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

Mój protokół jest znaczący, ponieważ pozwala na wykonanie bardzo precyzyjnego katalizatora, bardzo selektywnego, który może przeprowadzić tylko jedną reakcję katalityczną. Tak więc protokół wywodzi się z koncepcji dobrze zdefiniowanego, jednomiejscowego katalizatora, a te jednomiejscowe katalizatory przeprowadzają fantastyczne reakcje. Technika ta jest trudna i czasochłonna, ale nie ma sobie równych w przygotowywaniu kompleksów powierzchniowych lub powierzchniowych, które można wykorzystać jako katalizator.

Chemia metaloorganiczna powierzchni pozwala na głębsze zrozumienie katalizy i przygotowanie nowego, jednomiejscowego, dobrze zdefiniowanego katalizatora. Kataliza stanowi 90% procesów zachodzących w przemyśle chemicznym i petrochemicznym. Tak więc kataliza jest niezwykle ważna dla energii, środowiska, chemikaliów wysokowartościowych.

I oczywiście nowe katalizatory są bardzo aktywne w tej dziedzinie, mogą otworzyć wiele drzwi w chemii i petrochemii. Ponieważ w KAUST mamy najbardziej wyrafinowany sprzęt, jaki można znaleźć na świecie, jesteśmy najlepiej wyposażonym laboratorium katalizy. W szczególności mamy bardzo silną spektroskopię w podczerwieni, mamy bardzo silny NMR, mamy bardzo silną technikę, która pozwala zobaczyć katalizator na poziomie atomowym.

Możemy zobaczyć atomy na powierzchni i możemy powiedzieć, jaki atom widzimy na powierzchni mikroskopu elektronowego. Tak więc wizualizacja jest niezbędna, aby zrozumieć złożoność narzędzi, które są wymagane do pełnego scharakteryzowania katalizatora. Najpierw podłącz naczynie o wysokiej próżni do linii wysokiego podciśnienia.

Sprawdź, czy ciśnienie wzrasta poprzez naprzemienne działanie próżni dynamicznej i statycznej. W przypadku wycieku zeskanuj połączenie z generatorem wysokiej częstotliwości, aby zlokalizować wycieki i. Przykryj pięć gramów zmatowionej krzemionki w 100-mililitrowej zlewce wystarczającą ilością dejonizowanej wody, aż stanie się zwartym żelem.

Następnie przykryj zlewkę folią aluminiową i podgrzej ją w piekarniku w temperaturze 200 stopni Celsjusza przez noc. Następnego dnia zmiel schłodzoną krzemionkę i przenieś jeden gram do szklanego reaktora. Zamknij reaktor nakrętką i uszczelnij go smarem.

Podłącz szklany reaktor do portu naczynia wysokopróżniowego, stopniowo podgrzewaj go do 700 stopni Celsjusza i pozostaw na noc. Następnie przygotuj osad krążkowy ze zdehydroksylowanej krzemionki do pomiaru FTIR w komorze rękawicowej. Po zakończeniu pomiaru obserwuj izolowany sygnał silanolowy w widmie FTIR.

Przygotuj bombę rozpuszczalnikową z lustrzanym odbiciem sodowym, wyposażoną w teflonowy kran przeciwpożarowy. Przenieś około 25 do 50 mililitrów pentanu do bomby rozpuszczalnikowej. Podłącz bombę rozpuszczalnikową do przewodu wysokiego podciśnienia.

Zamrozić rozpuszczalnik za pomocą Dewara wypełnionego ciekłym azotem. Opróżniać do momentu, gdy rozpuszczalnik zakończy odgazowywanie. Następnie przedestylować rozpuszczalnik do innej bomby rozpuszczalnikowej.

Wysuszyć kolbę z podwójnym Schlenkiem, opróżniając ją za pomocą przewodu próżniowego i podgrzewając opalarką. Po przeniesieniu suchej kolby Schlenka do schowka na rękawiczki, dodać 089 mililitrów kompleksu prekursorowego do jednej komory. Dodaj jeden gram zdehydroksylowanej krzemionki i mieszadło do drugiej komory i uszczelnij je smarem.

Zamknąć dwie szyjki podwójnej kolby Schlenka nakrętką. Za pomocą trójnika podłączyć przewód wysokiego podciśnienia do kolby rozpuszczalnika Schlenka z jednej strony i do podwójnej kolby Schlenka z drugiej strony. Upewnij się, że wszystkie połączenia są zabezpieczone metalowymi zaciskami i opróżnij przewód i kolbę z podwójnym Schlenkiem, aż do osiągnięcia stabilnej wysokiej próżni od 10 do minus pięciu milibarów.

Przenieść rozpuszczalnik z kolby rozpuszczalnika Schlenka do komory kolby Schlenka z podwójnym filtrem Schlenka zawierającej prekursor metalu w drodze destylacji. Gdy zespół naczyń szklanych znajdzie się w próżni statycznej, użyj ciekłego azotu Dewara do schłodzenia komory, skroplenia rozpuszczalnika i rozpuszczenia prekursora. Następnie przenieś roztwór do komory krzemionkowej przez grawitację.

Mieszaj przez jedną do trzech godzin, aby zakończyć szczepienie. Następnie przefiltruj materiał, przenosząc rozpuszczalnik do komory rozpuszczalnika i destyluj rozpuszczalnik do komory stałej. Usunąć odpadowy rozpuszczalnik przez destylację przy użyciu separatora.

Przygotować krążek z przeszczepionego materiału do pomiaru FTIR w komorze rękawicowej. Dodać jeden gram szczepionego materiału do kolby Schlenka i podłączyć ją do przewodu wysokiego podciśnienia. Zacznij stopniowo podgrzewać go do 200 stopni Celsjusza i pozostaw na cztery godziny.

Po pozostawieniu szczepionego materiału do ostygnięcia w próżni, należy przygotować krążek z 50 do 70 miligramów przygotowanego materiału do pomiaru FTIR w komorze rękawicowej. W probówce z ampułką dodaj 12,47 miligrama katalizatora. Dodaj dwa substraty iminowe, 0,5 mililitra toluenu i mieszadło.

Podłącz rurkę ampułki do przewodu wysokiego podciśnienia i zamroź ją za pomocą ciekłego azotu. Następnie uszczelnij rurkę ampułki palnikiem płomieniowym. Umieść szczelnie zamkniętą probówkę amppułki w kąpieli olejowej lub piaskowej i podgrzewaj ją do 80 stopni Celsjusza przez maksymalnie sześć godzin.

Po zakończeniu reakcji zamroź schłodzoną rurkę ampułki i odetnij górną część za pomocą noża do szkła. Przefiltrować roztwór do fiolki GC i rozcieńczyć jednym mililitrem toluenu do analizy GC-MS. Po zaszczepieniu kompleksu na zdehydroksylowanej krzemionce charakterystyczny pik FTIR dla izolowanego silanolu prawie całkowicie zniknął, a nowe piki pojawiły się w obszarze alkilowym.

Po obróbce cieplnej przygotowanego materiału, jego widmo w podczerwieni wykazało nowy pik dla fragmentu imido. Widmo wirowania magicznego kąta spolaryzowanego krzyżowo węgla szczepionego materiału ujawniło dwa nakładające się piki przy 37 i 46 ppm, przypisywane nierównoważnej grupie metylowej w metyloaminie. Stwierdzono, że pik o niskiej intensywności przy 81 ppm jest skorelowany z pikiem metylenu przy 2,7 ppm w widmie korelacji heterojądrowej.

Widmo azotu NMR szczepionego materiału wykazało dwa piki. Intensywny sygnał w dół pola przypisano do jąder azotu o funkcjach metallaazirydyny i imido. Słaby pik przesunięty w górę przypisano ugrupowaniu dimetyloaminy.

W przypadku fragmentu metalu imidowego w katalizatorze, który został wygenerowany po obróbce cieplnej, w widmie NMR protonów pojawił się jeden szeroki pik, reprezentujący grupy metylenowe. Widmo wirowania pod magicznym kątem spolaryzowanym krzyżowo z węglem wykazało dwa piki przy 37 i 48 ppm. Przedstawiono metatezę iminy z trzema związkami aminy oraz widma masowe otrzymanych produktów.

Zawsze sprawdzaj linię wysokiego podciśnienia i upewnij się, że wszystkie szklane naczynia są prawidłowo uszczelnione na każdym etapie, aby zapobiec wyciekom powietrza. Technika ta może potencjalnie przyczynić się do lepszego zrozumienia katalizy poprzez przygotowanie nowego, dobrze zdefiniowanego, jednomiejscowego katalizatora na bazie krzemionki.