Name: Kontrolowana polimeryzacja O-karboksyjanowodników z otwarciem pierścienia fotoredoks za pośrednictwem kompleksów Ni/Zn (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-21T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 48 s
Description: Poznaj kontrolowaną fotoredoksową polimeryzację O-karboksyjanowodników z użyciem kompleksów Ni/Zn. Ta metoda umożliwia efektywną syntezę polialfa-hydroksykwasów o wysokiej masie cząsteczkowej.

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

Ta praca została wsparta przez fundusze start-upów z Virginia Polytechnic Institute i State University. Q.F. dziękuje za wsparcie od National Natural Science Foundation of China (21504047), Natural Science Foundation of Jiangsu (BK20150834), Nanjing University of Posts oraz Telecommunications Scientific Foundation NUPTSF (NY214179).

Uwaga: Proszę zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznych (MSDS) przed użyciem. Wiele substancji chemicznych stosowanych w syntezie jest silnie toksycznych i rakotwórczych. Podczas przeprowadzania reakcji należy stosować wszystkie odpowiednie praktyki bezpieczeństwa, w tym stosowanie technicznych środków kontroli (dygestorium i komora podręczna) oraz środków ochrony osobistej (okulary ochronne, rękawice, fartuch laboratoryjny, długie spodnie, buty z zakrytymi palcami, okulary ochronne blokujące niebieskie światło). Poniższe procedury obejmują standardowe techniki obsługi bez użycia powietrza w komorze rękawicowej. Wszystkie roztwory są przenoszone za pomocą pipety.
1. Przygotowanie katalizatora i inicjatora
UWAGA: Cały proces odbywa się w komorze rękawicowej z zimną wymrażarką. Wszystkie chemikalia są suszone lub oczyszczane przed umieszczeniem w pudełku. 13 Wszystkie fiolki i szklane naczynia są suszone i podgrzewane w piekarniku przed włożeniem do pudełka.
<ol>
	<li>Przygotowanie roztworu (bpy)Ni(ChZT) 
	UWAGA: (bpy)Ni(ChZT) powinien być świeżo przygotowany in situ. Lek należy przechowywać w zamrażarce w schowku na rękawiczki (-35 °C) i zużyć w ciągu jednego tygodnia. Wszystkie inne katalizatory i roztwory inicjujące można przechowywać w zamrażarce w schowku rękawicowym przez 1 miesiąc.
	<ol>
		<li>Zważyć Ni(ChZT)2 (3,5 mg, 12,7 μmol, 1,0 eq) do fiolki scyntylacyjnej o pojemności 7 ml.</li>
		<li>Odważyć 2,2′-bipirydynę (5,9 mg, 37,8 μmol) do 7-mililitrowej fiolki scyntylacyjnej.</li>
		<li>Rozpuścić 2,2′-bipirydynę w 1 ml bezwodnego tetrahydrofuranu (THF).</li>
		<li>Dodać otrzymany roztwór 2,2′-bipirydyny (337 μl) do fiolki zawierającej Ni(ChZT)2.</li>
		<li>Rozcieńczyć mieszaninę w 1 ml bezwodnego THF.</li>
		<li>Zakryć fiolkę i umieścić mieszaninę reakcyjną w temperaturze pokojowej na 2 godziny 
		UWAGA: Ni(ChZT)2 nie jest rozpuszczalny w THF, podczas gdy (bpy)Ni(ChZT) jest rozpuszczalny w THF. Po 2 godzinach w fioletowym roztworze nie powinno być żadnych opadów.</li>
		<li>Przechowuj (bpy)Ni(ChZT) w zamrażarce -35 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie roztworu Zn(HMDS)2
	<ol>
		<li>Dodać Zn(HMDS)2 (3,3 mg, 4 μl, 8,5 μmol) do 7 ml fiolki scyntylacyjnej.</li>
		<li>Rozpuścić Zn(HMDS)2 w 1 ml bezwodnego THF.</li>
		<li>Roztwór Zn(HMDS)2 przechowywać w zamrażarce o temperaturze -35 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie roztworu BnOH
	<ol>
		<li>Dodać BnOH (4,0 mg, 4 μl, 37,0 μmol) do 7 ml fiolki scyntylacyjnej.</li>
		<li>Rozpuścić BnOH w 4 ml bezwodnego THF.</li>
		<li>Roztwór BnOH należy przechowywać w zamrażarce o temperaturze -35 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie roztworu Ir-1
	<ol>
		<li>Wyłącz oświetlenie schowka na rękawiczki. 
		Uwaga: Konieczne jest wyłączenie oświetlenia komory rękawicowej, aby uniknąć dezaktywacji Ir-1 przed polimeryzacją.</li>
		<li>Dodać Ir-1 (2,9 mg, 2,6 μmol) do 7 ml fiolki scyntylacyjnej.</li>
		<li>Rozpuścić Ir-1 w 3 ml bezwodnego THF.</li>
		<li>Roztwór Ir-1 należy przechowywać w zamrażarce w temperaturze -35 °C.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Fotoredoksyjna polimeryzacja l-1 z otwarciem pierścienia
UWAGA: Cały proces odbywa się w komorze rękawicowej z zimną wymrażarką. Wszystkie monomery OCA są rekrystalizowane w schowku rękawicowym przed użyciem. 13 Tutaj podajemy przykład polimeryzacji przy DP=500 ([l -1]/[(bpy)Ni(COD)]/[Zn(HMDS)2]/[BnOH]/[Ir-1] = 500/1/1/1/0.1). Polimery o różnych DP można również wytworzyć, odpowiednio dostosowując masę monomeru.
<ol>
	<li>Przygotowanie roztworu l-1 do polimeryzacji
	<ol>
		<li>Dodać l-1 (72,2 mg, 375,7 μmol) do 7-mililitrowej fiolki scyntylacyjnej.</li>
		<li>Rozpuścić l-1 w 722 μl bezwodnego THF.</li>
		<li>Dodać 200 μl roztworu l-1 do innej 7-mililitrowej fiolki scyntylacyjnej wyposażonej w mieszadło.</li>
		<li>Dodać 100 μl bezwodnego THF do 7 ml fiolki scyntylacyjnej.</li>
		<li>Zakręć fiolkę i umieść roztwór l-1 w wymrażarce.</li>
		<li>Wyłącz oświetlenie schowka na rękawiczki. 
		Uwaga: Konieczne jest wyłączenie oświetlenia komory rękawicowej, aby uniknąć dezaktywacji Ir-1 przed polimeryzacją.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Chłodzenie wymrażarki
	<ol>
		<li>Wewnątrz pudełka włóż termometr do zimnej wymrażarki.</li>
		<li>Na zewnątrz pudełka dodać ok. 500 ml etanolu do kolby Dewara.</li>
		<li>Dodać ciekły azot do kolby Dewara.</li>
		<li>Załadować kolbę dewara KGW do wymrażarki.</li>
		<li>Schłodzić wymrażarkę do temperatury -50 °C.</li>
		<li>Umieść płytkę mieszającą pod wymrażarką (patrz Rysunek 1).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przeprowadzić polimeryzację z otwarciem pierścienia fotoredoks 
	UWAGA: Przed rozpoczęciem polimeryzacji umieść w zasięgu okulary ochronne blokujące niebieskie światło. Wszystkie roztwory układu katalitycznego są natychmiast wyjmowane z zamrażarki i kolejno dodawane do 7-mililitrowej fiolki scyntylacyjnej zawierającej 20 mg l-1 bez przerwy lub przerwy przez 30 sekund.
	<ol>
		<li>Dodać roztwór (bpy)Ni(ChZT) (16,4 μl, 0,208 μmol) do 7-ml fiolki scyntylacyjnej zawierającej l-1 (przygotowanej w 2.1).</li>
		<li>Dodać roztwór Zn(HMDS)2 (24,4 μl, 0,208 μmol) do fiolki.</li>
		<li>Dodać roztwór BnOH (22,5 μl, 0,208 μmol) do fiolki.</li>
		<li>Dodać roztwór Ir-1 (24,2 μl, 0,0208 μmol) do fiolki i zakręcić fiolkę.</li>
		<li>Nosić okulary ochronne blokujące niebieskie światło LED. 
		Uwaga: Ponieważ używane jest niebieskie światło LED o stosunkowo dużym natężeniu, podczas całego procesu należy nosić okulary ochronne.</li>
		<li>Włącz niebieskie światło LED (34 W) i wentylator, aby rozproszyć ciepło wytwarzane przez światło LED. Skierować światło w stronę fiolki w wymrażarce. (<silna klasa="xfig">Rysunek 1)</li>
		<li>Włącz mieszadło.</li>
		<li>Przykryj wymrażarkę folią aluminiową.</li>
		<li>Utrzymuj temperaturę reakcji na poziomie -15 ± 5 °C i dodawaj ciekły azot co 15-20 minut. 
		UWAGA: Utrzymanie temperatury reakcji jest ważne dla polimeryzacji i kontroli MW.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Monitoruj konwersję monomeru za pomocą widm podczerwieni z transformacją Fouriera
UWAGA: Widma podczerwone z transformacją Fouriera (FTIR) są rejestrowane na spektrometrze FT-IR wyposażonym w diamentowy ATR i akcesorium do próbkowania transmisyjnego.
<ol>
	<li>W określonych punktach czasowych dodać małą porcję roztworu polimeru (20 μl) do 7 ml fiolki scyntylacyjnej i zakryć.</li>
	<li>Wyjąć fiolkę ze schowka na rękawiczki.</li>
	<li>Natychmiast upuścić roztwór (3 μl) na próbnik diamentowy FTIR-ATR. Roztwór tworzy film w ciągu 10 sekund do pomiaru widma.</li>
	<li>Zmierz widmo FTIR próbki. 
	UWAGA: Konwersja monomeru została określona przez stosunek intensywności między 1760 cm-1 a 1805s cm-1: conversion% = I1760/(I 1760 + I1805) (Reprezentatywne wyniki w <silna klasa="xfig">Rysunek 2). Generalnie polimeryzacja trwa około 1-8 godzin dla DP w zakresie od 200 do 1000 (szczegółowa kinetyka jest omówiona w odnośniku 13).</li>
</ol>
4. Pomiar masy cząsteczkowej polimeru metodą chromatografii żelowo-permeacyjnej
UWAGA: Eksperymenty z chromatografią żelowo-permeacyjną (GPC) są przeprowadzane na systemie wyposażonym w pompę izokratyczną z odgazowywaczem, detektor wielokątowego rozpraszania światła laserowego (MALS) (laser GaAs 30 mW przy λ = 690 nm) oraz detektor różnicowego indeksu refrakcji (DRI) ze źródłem światła 690 nm. Separacje przeprowadza się za pomocą szeregowo połączonych kolumn wykluczających rozmiar (100 A, 500 A, 103 A i 10kolumn 4 A, 5 μm, 300 × 4,6 mm) w temperaturze 35 °C przy użyciu THF jako fazy ruchomej przy natężeniu przepływu 0,35 ml/min. Masę cząsteczkową polimeru (MW) i rozkład masy cząsteczkowej (Ð) określa się za pomocą dopasowania modelu Zimm na podstawie danych MALS-DRI. Obecność kompleksu metali w polimerze nie ma wpływu na wyniki pomiarów GPC.
<ol>
	<li>Wyjąć niewielką porcję roztworu polimeru (50 μl) ze schowka na rękawiczki.</li>
	<li>Dodać 100 μl THF do fiolki.</li>
	<li>Wstrzyknąć próbkę do próbnika GPC.</li>
	<li>Przeanalizuj wynik po zakończeniu uruchamiania GPC. 
	UWAGA: Polimer powinien być monodyspersyjny z wąskim Đ (Reprezentatywne wyniki w <silna klasa="xfig">Rysunek 3). Polimer (20 mg) można suszyć i przemywać za pomocą 1 ml eteru dietylowego zawierającego 1% HOAc i 1 ml metanolu, który może usunąć 87% kompleksów Ni i 50% kompleksów Zn, oznaczonych metodą spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS).</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>

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów finansowych. Tymczasowy patent (U.S. Patent Application No: 62/414,016) został złożony w odniesieniu do wyników przedstawionych w tym artykule.

Krytycznym etapem w ramach protokołu jest utrzymanie temperatury reakcji na poziomie -15 ± 5 °C. Wszystkie roztwory katalizatorów i monomery OCA muszą być przechowywane w zamrażarce w temperaturze -35 °C przed polimeryzacją. Fiolki reakcyjne muszą być wstępnie schłodzone w wymrażarce. Podczas reakcji, ponieważ światło LED rozprasza ciepło, konieczne jest monitorowanie reakcji co 15 - 20 minut. Po podniesieniu temperatury do -10 °C należy dodać ciekły azot do dewara, aby schłodzić pułapkę. Przyczyną niskiej temperatury je...

Poli(α-hydroksykwas) (PAHA) to ważna klasa biodegradowalnych i biokompatybilnych polimerów o zastosowaniach od urządzeń biomedycznych po materiały opakowaniowe. 1,2 Chociaż WWA mogą być wytwarzane bezpośrednio przez polikondensację α-hydroksykwasów, masy cząsteczkowe (MW) powstałych WWA są na ogół niskie. 3 Polimeryzacja z otwarciem pierścienia (ROP) laktonów (np. laktydu i glikolidu) jest alternatywnym podejściem do syntezy, które zapewnia lepszą kontrolę nad MW i rozkładem masy cząsteczkowej (Đ) niż polikondensacja. Jednak brak funkcjonalności łańcucha bocznego w WWA i laktonach ogranicza różnorodność właściwości fizycznych i chemicznych oraz ich zastosowań. 4,5 Od 2006 roku 1,3-dioksolan-2,4-diony, tak zwane O-karboksyjanowodorki (OCA), które mogą być przygotowywane z bogatą gamą funkcji łańcucha bocznego,6,7,8,9,10,11,12,13 pojawiły się jako alternatywna klasa wysoce aktywnych monomerów do polimeryzacji poliestrowej. 14,15
Systemy katalityczne dla ROP OCA można podzielić na organokatalizatory,8,12,16,17 katalizatory metaloorganiczne12,18,19,20,21 i biokatalizatory. 22 Generalnie, ROP OCA promowanych przez organokatalizator przebiega w mniej lub bardziej niekontrolowany sposób, jak epimeryzacja (tj. brak stereoregularności) dla OCA zawierających grupy wycofujące elektrony,8,17 nieprzewidywalne MW lub powolna kinetyka polimeryzacji. 13 Aby rozwiązać te problemy, opracowano aktywny kompleks Zn-alkoxide dla ROP OCA. 12 Dobrze kontrolowane ROP zostały osiągnięte przy niskim stopniu polimeryzacji (DP) bez epimeryzacji. Jednak ten katalizator Zn-alkoxide nie jest w stanie wydajnie wytwarzać polimerów o wysokim stopniu polimeryzacji (DP ≥ 300). 13
Niedawno opisaliśmy obiecujące podejście, które znacznie poprawia możliwości personalizacji i wydajność syntezy PAHA (Rysunek 1). 13 Łączymy fotoredoks katalizatory Ni/Ir, które promują dekarboksylację OCA, z alkoholiankiem, aby pośredniczyć w polimeryzacji OCA z otwarciem pierścienia. Zastosowanie katalizy niskotemperaturowej (-15 °C) i fotoredoks Ni/Ir synergistycznie przyspiesza otwieranie pierścieni i dekarboksylację OCA do propagacji łańcuchów, unikając jednocześnie niepożądanych reakcji ubocznych, np. tworzenia się Ni-karbonylu. 23,24 Po transmetalizacji kompleksem Ni, aktywny alkoxide Zn znajduje się na końcu łańcucha w celu propagacji łańcucha. 13
W tym protokole dodajemy świeżo przygotowany (bpy)Ni(COD) (bpy = 2,2'-bipirydyl, ChZT = 1,5-cyklooktadylen), Zn(HMDS)2 (HMDS = heksametylodilazan),<klasa sup="xref">25 alkohol benzylowy (BnOH) i Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6 (Ir-1, dF(CF3)ppy = 2-(2,4-difluorofenylo)-5-(trifluorometylo)pirydyna, dtbbpy = 4,4'-di-tert-butyl-2,2'-bipirydyna) do monomeru l- 1 rozwiązanie26 w schowku na rękawiczki z wymrażarką, w obecności niebieskiego światła LED (400-500 nm) i wentylatora do utrzymywania temperatury (<silna klasa="xfig">Rysunek 1). Podczas polimeryzacji temperatura jest utrzymywana na poziomie -15 °C ± 5 °C. Konwersja OCA jest monitorowana za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera. Otrzymany polimer MW i Đs charakteryzuje się chromatografią żelowo-permeacyjną (GPC). Badanie homodecoupling 1H NMR określa, czy otrzymany polimer jest izotaktyczny, czy nie. Ponieważ większość substancji chemicznych jest bardzo wrażliwa na wilgoć, szczegółowy protokół wideo ma na celu pomóc nowym praktykom uniknąć pułapek związanych z fotoredoks ROP OCA.

<table><tbody><tr><td>Ni(COD)2</td><td>Strem</td><td>28-0010</td><td>Przechowywany w zamrażarce w schowku na rękawiczki.</td></tr><tr><td>2,2&prime;-bipirydyna</td><td>Strem</td><td>07-0290</td><td>Przechowywany w zamrażarce w schowku na rękawiczki.</td></tr><tr><td>Zn(HMDS)2</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Zsyntetyzowane zgodnie z raportowanymi procedurami.25 Przechowywane w zamrażarce w schowku na rękawiczki.</td></tr><tr><td>Alkohol benzylowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>402834</td><td>Przechowywany z 4&Aring; sitem molekularnym</td></tr><tr><td>Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6</td><td>Strem</td><td>77-0425</td><td>Przechowywany w zamrażarce w komorze rękawicowej.</td></tr><tr><td>THF</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34865</td><td>Suszony przez kolumny z tlenku glinu i przechowywany z sitem molekularnym 4&Aring; w ciemnej butelce w schowku na rękawiczki.</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>793175</td><td></td></tr><tr><td>GPC z pompą izokratyczną</td><td>Agilent</td><td>Agilent 1260 series</td><td></td></tr><tr><td>Dawn Heleos II Rozpraszacz światła</td><td>Wyatt</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optilab rEX Różnicowy detektor indeksu refrakcji</td><td></td> Kolumny wykluczające rozmiar Wyatta <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Phenomenex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Szklane fiolki scyntylacyjne - 7 ml</td>Spektrometr FTIR <td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Agilent</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mieszadła</td><td>VWR</td><td>58948-091</td><td></td></tr><tr><td>Schowek na rękawiczki</td><td></td> balansowe <td></td> Mbraun Labstar Pro <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

kontrolowana polimeryzacja o-karboksyjanowodników z otwarciem pierścienia fotoredoks za pośrednictwem kompleksów ni/zn

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

Tutaj opisujemy skuteczny protokół, który łączy fotoredoksyjną katalizę Ni/Ir z użyciem Zn-alkoxide do efektywnej polimeryzacji z otwarciem pierścienia, pozwalając na syntezę izotaktycznych poli(α-hydroksykwasów) o oczekiwanej masie cząsteczkowej (>140 kDa) i wąskim rozkładzie masy cząsteczkowej (>Mw/Mn < 1.1). W tej polimeryzacji z otwarciem pierścienia pośredniczą kompleksy Ni i Zn w obecności inicjatora alkoholowego i katalizatora fotoredoks IR, naświetlanego niebieską diodą LED (400 - 500 nm). Polimeryzacja odbywa się w niskiej temperaturze (-15 °C), aby uniknąć niepożądanych reakcji ubocznych. Całkowite zużycie monomeru można osiągnąć w ciągu 4 - 8 godzin, zapewniając polimer o masie cząsteczkowej zbliżonej do oczekiwanej przy wąskim rozkładzie masy cząsteczkowej. Uzyskana liczbowo-średnia masa cząsteczkowa wykazuje liniową korelację ze stopniem polimeryzacji do 1000. Badanie homodecoupling 1H NMR potwierdza, że otrzymany polimer jest izotaktyczny bez epimeryzacji. Ta polimeryzacja opisana w niniejszym dokumencie oferuje strategię osiągania szybkiej, kontrolowanej polimeryzacji O-karboksyjanowodników w celu przygotowania stereoregularnych poli(α-hydroksykwasów) i jego kopolimerów zawierających różne funkcjonalne grupy łańcuchów bocznych.

Konwersję OCA monitoruje się za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera, jak pokazano na Rysunku 2. Pik przy 1805 cm-1 przypisano drganiom rozciągającym wiązania anhydrydowego w OCA; pik przy 1760 cm-1 odpowiada powstaniu wiązania estrowego w polimerze. Polimeryzacja kończy się w momencie całkowitego zaniku piku monomeru przy 1805 cm-1.
Masę cząs...

Przedstawiono protokół kontrolowanej polimeryzacji O-karboksyjanowodników z otwartym pierścieniem fotoredoks, w której pośredniczą kompleksy Ni/Zn.

Kontrolowana polimeryzacja O-karboksyjanowodników z otwarciem pierścienia fotoredoks za pośrednictwem kompleksów Ni/Zn

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

Ogólnym celem tego eksperymentu jest synteza poli(alfa-hydroksykwasów) o dużej masie cząsteczkowej z grupami funkcyjnymi łańcucha bocznego w kontrolowany sposób. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie syntezy poliestru dotyczące kontrolowanej syntezy poliestrów z O-karboksyjanowodników. Główną zaletą tej techniki jest to, że polimeryzacja jest wysoce wydajna i nie wpływa na szeregową chemię monomeru.Procedurę zademonstruje Quanyou Feng, doktor habilitowany z mojego laboratorium. Aby rozpocząć procedurę, przygotuj roztwory alkoholu bis(hmds)benzylowego bipy-niklowo-niklowego (ChZT) oraz katalizatora irydowego, bezwodnego THF. Przechowywać roztwory w temperaturze minus 35 stopni Celsjusza.Następnie umieść 72,2 miligrama rekrystalizowanego L1 w siedmiomililitrowej fiolce scyntylacyjnej. Rozpuść L1 w 722 mikrolitrach bezwodnego THF. Przenieść 200 mikrolitrów roztworu L1 do innej 7-mililitrowej fiolki scyntylacyjnej za pomocą mieszadła.Dodać 100 mikrolitrów bezwodnego THF do tej fiolki i zakręcić fiolkę. Umieść rozcieńczony roztwór L1 w zimnej studzience wraz z termometrem. Przed kontynuowaniem wyłącz oświetlenie schowka na rękawiczki.Dodaj około 500 mililitrów etanolu do dewara na zimną studnię. Następnie dodaj ciekły azot do dewara. Umieść dewara na talerzu mieszającym i podnośniku, a następnie podnieś dewara, aby schłodzić studnię.Poczekaj, aż zimno dobrze osiągnie minus 50 stopni Celsjusza. Następnie zaopatrz się w parę okularów ochronnych, które blokują niebieskie światło i umieść je w łatwo dostępnym miejscu. Otwórz fiolkę ze schłodzonym roztworem L1.Wyjmij roztwory katalizatora z zamrażarki. W ciągu 30 sekund dodaj do fiolki 16,4 mikrolitra bipy-niklu (ChZT), 24,4 mikrolitra bis(hmds)22,5 mikrolitra alkoholu benzylowego i 24,2 mikrolitra roztworu katalizatora irydowego. Po zakończeniu zakręć fiolkę.Załóż niebieskie okulary ochronne blokujące światło. Następnie włącz niebieskie światło LED o mocy 34 W i mały wentylator chłodzący. Skierować światło w stronę fiolki.Uruchom silnik mieszający. Przykryj światło, wentylator chłodzący i zimną studnię folią aluminiową. Monitoruj temperaturę reakcji i dodawaj ciekły azot co 15 do 20 minut, aby utrzymać reakcję na poziomie około minus 15 stopni Celsjusza.Krytyczną częścią tej procedury jest utrzymanie temperatury reakcji około minus 15 stopni. Jeśli temperatura jest wyższa niż minus 10 stopni, do dewara należy dodać ciekły azot. Monitoruj konwersję monomeru za pomocą spektroskopii FDIR.Po osiągnięciu pożądanego stopnia polimeryzacji wysuszyć i umyć polimer jednym mililitrem eteru dietylowego, zawierającym jeden procent kwasu octowego i jednym mililitrem metanolu. Polimeryzacja O-karboksyjanowodnika fenylowego była monitorowana za pomocą FDIR. Szczyt, wynoszący około 1805 odwrotnych centymetrów, odpowiadał rozciągnięciu wiązania bezwodnika L1.As postępem reakcji, rozwijający się szczyt na 1760 odwrotnych centymetrach wskazywał na tworzenie się wiązań estrowych w polimerze.Polimeryzacja została zakończona, gdy szczyt z 1805 roku całkowicie zniknął. Chromatografię żelową wykorzystano do określenia masy cząsteczkowej i dyspersyjności szeregu polimerów L1 o rosnących proporcjach zasilania monomerami. Średnia liczbowa masa cząsteczkowa wzrastała liniowo wraz z początkowymi proporcjami katalizatora monomeru.Wszystkie wartości dyspersji były poniżej 1,1. Do oceny stereochemii polimerów wykorzystano spektroskopię protonowej NMR. Badanie homorozsprzęgania wykazało pojedynczy pik w regionie alfa metyny, co wskazuje, że polimer był izotaktyczny, a zatem nie doszło do epimeryzacji.Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ bez niej trudno jest nauczyć się polimeryzacji fotoredoks w niskiej temperaturze. Właściwa konfiguracja reakcji i kontrola temperatury mają kluczowe znaczenie dla kontrolowanej polimeryzacji. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu czterech do sześciu godzin, jeśli jest wykonywana prawidłowo.Pamiętaj, aby nosić okulary ochronne podczas wykonywania tej procedury. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przeprowadzić polimeryzację z otwarciem pierścienia fotoredoks.

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Przedstawiono protokół wysokoprzepustowej analizy katalizatora polimeryzacji, polimeryzacji z przeniesieniem łańcuchowym, charakterystyki polietylenu i analizy kinetycznej reakcji.

Polimeryzacja etylenu z wykorzystaniem równoległych reaktorów ciśnieniowych i analiza kinetyczna polimeryzacji z przeniesieniem łańcuchowym

Opisano metodę polimeryzacji rodnikowej funkcjonalizowanych monomerów winylu z przeniesieniem atomu przy użyciu perylenu jako fotokatalizatora światła widzialnego.

Polimeryzacja rodnikowa z przeniesieniem atomu funkcjonalizowanych monomerów winylowych przy użyciu perylenu jako fotokatalizatora światła widzialnego

Ten artykuł opisuje proces wytwarzania polimerowych, samoorganizujących się nanocząstek za pomocą polimeryzacji dyspersyjnej za pośrednictwem światła widzialnego. Wykorzystanie niskoenergetycznego światła widzialnego do kontrolowania polimeryzacji pozwala na powtarzalne tworzenie samoorganizujących się miceli przypominających robaki przy wysokiej zawartości części stałych.

Łatwa synteza robakopodobnych miceli za pomocą polimeryzacji dyspersyjnej za pośrednictwem światła widzialnego przy użyciu katalizatora fotoredoks

Opisujemy protokół fotogeneracji N-heterocyklicznych karbenów (NHC) za pomocą promieniowania UV systemu soli 2-izopropylotioksantonu/imidazolu tetrafenyloboranu. Zaproponowano metody charakterystyki uwolnionej przez zdjęcie NHC i wyjaśnienia mechanizmu fotochemicznego. Protokoły metatezy z otwarciem pierścienia, fotopolimeryzacji w roztworze i miniemulsji ilustrują potencjał tego 2-składnikowego systemu fotogenerującego NHC.

Fotogeneracja N-heterocyklicznych karbenów: zastosowanie w fotoindukowanej polimeryzacji metatezy z otwarciem pierścienia

Przedstawiono szczegółowe i ogólne protokoły syntezy [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6, ogólnego katalizatora fotoredoks na bazie miedzi, oraz jego zastosowania w chemii syntetycznej do bezpośredniej arylacji wiązań C-H w (hetero)arenach i cyklizacji rodników halogenków organicznych.

[(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6: Ogólny i szeroko stosowany katalizator fotoredoks na bazie miedzi

Tutaj opisujemy protokoły przygotowania cyklooktenów transcyklobutanowych (tCBCO), ich polimeryzacji w celu przygotowania depolimeryzowalnych polimerów olefinowych oraz depolimeryzacji tych polimerów w łagodnych warunkach. Dodatkowo opisano protokoły przygotowania sieci depolimeryzowalnych oraz formowania tłocznego sztywnych liniowych tworzyw sztucznych opartych na tym systemie.

Depolimeryzowalne polimery olefinowe na bazie monomerów cyklooktenu z topionym pierścieniem

Biofizyczne i biochemiczne badania interakcji między domenami białek osadzonych w błonie napotykają wiele wyzwań technicznych, z których pierwszym jest uzyskanie odpowiedniego materiału do badań. W artykule opisano protokół wytwarzania i oczyszczania stabilizowanych dwusiarczkiem transbłonowych kompleksów peptydowych, które nadają się do analizy strukturalnej za pomocą roztworu magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) i innych zastosowań analitycznych.

Wytwarzanie stabilizowanych dwusiarczkiem transbłonowych kompleksów peptydowych do badań strukturalnych

Opisano metodę syntezy wrażliwych na powietrze tytanowych i wanadowych środków przeciwnowotworowych, wraz z oceną ich aktywności cytotoksycznej w stosunku do ludzkiej linii komórek rakowych za pomocą testu MTT.

Przeciwnowotworowe kompleksy metalowe: synteza i ocena cytotoksyczności za pomocą testu MTT

Wykazano wydajną, trzyetapową syntezę fluorescencyjnych glikopolimerów na bazie RAFT, składającą się z przygotowania glikomonomeru, kopolimeryzacji i późniejszej modyfikacji. Protokół ten może być wykorzystany do przygotowania statystycznych glikopolimerów na bazie tratwy o pożądanych strukturach.

Łatwe i wydajne otrzymywanie trójskładnikowych glikopolimerów fluorescencyjnych za pomocą polimeryzacji kontrolowanej przez RAFT

Kluczowe etapy żywej anionowej polimeryzacji eteru fenyloglicydylowego (PheGE) na glikolu metoksy-polietylenowym (mPEG-b-PPheGE) są opisane. Otrzymane micele kopolimeru blokowego (BCM) obciążono doksorubicyną w 14% (wag.) i uzyskano trwałe uwalnianie leku przez 4 dni w fizjologicznie istotnych warunkach.

Polimeryzacja anionowa kopolimeru amfifilowego do otrzymywania miceli kopolimeru blokowego stabilizowanego oddziaływaniami π-π stacking

Poznaj kontrolowaną fotoredoksową polimeryzację O-karboksyjanowodników z użyciem kompleksów Ni/Zn. Ta metoda umożliwia efektywną syntezę polialfa-hydroksykwasów o wysokiej masie cząsteczkowej.

Kontrolowana polimeryzacja O-karboksyjanowodników z otwarciem pierścienia fotoredoks za pośrednictwem kompleksów Ni/Zn

Przeglądaj więcej filmów