar veiligheidsbril die blauw licht blokkeert en plaats deze binnen handbereik. Open het flesje met gekoelde L1-oplossing.Haal de katalysatoroplossingen uit de vriezer. Voeg gedurende 30 seconden 16,4 microliter bipy-nikkel(COD)24,4 microliter zink bis(hmds)22,5 microliter benzylalcohol en 24,2 microliter van de iridiumkatalysatoroplossing toe aan het glas. Sluit het glas af wanneer u klaar bent.Trek de blauwlichtblokkerende veiligheidsbril op. Schakel vervolgens een blauwe LED-lamp van 34 watt en een kleine koelventilator in. Richt het licht op het glas.Start de roermotor. Bedek het licht, de koelventilator en de koude put met aluminiumfolie. Bewaak de reactietemperatuur en voeg elke 15 tot 20 minuten vloeibare stikstof toe om de reactie op ongeveer min 15 graden Celsius te houden.Het kritieke deel van deze procedure is om de reactietemperatuur rond min 15 graden te houden. Als de temperatuur hoger is dan min 10 graden, moet vloeibare stikstof aan de dewar worden toegevoegd. Bewaak de monomeerconversie met FDIR-spectroscopie.Zodra de gewenste mate van polymerisatie is bereikt, droog en was het polymeer met één milliliter di-ethylether, bevattende één procent azijnzuur, en één milliliter methanol. De polymerisatie van fenyl O-carboxyanhydride werd bewaakt door FDIR. De piek, op ongeveer 1805 reciprocale centimeters, kwam overeen met de anhydridebindingsrek van L1. Terwijl de reactie vorderde, gaf de ontwikkelende piek bij 1760 reciprocale centimeters de vorming van de esterbindingen in het polymeer aan.De polymerisatie was voltooid toen de piek van 1805 volledig was verdwenen. Gelpermeatiechromatografie werd gebruikt om de molecuulgewichten en dispersiteit van een reeks L1-polymeren met toenemende monomeervoerverhoudingen te bepalen. Het gemiddelde molecuulgewicht nam lineair toe met de initiële monomeer-katalysatorverhoudingen.De dispersiteitswaarden waren allemaal onder de 1,1. Protonen-NMR-spectroscopie werd gebruikt om de stereochemie van het polymeer te evalueren. Een homodecouplingstudie toonde een enkele piek in het alfamethinegebied, wat aangeeft dat het polymeer isotactisch was en daarom geen epimerisatie had plaatsgevonden.Visuele demonstratie van deze methode is cruciaal, omdat fotoredoxpolymerisatie bij lage temperatuur moeilijk te leren is zonder deze. Zowel de juiste reactieopstelling als temperatuurcontrole zijn cruciaal voor gecontroleerde polymerisatie. Wanneer het is beheerst, kan deze techniek binnen vier tot zes uur worden uitgevoerd als het op de juiste manier wordt uitgevoerd.Vergeet niet om veiligheidsbril te dragen tijdens het uitvoeren van deze procedure. Na het bekijken van deze video, zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u fotoredox ring-opening polymerisatie uitvoert.

controlled-photoredox-ring-opening-polymerization-o-carboxyanhydrides

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Een protocol voor de high-throughput analyse van polymerisatiekatalysator, ketenoverdracht polymerisaties, polyethyleen karakterisering en reactie kinetische analyse wordt gepresenteerd.

Etheenpolymerisaties gebruik van parallelle drukreactoren en een kinetische analyse Chain Transfer Polymerisatie

Er wordt een methode beschreven voor de atoomorganische radicalenpolymerisatie van gefunctionaliseerde vinylmonomeren met behulp van peryleen als zichtbaar-lichtfotocatalyst.

Atoomoverdrachtsradicaalpolymerisatie van gefunctionaliseerde vinylmonomeren behulp Perylene als zichtbaar licht Photocatalyst

Dit artikel beschrijft een proces voor het produceren van zelfgeassembleerde polymere nanodeeltjes met behulp van zichtbare licht gemedieerde dispersiepolymerisatie. Het gebruik van zichtbaar licht met lage energie om de polymerisatie te controleren, maakt de reproduceerbare vorming van zelfgeassembleerde worm-achtige micelles mogelijk bij een hoog vast stofgehalte.

Facile Synthese van Worm-micellen door het zichtbare licht Mediated Dispersion polymerisatie onder toepassing van Photoredox Catalyst

Door UV-bestraling van een 2-isopropylthioxanthone/imidazolium tetraphenylborate zout systeem beschrijven we een protocol voor photogenerate N-heterocyclische carbenen (NHCs). Methoden voor het karakteriseren van de photoreleased NHC en verhelderen van de fotochemische mechanisme worden voorgesteld. De protocollen voor ring-opening Metathese photopolymerization in oplossing en miniemulsion illustreren het potentieel van deze 2-componenten NHC photogenerating systeem.

Photogeneration van N-heterocyclische carbenen: toepassing in licht Ring-Opening Metathese polymerisatie

Gedetailleerde en algemene protocollen worden gepresenteerd voor de synthese van [(DPEPhos) (BCP) Cu] PF6, een algemene koper-gebaseerde fotoredox katalysator, en voor het gebruik ervan in de synthetische chemie voor de directe Arylation van C-H obligaties in (hetero) Arenes en radicale cyclisatie van organische Halonen.

[(DPEPhos) (BCP) Cu] PF6: een algemene en in grote lijnen toepasbare koper-gebaseerde fotoredox katalysator

Hier beschrijven we protocollen voor de bereiding van trans-cyclobutaan gesmolten cyclooctenen (tCBCO), hun polymerisatie om depolymeriseerbare olefinische polymeren te bereiden en de depolymerisatie van deze polymeren onder milde omstandigheden.  Daarnaast worden protocollen beschreven voor de voorbereiding van depolymeriseerbare netwerken en compressiegieten van stijve lineaire kunststoffen op basis van dit systeem.

Depolymeriseerbare olefinische polymeren op basis van gesmolten cycloocteenmonomeren

Biofysische en biochemische studies van interacties tussen membraan-ingebed eiwitdomeinen geconfronteerd met vele technische uitdagingen, waarvan de eerste is het verkrijgen van passende studiemateriaal. Dit artikel beschrijft een protocol voor het produceren en zuiveren van disulfide-gestabiliseerde transmembraan peptide complexen die geschikt zijn voor structurele analyse door oplossing kernspinresonantie (NMR) en andere analytische toepassingen.

Productie van Disulfide gestabiliseerde Transmembrane peptidecomplexen voor structurele studies

Werkwijze voor de synthese van lucht-gevoelige titaan en vanadium antikankermiddelen wordt beschreven, samen met de evaluatie van hun cytotoxische activiteit voor humane kankercellijn de MTT assay.

Anticancer Metal Complexen: Synthese en cytotoxiciteit Evaluatie door de MTT-test

Een efficiënte, driedelige synthese van RAFT-gebaseerde fluorescerende glycopolymeren, bestaande uit glycomonomeervoorbereiding, copolymerisatie en post-modificatie, wordt gedemonstreerd. Dit protocol kan worden gebruikt om RAFT-gebaseerde statistische glycopolymeren met gewenste structuren te bereiden.

Facile en efficiënte voorbereiding van Tri-component Fluorescent Glycopolymers via-VLOT gecontroleerde polymerisatie

De belangrijkste stappen van levende anionische polymerisatie van fenylglycidylether (PheGE) met methoxy-polyethyleenglycol (MPEG- -PPheGE b) worden beschreven. Het verkregen blokcopolymeer micellen (BCMS) werden beladen met doxorubicine 14% (gew%) en aanhoudende afgifte van geneesmiddel gedurende 4 dagen onder fysiologisch relevante omstandigheden werd verkregen.

Anionische polymerisatie van een amfifiele copolymeer voor de bereiding van blokcopolymeer micellen gestabiliseerd door π-π stapelen interacties

Leer gecontroleerde fotoredox ring-openingspolymerisatie van O-carboxyanhydriden met Ni/Zn-complexen. Deze methode synthetiseert hoogmoleculaire poly(alfa-hydroxyzuren) efficiënt zonder de stereochemie van het monomeer te beïnvloeden.

Gecontroleerd Photoredox Ring-Opening polymerisatie van O- Carboxyanhydrides gemedieerd door Ni/Zn complexen

Meer video's verkennen