Name: Niejednorodne usuwanie rozpuszczalnego w wodzie katalizatora metatezy olefin rutenu z mediów wodnych poprzez interakcję gospodarz-gość (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Poznaj metodę usuwania katalizatora rutenowego z mediów wodnych poprzez interakcję gospodarz-gość. Technika ta pozwala uzyskać poziom resztkowego katalizatora zaledwie 0,14 ppm, co ma kluczowe znaczenie dla produkcji ultraczystych produktów w przemyśle farmaceutycznym i polimerowym.

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 była wspierana przez inicjatywę zatrudniania pracowników Uniwersytetu Stanowego Florydy oraz Wydział Inżynierii Chemicznej i Biomedycznej FSU.

Uwaga: Przedstawiliśmy syntezę 4-(97-(adamantan-1-yloksy)-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-dotriacontaoksaepopanokontylo)-1,3-dimesityl-4,5-dihydro-1H-imidazol-3-ium tetrafluoroboranu (sól imidazolowa A) i kompleksu gospodarza, krzemionki szczepionej β-CD, w naszym poprzednim artykule38. W protokole opisujemy syntezę naszego rozpuszczalnego w wodzie katalizatora metatezy olefin Ru i reakcji metatezy (RCM i ROMP).
1. Synteza (4-(97-((adamantan-1-ylo)oksy)-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-dotriacontaoksaepptanonacontyl)-1,3-dimesitylimidazolidinylideno)dichloro(-izopropoksyfenylometylen)ruten (Katalizator 1)
<ol>
	<li>Wysuszyć kolbę okrągłodenną o pojemności 25 ml za pomocą mieszadła, fiolki o pojemności 20 ml i szpatułki w piekarniku.</li>
	<li>Umieścić 118 mg soli imidazolowej A (0,060 mmol) w fiolce o pojemności 4 ml.</li>
	<li>Przygotować sól imidazolową A umieścić w wysuszonym szkle, przegrodę i szpatułkę w komorze schowka i odkurzać przez 2 godziny.</li>
	<li>Po całkowitym usunięciu powietrza z komory rękawicowej należy usunąć gaz obojętny z komory, a następnie przenieść go do komory rękawicowej.</li>
	<li>Do schowka na rękawiczki umieścić 54 mg Hoveyda-Grubbs (H-G) 1. generacji (0,090 mmol, odpowiednik 1,5 mili) w fiolce o pojemności 20 ml.</li>
	<li>Rozpuścić przygotowaną sól imidazolową w 2,0 ml toluenu, a następnie przenieść ją do kolby okrągłodennej o pojemności 50 ml z mieszadłem.</li>
	<li>Dodać 0,18 ml roztworu bis(trimetylosililo)amidu potasu (KHMDS) (0,5 M roztworu toluenu, 0,090 mmol, 1,5 ekwiwalentu) do roztworu soli imidazolu.</li>
	<li>Zamieszać kolbę, aby wymieszać odczynniki.</li>
	<li>Rozpuścić H-G 1. generacji w 3,0 ml toluenu, a następnie dodać ten roztwór do kolby reakcyjnej.</li>
	<li>Uszczelnić kolbę przegrodą, a następnie wyjąć ją ze schowka na rękawiczki.</li>
	<li>Mieszaninę reakcyjną mieszać przez 3 godziny w temperaturze 80 °C.</li>
	<li>Po 3 godzinach oczyścić katalizator metodą chromatografii na obojętnym tlenku glinu, eluowanym za pomocą EtOAc/MeOH = 15/1. Zebrać ciemnozielony roztwór. 
	Uwaga: Odparowanie rozpuszczalnika nie jest wymagane przed chromatografią. WartośćR f wynosi 0,46 na obojętnym tlenku glinu, eluowanym za pomocą EtOAc/MeOH = 15/1.</li>
	<li>Usunąć rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem.</li>
	<li>Odkurzyć ostatnią pozostałość, aby uzyskać ciemnozieloną woskową substancję stałą.</li>
</ol>
2. Reakcja metatezy i usuwanie pozostałości katalizatora w środowisku wodnym
<ol>
	<li>Przygotować odgazowany tlenek deuteru (D2O) lub wodę dejonizowaną, bulgoczącD2Olub wodę dejonizowaną z gazowym azotem przez 2 godziny.</li>
	<li>Umieścić 4,4 mg katalizatora 1 (0,0020 mmol) i 41 mg chlorku 2-allilo-N,N,N-trimetylopent-4-en-1-aminowego (substrat tetraalkiloamonowy) (0,20 mmol) w każdej fiolce o pojemności 4,0 ml.</li>
	<li>Rozpuścić substrat tetraalkiloamonowy w 0,5 ml odgazowanegoD2O(lubH2O), a następnie dodać roztwór do katalizatora 1.</li>
	<li>Uszczelnić fiolkę reakcyjną, a następnie podgrzewać mieszaninę reakcyjną przez 24 godziny w temperaturze 45 °C. Monitorować przemianę reakcji przez 1H NMR. 
	UWAGA: Monitoruj konwersję piku 1H NMR od 3.25 ppm (dublet, -NCH2CH- w podłożu) do 3.52 ppm (dublet, -NCH2CH- w produkcie).</li>
	<li>Po zakończeniu reakcji schłodzić fiolkę reakcyjną w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Dodać 150 mg krzemionki szczepionej β-CD do mieszaniny reakcyjnej. 
	Uwaga: Szczepioną jednostkę β-CD na żelu krzemionkowym obliczono w 1,57 10-4 mmol/mg za pomocą analizy termograwimetrycznej (TGA).</li>
	<li>Mieszać mieszaninę reakcyjną przez 10 godzin w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Przefiltrować mieszaninę reakcyjną przez bawełniany korek.</li>
	<li>Usuń rozpuszczalnik z liofilizatora.</li>
</ol>
3. Metateza z otwarciem pierścienia, polimeryzacja i usuwanie pozostałości katalizatora w środowisku wodnym
<ol>
	<li>Przygotować odgazowanąD2Olub wodę dejonizowaną przez bulgotanieD2Olub wody dejonizowanej z gazowym azotem przez 2 godziny.</li>
	<li>Umieść 4,4 mg katalizatora 1 (0,0020 mmol) i 17,1 mg chlorku 2-((3aR*,4S*,7R*,7aS*)-1,3-diokso-1,3,3a,4,7,7a-heksahydro-2 H-4,7-metanoisoindol-2-ylo)-N,N,N-trimetyloetan-1-aminowy chlorek (monomer, <silna klasa = "xfig">Rysunek 5) (0,060 mmol) w każdej fiolce o pojemności 4,0 ml.</li>
	<li>Rozpuścić monomer w 0,5 ml odgazowanegoD2O(lubH2O), a następnie dodać roztwór do katalizatora 1.</li>
	<li>Uszczelnić fiolkę reakcyjną, a następnie podgrzewać mieszaninę reakcyjną przez 2 godziny w temperaturze 45 °C. Monitorować przemianę reakcji przez 1H NMR. 
	UWAGA: Monitoruj zanik piku 1H NMR przy 6,14 ppm (-CH=CH- w monomerze).</li>
	<li>Po zakończeniu reakcji schłodzić fiolkę reakcyjną w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Ugasić reakcję 0,1 ml eteru etylowo-winylowego. 
	Uwaga: Hartowanie jest konieczne, aby oddzielić katalizator Ru od końcówki łańcucha polimerowego.</li>
	<li>Dodać 150 mg krzemionki szczepionej β-CD do mieszaniny reakcyjnej.</li>
	<li>Mieszać mieszaninę reakcyjną przez 10 godzin w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Przefiltrować mieszaninę reakcyjną przez bawełniany korek.</li>
	<li>Usuń rozpuszczalnik z liofilizatora.</li>
</ol>
4. Reakcja metatezy i usuwanie pozostałości katalizatora z CH2Cl2
<ol>
	<li>Umieścić 4,4 mg katalizatora 1 (0,0020 mmol) i 48 mg dialllilololonianu dietylu (0,20 mmol) w każdej fiolce o pojemności 4,0 ml.</li>
	<li>Rozpuścić diallilomalonian dietylu w 0,5 ml CH2Cl2, a następnie dodać roztwór do katalizatora 1.</li>
	<li>Zamknąć fiolkę reakcyjną, a następnie przechowywać mieszaninę reakcyjną w temperaturze pokojowej przez 1 godzinę. Monitorować przemianę reakcji za pomocą 1H NMR. 
	Uwaga: Monitoruj konwersję piku 1H NMR od 2,63 ppm (dublet, -CCH2CH=CH2 w podłożu) do 3,01 ppm (singlet, -CCH2CH=CHCH2C- w produkcie).</li>
	<li>Po zakończeniu reakcji przenieść powstałą mieszaninę reakcyjną do fiolki o pojemności 30 ml.</li>
	<li>Rozcieńczyć roztwór reakcyjny 15 ml eteru dietylowego.</li>
	<li>Przemyj roztwór organiczny 15 ml wody pięć razy.</li>
	<li>Wysuszyć warstwę organiczną za pomocąMgSO4, a następnie przefiltrować roztwór przez bawełnianą zatyczkę, aby usunąć cząsteczkiMgSO4.</li>
	<li>Do powstałego roztworu dodać 60 mg węgla aktywnego, a następnie mieszać mieszaninę przez 24 godziny w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Przefiltruj roztwór przez bawełniany korek, aby usunąć węgiel aktywny, a następnie usuń rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem.</li>
</ol>

<ol><li>Allen, D. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAllen%2C+DP+%22Handbook+of+Metathesis%22">Handbook of Metathesis</a>. , Wiley-VCM, Weinheim. Chapter 5 (2015).</li>
<li>Vougioukalakis, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removing+Ruthenium+Residues+from+Olefin+Metathesis+Reaction+Products%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry-A+European+Journal%22%5BJournal%5D)">Removing Ruthenium Residues from Olefin Metathesis Reaction Products.</a> Chemistry-A European Journal. 18 (29), 8868-8880 (2012).</li>
<li>Hartwig, J. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHartwig%2C+JF+%22Organotransition+Metal+Chemistry%3A+From+Bonding+to+Catalysis%22">Organotransition Metal Chemistry: From Bonding to Catalysis</a>. , University Science Books, Sausalito. Chapter 14 (2010).</li>
<li>Lehn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+complex+matter%3A+Supramolecular+chemistry+and+self-organization%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Toward complex matter: Supramolecular chemistry and self-organization.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (8), 4763-4768 (2002).</li>
<li>Chen, G., Jiang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclodextrin-based+inclusion+complexation+bridging+supramolecular+chemistry+and+macromolecular+self-assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Cyclodextrin-based inclusion complexation bridging supramolecular chemistry and macromolecular self-assembly.</a> Chemical Society Reviews. 40 (5), 2254-2266 (2011).</li>
<li>Ma, X., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+Applications+of+Supramolecular+Systems+Based+on+Host-Guest+Interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Biomedical Applications of Supramolecular Systems Based on Host-Guest Interactions.</a> Chemical Reviews. 115 (15), 7794-7839 (2015).</li>
<li>Shetty, D., Khedkar, J. K., Park, K. M., Kim, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Can+we+beat+the+biotin-avidin+pair%3F%3A+cucurbit%5B7%5Duril-based+ultrahigh+affinity+host-guest+complexes+and+their+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Can we beat the biotin-avidin pair?: cucurbit[7]uril-based ultrahigh affinity host-guest complexes and their applications.</a> Chemical Society Reviews. 44 (23), 8747-8761 (2015).</li>
<li>Schmidt, B. V. K. J., Barner-Kowollik, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+Macromolecular+Material+Design-The+Versatility+of+Cyclodextrin-Based+Host-Guest+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Dynamic Macromolecular Material Design-The Versatility of Cyclodextrin-Based Host-Guest Chemistry.</a> Angewandte Chemie International Edition. 56 (29), 8350-8369 (2017).</li>
<li>Khan, A. R., Forgo, P., Stine, K. J., D'Souza, V. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+for+Selective+Modifications+of+Cyclodextrins%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Methods for Selective Modifications of Cyclodextrins.</a> Chemical Reviews. 98 (5), 1977-1996 (1998).</li>
<li>Szejtli, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Introduction+and+General+Overview+of+Cyclodextrin+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Introduction and General Overview of Cyclodextrin Chemistry.</a> Chemical Reviews. 98 (5), 1743-1754 (1998).</li>
<li>Li, J., Loh, X. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclodextrin-based+supramolecular+architectures%3A+Syntheses%2C+structures%2C+and+applications+for+drug+and+gene+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Drug+Delivery+Reviews%22%5BJournal%5D)">Cyclodextrin-based supramolecular architectures: Syntheses, structures, and applications for drug and gene delivery.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 60 (9), 1000-1017 (2008).</li>
<li>Crini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review%3A+A+History+of+Cyclodextrins%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Review: A History of Cyclodextrins.</a> Chemical Reviews. 114 (21), 10940-10975 (2014).</li>
<li>Zhang, Z. X., Liu, K. L., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Thermoresponsive+Hydrogel+Formed+from+a+Star-Star+Supramolecular+Architecture%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">A Thermoresponsive Hydrogel Formed from a Star-Star Supramolecular Architecture.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (24), 6180-6184 (2013).</li>
<li>Harada, A., Takashima, Y., Nakahata, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supramolecular+Polymeric+Materials+via+Cyclodextrin-Guest+Interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Supramolecular Polymeric Materials via Cyclodextrin-Guest Interactions.</a> Accounts of Chemical Research. 47 (7), 2128-2140 (2014).</li>
<li>Ballester, P., Vidal-Ferran, A., van Leeuwen, P. W. N. M. <a target="_blank" href="http://www.iciq.org/research/publication/modern-strategies-in-supramolecular-catalysis/">Modern Strategies in Supramolecular Catalysis.</a> Advances in Catalysis. 54 (1), 63-126 (2011).</li>
<li>Raynal, M., Ballester, P., Vidal-Ferran, A., van Leeuwen, P. W. N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supramolecular+catalysis.+Part+1%3A+non-covalent+interactions+as+a+tool+for+building+and+modifying+homogeneous+catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Supramolecular catalysis. Part 1: non-covalent interactions as a tool for building and modifying homogeneous catalysts.</a> Chemical Society Reviews. 43 (5), 1660-1733 (2014).</li>
<li>Szente, L., Szemán, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclodextrins+in+Analytical+Chemistry%3A+Host-Guest+Type+Molecular+Recognition%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Cyclodextrins in Analytical Chemistry: Host-Guest Type Molecular Recognition.</a> Analytical Chemistry. 85 (17), 8024-8030 (2013).</li>
<li>Fourmentin, S., Ciobanu, A., Landy, D., Wenz, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Space+filling+of+%CE%B2-cyclodextrin+and+%CE%B2-cyclodextrin+derivatives+by+volatile+hydrophobic+guests%5BTitle%5D)+AND+%22Beilstein+Journal+of+Organic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Space filling of β-cyclodextrin and β-cyclodextrin derivatives by volatile hydrophobic guests.</a> Beilstein Journal of Organic Chemistry. 9, 1185-1191 (2013).</li>
<li>Astruc, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAstruc%2C+D+%22Olefin+Metathesis%3A+Theory+and+Practice%22">Olefin Metathesis: Theory and Practice</a>. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken. Chapter 1 (2014).</li>
<li>Samojłowicz, C., Bieniek, M., Grela, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ruthenium-Based+Olefin+Metathesis+Catalysts+Bearing+N-Heterocyclic+Carbene+Ligands%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Ruthenium-Based Olefin Metathesis Catalysts Bearing N-Heterocyclic Carbene Ligands.</a> Chemical Reviews. 109 (8), 3708-3742 (2009).</li>
<li>Vougioukalakis, G. C., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ruthenium-Based+Heterocyclic+Carbene-Coordinated+Olefin+Metathesis+Catalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Ruthenium-Based Heterocyclic Carbene-Coordinated Olefin Metathesis Catalysts.</a> Chemical Reviews. 110 (3), 1746-1787 (2010).</li>
<li>Herbert, M. B., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Z-Selective+Cross+Metathesis+with+Ruthenium+Catalysts%3A+Synthetic+Applications+and+Mechanistic+Implications%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Z-Selective Cross Metathesis with Ruthenium Catalysts: Synthetic Applications and Mechanistic Implications.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54 (17), 5018-5024 (2015).</li>
<li>Maier, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Medium-Sized+Rings+by+the+Ring-Closing+Metathesis+Reaction%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Medium-Sized Rings by the Ring-Closing Metathesis Reaction.</a> Angewandte Chemie International Edition. 39 (12), 2073-2077 (2000).</li>
<li>Clavier, H., Grela, K., Kirschning, A., Mauduit, M., Nolan, S. P. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17640026">Sustainable Concepts in Olefin Metathesis.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46 (36), 6786-6801 (2007).</li>
<li>Cho, J. H., Kim, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Efficient+Method+for+Removal+of+Ruthenium+Byproducts+from+Olefin+Metathesis+Reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">An Efficient Method for Removal of Ruthenium Byproducts from Olefin Metathesis Reactions.</a> Organic Letters. 5 (4), 531-533 (2003).</li>
<li>Skowerski, K., Gułajski, Ł <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSkowerski%2C+K+%22Olefin+Metathesis%3A+Theory+and+Practice%22">Olefin Metathesis: Theory and Practice</a>. , John Wiley & Sons, Inc. Hoboken. Chapter 25 (2014).</li>
<li>Committee for medicinal products for human use (CHMP). <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Guideline+on+the+specification+limits+for+residues+of+metal+catalysts+or+metal+reagents+%28Doc.Ref.+EMEA%2FCHMP%2FSWP%2F4446%2F2000%29%22">Guideline on the specification limits for residues of metal catalysts or metal reagents (Doc.Ref. EMEA/CHMP/SWP/4446/2000)</a>. , European Medicines Agency. London. 1-34 (2008).</li>
<li>Maynard, H. D., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040403999007261">Purification technique for the removal of ruthenium from olefin metathesis reaction products.</a> Tetrahedron Letters. 40 (22), 4137-4140 (1999).</li>
<li>Paquette, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Convenient+Method+for+Removing+All+Highly-Colored+Byproducts+Generated+during+Olefin+Metathesis+Reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">A Convenient Method for Removing All Highly-Colored Byproducts Generated during Olefin Metathesis Reactions.</a> Organic Letters. 2 (9), 1259-1261 (2000).</li>
<li>Ahn, Y. M., Yang, K., Georg, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Convenient+Method+for+the+Efficient+Removal+of+Ruthenium+Byproducts+Generated+during+Olefin+Metathesis+Reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">A Convenient Method for the Efficient Removal of Ruthenium Byproducts Generated during Olefin Metathesis Reactions.</a> Organic Letters. 3 (9), 1411-1413 (2001).</li>
<li>Westhus, M., Gonthier, E., Brohm, D., Breinbauer, R. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040403904004083">An efficient and inexpensive scavenger resin for Grubbs' catalyst.</a> Tetrahedron Letters. 45 (15), 3141-3142 (2004).</li>
<li>McEleney, K., Allen, D. P., Holliday, A. E., Crudden, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functionalized+Mesoporous+Silicates+for+the+Removal+of+Ruthenium+from+Reaction+Mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">Functionalized Mesoporous Silicates for the Removal of Ruthenium from Reaction Mixtures.</a> Organic Letters. 8 (13), 2663-2666 (2006).</li>
<li>Galan, B. R., Kalbarczyk, K. P., Szczepankiewicz, S., Keister, J. B., Diver, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Rapid+and+Simple+Cleanup+Procedure+for+Metathesis+Reactions%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">A Rapid and Simple Cleanup Procedure for Metathesis Reactions.</a> Organic Letters. 9 (7), 1203-1206 (2007).</li>
<li>Michrowska, A., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2006/gc/b605138c/unauth#!divAbstract">A green catalyst for green chemistry: Synthesis and application of an olefin metathesis catalyst bearing a quaternary ammonium group.</a> Green Chemistry. 8 (8), 685-688 (2006).</li>
<li>Skowerski, K., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/gc/c2gc36015b#!divAbstract">Easily removable olefin metathesis catalysts.</a> Green Chemistry. 14 (12), 3264-3268 (2012).</li>
<li>Kosnik, W., Grela, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+functionalised+N-heterocyclic+carbene+ligands+bearing+a+long+spacer+and+their+use+in+olefin+metathesis%5BTitle%5D)+AND+%22Dalton+Transactions%22%5BJournal%5D)">Synthesis of functionalised N-heterocyclic carbene ligands bearing a long spacer and their use in olefin metathesis.</a> Dalton Transactions. 42 (20), 7463-7467 (2013).</li>
<li>Hong, S. H., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Removal+of+Ruthenium+Byproducts+from+Olefin+Metathesis+Products+by+Simple+Aqueous+Extraction%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">Efficient Removal of Ruthenium Byproducts from Olefin Metathesis Products by Simple Aqueous Extraction.</a> Organic Letters. 9 (10), 1955-1957 (2007).</li>
<li>Kim, C., Ondrusek, B. A., Chung, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removable+Water-Soluble+Olefin+Metathesis+Catalyst+via+Host-Guest+Interaction%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">Removable Water-Soluble Olefin Metathesis Catalyst via Host-Guest Interaction.</a> Organic Letters. 20 (3), 736-739 (2018).</li>
<li>Hong, S. H., Wenzel, A. G., Salguero, T. T., Day, M. W., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja0713577">Decomposition of Ruthenium Olefin Metathesis Catalysts.</a> Journal of the American Chemical Society. 129 (25), 7961-7968 (2007).</li>
<li>Qi, M., Chew, B. K. J., Yee, K. G., Zhang, Z. X., Young, D. J., Hor, T. S. A. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ra/c6ra01846g/unauth#!divAbstract">A catch-release catalysis system based on supramolecular host-guest interactions.</a> RSC Advances. 6 (28), 23686-23692 (2016).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak konkurencyjnych interesów finansowych.

Opisano syntezę usuwalnego jednorodnego katalizatora metatezy Ru olefiny i jego usuwanie zarówno z roztworów wodnych, jak i organicznych. Kataliza jednorodna zapewnia wiele korzyści w porównaniu z katalizatorami heterogenicznymi, takich jak wysoka reaktywność i szybka szybkość reakcji; Jednak usunięcie zużytego katalizatora z produktu jest trudniejsze niż w przypadku katalizatora heterogenicznego3. Kluczową cechą syntetyzowanego katalizatora jest ligand NHC, który zawiera rozpuszczalny w wodzie ol...

Usunięcie jednorodnej katalizy metaloorganicznej z produktu jest ważnym zagadnieniem w nowoczesnej chemii1,2. Katalizator resztkowy powoduje nie tylko problem z toksycznością pierwiastka metalu ciężkiego, ale także niepożądaną przemianę produktu w wyniku jego potencjalnej reaktywności. Katalizator jednorodny ma wiele zalet, takich jak wysoka aktywność, szybkość reakcji i chemoselektywność3, jednak jego usunięcie z produktu jest znacznie trudniejsze niż katalizatora heterogenicznego, który jest po prostu usuwany przez filtrację lub dekantację. Połączenie zalet katalizatora jednorodnego i niejednorodnego, tj. jednorodnej reakcji i niejednorodnego usuwania, stanowi ważną koncepcję wysoce reaktywnego i łatwo usuwalnego katalizatora metaloorganicznego. Rysunek 1 ilustruje zasadę działania reakcji jednorodnej i heterogenicznego usuwania katalizatora poprzez interakcję gospodarz-gość.
Chemia gospodarz-gość to niekowalencyjne wiązanie molekularne rozpoznające molekularne między cząsteczkami gospodarza a cząsteczkami gościa w chemii supramolekularnej4,5,6,7,8. Cyklodekstryny (CD), cykliczne oligosacharydy, są reprezentatywnymi cząsteczkami gospodarza9,10,11,12, i zostały zastosowane w szerokich dziedzinach nauki, takich jak: nauka o polimerach13,14, kataliza15,16, zastosowania biomedyczne6,10, oraz chemia analityczna17. Cząsteczka gościa, adamatan, silnie wiąże się z hydrofobową jamą β-CD (gospodarz, 7-członowy cykliczny sacharyd) o wysokiej stałej asocjacji, Ka (log Ka = 5,04)18. To powinowactwo do wiązania supramolekularnego jest wystarczająco silne, aby usunąć resztki kompleksu katalizatora z wodnym roztworem reakcyjnym ze stałym nośnikiem β-CD.
Wśród wielu katalizatorów, które kwalifikują się do usunięcia hosta-gościa, badano katalizator metatezy olefiny Ru ze względu na wysoką praktyczność i wysoką odporność na powietrze i wilgoć. Reakcja metatezy olefin jest ważnym narzędziem w chemii syntetycznej do tworzenia podwójnego wiązania węgiel-węgiel w obecności katalizatora metalu przejściowego19,20,21,22. Opracowanie stabilnego katalizatora metatezy olefin Ru sprawiło, że metateza stała się główną dziedziną chemii syntetycznej (np. RCM i metateza krzyżowa (CM)) oraz nauki o polimerach (np. ROMP i acykliczna metateza dienowa (ADMET)). W szczególności RCM syntetyzuje makrocykle i średniej wielkości pierścienie, które były trudne do zbudowania23.
Pomimo syntetycznych zastosowań metatezy olefiny katalizowanej Ru, całkowite usunięcie zużytego katalizatora Ru z pożądanego produktu jest głównym wyzwaniem dla wielu praktycznych zastosowań24. Na przykład 1912 ppm pozostałości Ru zaobserwowano w produkcie metatezy zamykającej pierścień po chromatografii kolumnowej z żelem krzemionkowym25. Pozostałości Ru mogą powodować problemy, takie jak izomeryzacja olefin, rozkład, zabarwienie i toksyczność produktów farmaceutycznych26. Międzynarodowa Konferencja Harmonizacji (ICH) opublikowała wytyczne dotyczące pozostałości odczynników metalowych w farmaceutykach. Maksymalny dopuszczalny poziom Ru w produkcie farmaceutycznym wynosi 10 ppm27. Z tych powodów próbowano różnych podejść do usunięcia pozostałości Ru z produktu solution28,29,30,31,32,33. Badano również rozwój wymiennych katalizatorów Ru pod kątem oczyszczania bez specjalnej obróbki po reakcji. Wśród różnych metod oczyszczania próbowano modyfikacji ligandów katalizatora w celu poprawy efektywności filtracji żelu krzemionkowego i ekstrakcji cieczy. Na przykład, wysoce wydajną filtrację żelem krzemionkowym można osiągnąć poprzez wprowadzenie znacznika jonowego na benzylidene34 lub szkielecie ligandu NHC35,36. Poli(glikol etylenowy)37 lub znacznik jonowy35 na ligandzie NHC może poprawić wydajność ekstrakcji wodnej w celu usunięcia katalizatora Ru.
Niedawno opisaliśmy wysoce rozpuszczalny w wodzie katalizator metatezy olefiny Ru, który wykazał nie tylko wysoką reaktywność, ale także wysoką szybkość usuwania katalizatora. Co więcej, metateza i usunięcie katalizatora zaszły zarówno w wodzie, jak i w dichlorometanie34,35,36,37. Kluczową cechą nowego katalizatora jest to, że nowy NHC zawiera oligo(glikol etylenowy) na uwięzi adamantylu. Oligo(glikol etylenowy) zapewnia wysoką rozpuszczalność w wodzie całego kompleksu katalizatora. Ponadto oligo(glikol etylenowy) posiada adamantylową grupę końcową, która może być stosowana w interakcji gospodarz-gość z zewnętrznym β-CD.
Tutaj opisaliśmy protokoły syntezy katalizatora, reakcji metatezy i usuwania katalizatora zarówno w wodzie, jak i w dichlorometanie.

<table><tbody><tr><td>Hoveyda-Grubbs Katalizator 1. generacji</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>577944</td><td>Czułość na powietrze. Wrażliwość na światło.</td></tr><tr><td>Diallilomalonian dietylu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>283479</td><td></td></tr><tr><td>Eter etylowo-winylowy</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>422177</td><td>Wrażliwy na powietrze.</td></tr><tr><td>Tlenek glinu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>06300</td><td>Aktywowany, obojętny, Brockmann Aktywność I</td></tr><tr><td>Roztwór bis(trimetylosililo)amidu potasu (0,5 M w toluenie)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>277304</td><td>Wrażliwy na wilgoć.</td></tr><tr><td>Octan etyhl</td><td>VWR</td><td>BDH1123</td><td>Ciecz łatwopalna.</td></tr><tr><td>Metanol</td><td>VWR</td><td>BDH1135</td><td>Ciecz łatwopalna. Toksyczny.</td></tr><tr><td>Tlenek deuteru 99,8% D</td><td>TCI</td><td>W0002</td><td></td></tr><tr><td>Chlorek metylenu-D2 (D, 99,8%)</td><td>Cambridge Isotope Laboratories, Inc.</td><td>DLM-23</td><td>Ciecz łatwopalna. Toksyczny.</td></tr><tr><td>Węgiel aktywny</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>242276</td><td></td></tr><tr><td>Siarczan magnezu</td><td>EMD Millipore</td><td>MX0075</td><td></td></tr><tr><td>Eter etylowy</td><td>EMD Millipore</td><td>EX0190</td><td>Ciecz łatwopalna.</td></tr></tbody></table>

niejednorodne usuwanie rozpuszczalnego w wodzie katalizatora metatezy olefin rutenu z mediów wodnych poprzez interakcję gospodarz-gość

Heterogeneous Removal of Water-Soluble Ruthenium Olefin Metathesis Catalyst from Aqueous Media Via Host-Guest Interaction

Opracowana została wysoce efektywna metoda usuwania katalizatora z metali przejściowych. Rozpuszczalny w wodzie katalizator zawiera nowo zaprojektowany ligand NHC do usuwania katalizatora poprzez interakcje gospodarz-gość. Nowy ligand NHC posiada adamantylowe (gościnne) liniowe jednostki glikolu etylenowego do hydrofobowego wtrącania do wnęki związku gospodarza β-cyklodekstryny (β-CD). Nowy ligand NHC został zastosowany do katalizatora metatezy olefin na bazie Ru. Katalizator Ru wykazał się doskonałą aktywnością w reakcjach reprezentatywnej metatezy zamykania pierścienia (RCM) i polimeryzacji metatezy z otwarciem pierścienia (ROMP) w środowisku wodnym oraz rozpuszczalniku organicznym,CH2Cl2. Po zakończeniu reakcji pozostałą pozostałość Ru usunięto z roztworu wodnego z wydajnością ponad 99% (53 ppm pozostałości Ru) poprzez prostą filtrację wykorzystującą interakcję gospodarz-gość między nierozpuszczalnym β-CD (gospodarzem) szczepionym krzemionką a ugrupowaniem adamantylu (gościem) na katalizatorze. Nowy katalizator Ru wykazał również wysoką skuteczność usuwania poprzez ekstrakcję, gdy reakcja przebiega w rozpuszczalniku organicznym poprzez rozdzielenie surowej mieszaniny reakcyjnej między warstwy eteru dietylowego i wody. W ten sposób katalizator pozostaje tylko w warstwie wodnej. W warstwie organicznej resztkowa ilość Ru wynosiła tylko 0,14 ppm w reakcjach RCM związków diallilu.

Rysunek 2 przedstawia reakcję wymiany ligandów dla naszego katalizatora 1. Widmo 1H NMR pokazano na Rysunku 3.
Rysunek 4 przedstawia reakcję RCM w roztworze wodnym i następujące po niej usuwanie zużytego katalizatora z mieszaniny reakcyjnej poprzez oddziaływanie gospodarz-gość, a Tabela 1 podsumo...

Usunięto rozpuszczalny w wodzie ligand N-heterocyklicznego karbenu (NHC) w środowisku wodnym poprzez interakcję gospodarz-gość. Wykazano reprezentatywne reakcje metatezy olefin w wodzie, a także w dichlorometanie. Poprzez interakcję gospodarz-gość lub ekstrakcję, resztkowy katalizator rutenu (Ru) wynosił zaledwie 0,14 ppm po reakcji.

Niejednorodne usuwanie rozpuszczalnego w wodzie katalizatora metatezy olefin rutenu z mediów wodnych poprzez interakcję gospodarz-gość

A highly efficient transition metal catalyst removal method is developed. The water-soluble catalyst contains a newly-designed NHC ligand for the catalyst ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w praktycznym zastosowaniu katalizatora z metali przejściowych, takich jak nauka o polimerach i przemysł farmaceutyczny. Przy użyciu tej technologii możemy wyprodukować ultra czysty produkt. Główną zaletą tej techniki jest to, że możemy łatwo usunąć jednorodny katalizator, co jest trudne do zrobienia za pomocą interakcji host-gość.Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku nadającej się do recyklingu katalizy jednorodnej, ponieważ metoda usuwania katalizatora, interakcja gospodarz-gość, jest odwracalna. Chociaż ta metoda może zapewnić wgląd w to samo usuwanie katalizatora przerzutów. Może być również stosowany do innych katalizatorów zawierających metale, takich jak katalizator palladowy, platynowy, miedziany, niklowy i złoty.Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ procedura syntezy i usuwania jednorodnego katalizatora jest typowa zbyt długa, ponieważ środek do usuwania katalizatora gospodarz-gość jest nowy. Najpierw wysuszyć w piekarniku kolbę okrągłodenną o pojemności 25 mililitrów, zawierającą mieszadło magnetyczne, fiolkę o pojemności 20 mililitrów i szpatułkę. Umieść 118 miligramów soli imida

heterogeneous-removal-water-soluble-ruthenium-olefin-metathesis

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Kompleksy fosforowo-wodorowe rutenu są powszechnie stosowane w jednorodnych reakcjach katalitycznych, takich jak uwodornienie. Przedstawiono syntezę szeregu nowych kompleksów rutenu trójzębnego zawierających ligand N-trifosu N(CH2PPh2)3. Dodatkowo opisano reakcję stechiometryczną kompleksu dwuwodorkowego Ru–N-trifosu z kwasem lewulinowym.

Synteza, charakterystyka i reaktywność szeregu kompleksówPh N-trifosu rutenu

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

Przedstawiono potencjalną ogólną metodę syntezy rozpuszczalnych w wodzie wielometalicznych matryc peptydowych zawierających z góry określoną sekwencję centrów metali.

Synteza rozpuszczalnego w wodzie złożonego układu metalowo-organicznego

Przedstawiono protokół syntezy, oczyszczania i charakterystyki inhibitora mitochondrialnego wchłaniania wapnia na bazie rutenu. Przedstawiono procedurę oceny jego skuteczności w przepuszczalnych komórkach ssaków.

Synteza i ocena mitochondrialnego inhibitora wychwytu wapnia na bazie rutenu

Celem przedstawionego tutaj protokołu jest generowanie i próbkowanie trajektorii konfiguracji cząsteczek ciekłej wody wokół gatunków katalitycznych na płaskiej powierzchni metalu przejściowego. Próbkowane konfiguracje mogą być używane jako struktury wyjściowe w metodach opartych na mechanice kwantowej.

Wieloskalowe pobieranie próbek heterogenicznego granicy faz woda/katalizator metalowy przy użyciu teorii funkcjonału gęstości i dynamiki molekularnej pola siłowego

Nowy katalizator metalowy grupy IV do metatezy aminy jest przygotowywany przez szczepienie kompleksu aminometalu na zdehydroksylowanej krzemionce. Powierzchniowe fragmenty metalu są charakteryzowane za pomocą FT-IR, mikroanalizy elementarnej i spektroskopii NMR w ciele stałym. Dalsze eksperymenty spektroskopii NMR z dynamiczną polaryzacją jądrową uzupełniają wyznaczanie sfery koordynacyjnej.

Metateza iminowa za pomocą katalizatorów na bazie krzemionki z wykorzystaniem metodologii chemii powierzchniowo-metaloorganicznej

Tutaj prezentujemy protokół walidacji miejsca aktywnego katalizatorów struktur metaloorganicznych poprzez porównanie reakcji stechiometrycznych i katalitycznych karbonylofenowych, aby dowiedzieć się, czy reakcja zachodzi na wewnętrznej czy zewnętrznej powierzchni struktur metaloorganicznych.

Opracowanie heterogenicznych katalizatorów enancjoselektywnych z wykorzystaniem chiralnych struktur metaloorganicznych (MOF)

Ten protokół pokazuje wygodną metodę porównywania właściwości katalitycznych obsługiwanych katalizatorów platynowych, syntetyzowanych przez osadzanie nanometrycznych koloidów lub przez impregnację. Uwodornienie cykloheksenu służy jako reakcja modelowa do określenia aktywności katalitycznej katalizatorów.

Reakcje katalityczne stabilizowanych aminami i wolnych od ligandów nanocząstek platyny na tytanie podczas uwodornienia alkenów i aldehydów

Analiza kształtu linii widm NMR zebranych w różnych temperaturach służy jako przewodnik do przegrupowania wewnętrznych atomów sfery koordynacyjnej w chiralnym, ośmiowspółrzędnym kompleksie poliwodorkowym renu(V), ReH5(PPh3)2(sec-butyloamina). Analiza kształtu linii jest również wykorzystywana do określenia parametrów aktywacji ΔH‡, ΔS‡ i ΔG‡ dla tych przegrupowań atomów.

Analiza kształtu linii dynamicznych widm NMR w celu scharakteryzowania przegrupowań sfer koordynacyjnych w chiralnym kompleksie poliwodorku renu

Tutaj opisane są procedury chemicznego osadzania perfluoroalkanów metodą plazmy na mikroporowatych materiałach, takich jak struktury metaloorganiczne, w celu zwiększenia ich stabilności i hydrofobowości. Ponadto szczegółowo opisano przełomowe badania miligramowych ilości próbek.

Otrzymywanie hydrofobowych struktur metaloorganicznych poprzez chemiczne osadzanie perfluoroalkanów z fazy gazowej wspomagane plazmą w celu usunięcia amoniaku

Poznaj metodę usuwania katalizatora rutenowego z mediów wodnych poprzez interakcję gospodarz-gość. Technika ta pozwala uzyskać poziom resztkowego katalizatora zaledwie 0,14 ppm, co ma kluczowe znaczenie dla produkcji ultraczystych produktów w przemyśle farmaceutycznym i polimerowym.

Niejednorodne usuwanie rozpuszczalnego w wodzie katalizatora metatezy olefin rutenu z mediów wodnych poprzez interakcję gospodarz-gość (Wideo) | JoVE Journal

Niejednorodne usuwanie rozpuszczalnego w wodzie katalizatora metatezy olefin rutenu z mediów wodnych poprzez interakcję gospodarz-gość

Przeglądaj więcej filmów