Под контролем Photoredox кольцо открытие полимеризации O- Carboxyanhydrides при посредничестве Ni/Zn комплексы
21 ноября 2017 г.
Протокол для полимеризации контролируемых photoredox кольцо открытие O- carboxyanhydrides при посредничестве Ni/Zn комплексы представлены.
Общая цель этого эксперимента заключается в контролируемом синтезе высокомолекулярных поли(альфа-гидроксикислот) с функциональными группами боковой цепи. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в области синтеза полиэфиров о контролируемом синтезе сложных полиэфиров из О-карбоксиангидридов. Основное преимущество данной методики заключается в том, что полимеризация отличается высокой эффективностью и не влияет на серийный химический состав мономера.
Демонстрировать процедуру будет Цюанью Фэн, постдок из моей лаборатории. Для начала процедуры приготовьте растворы бипи-никелевого(COD)цинкового бис(hmds)бензилового спирта, а также иридиевого катализатора, безводного ТГФ. Хранить растворы при температуре минус 35 градусов по Цельсию.
Затем поместите 72,2 миллиграмма рекристаллизованного L1 в семимиллилитровый сцинтилляционный флакон. Растворите L1 в 722 микролитрах безводного ТГФ. Перелейте 200 микролитров раствора L1 в другой 7-литровый сцинтилляционный флакон с помощью перемешивания.
Добавьте в этот флакон 100 микролитров безводного ТГФ, и закройте флакон крышкой. Разбавленный раствор L1 поместите в холодную лунку вместе с термометром. Прежде чем продолжить, выключите индикатор бардачка.
Добавьте в дьюар около 500 миллилитров этанола для холодного колодца. Затем добавьте в дьюар жидкий азот. Поместите дьюар на тарелку для перемешивания и домкрат и поднимите дьюар, чтобы охладить колодец.
Подождите, когда холод хорошо достигнет минус 50 градусов по Цельсию. Затем приобретите пару защитных очков, блокирующих синий свет, и поместите их в пределах легкой досягаемости. Откройте флакон с охлажденным раствором L1.
Достаньте растворы катализатора из морозильной камеры. В течение 30 секунд добавьте во флакон 16,4 микролитра бипи-никеля (ХПК), 24,4 микролитра цинка бис(хмдс)22,5 микролитра бензилового спирта и 24,2 микролитра раствора иридиевого катализатора. Когда закончите, закройте флакон крышкой.
Наденьте защитные очки, блокирующие синий свет. Затем включите синий светодиодный индикатор мощностью 34 Вт и небольшой охлаждающий вентилятор. Направьте свет на флакон.
Запустите мотор перемешивания. Накройте свет, охлаждающий вентилятор и хорошо охладите алюминиевой фольгой. Следите за температурой реакции и добавляйте жидкий азот каждые 15-20 минут, чтобы поддерживать реакцию на уровне около минус 15 градусов по Цельсию.
Важнейшей частью этой процедуры является поддержание температуры реакции на уровне около минус 15 градусов. Если температура выше минус 10 градусов, в дьюар следует добавить жидкий азот. Контролируйте конверсию мономеров с помощью спектроскопии FDIR.
Как только желаемая степень полимеризации будет достигнута, высушите и промойте полимер одним миллилитром диэтилового эфира, содержащего один процент уксусной кислоты, и одним миллилитром метанола. Полимеризацию фенилО-карбоксиангидрида контролировали с помощью FDIR. Пик, составляющий около 1805 обратных сантиметров, соответствовал растяжению ангидридных связей в L1.As протекала реакция, а развивающийся пик в 1760 обратных сантиметров указывал на образование эфирных связей в полимере.
Полимеризация была закончена, когда пик 1805 года полностью исчез. С помощью гель-проникающей хроматографии определяли молекулярные массы и дисперсность ряда полимеров L1 с увеличивающимися коэффициентами подачи мономера. Среднемолекулярная масса числа линейно увеличивалась с исходными мономерными каталитическими соотношениями.
Все значения дисперсии были ниже 1,1. Для оценки стереохимии полимеров использовали протонную ЯМР-спектроскопию. Исследование гомодесвязи показало один пик в области альфа-метина, что указывает на то, что полимер является изотаксическим, и, следовательно, эпимеризации не происходит.
Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, так как без нее фоторедокс-полимеризация при низкой температуре трудно освоить. Правильная настройка реакции и контроль температуры имеют решающее значение для контролируемой полимеризации. Когда эта техника освоена, ее можно выполнить в течение четырех-шести часов, если она выполнена правильно.
Не забудьте надеть защитные очки во время этой процедуры. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как проводить фоторедокс-полимеризацию с раскрытием колец.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В этой статье представлен протокол контролируемой фоторедокс-полимеризации с открытием кольца O-карбоксиангидридов, осуществляемой с помощью комплексов Ni/Zn. Метод направлен на эффективное синтезирование поли(альфа-гидроксикислот) с функциональными боковыми цепями с высокой молекулярной массой.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Химия полимеров
- Фоторедокс-химия
- Наука о материалах
Фон
- Полиэфиры являются важными материалами в различных приложениях.
- Контролируемый синтез полиэфиров может улучшить их свойства.
- O-карбоксиангидриды представляют собой класс мономеров, используемых в синтезе полиэфиров.
- Эффективные методы полимеризации имеют решающее значение для продвижения в этой области.
Цель исследования
- Разработать контролируемый метод синтеза поли(альфа-гидроксикислот).
- Исследовать эффективность полимеризации с использованием комплексов Ni/Zn.
- Внести вклад в понимание синтеза полиэфиров из O-карбоксиангидридов.
Используемые методы
- Приготовление растворов бипи-никель(COD)цинк бис(хмдс)бензилового спирта.
- Использование катализатора на основе иридия в ангидридной среде THF.
- Хранение растворов при -35 градусах Цельсия.
- Демонстрация процедуры постдоком в лаборатории.
Основные результаты
- Метод полимеризации является высокоэффективным.
- Техника не влияет на серийную химию мономера.
- Поли(альфа-гидроксикислоты) с высокой молекулярной массой могут быть синтезированы.
- Функциональные боковые цепи могут быть включены в структуру полимера.
Выводы
- Этот метод обеспечивает контролируемый подход к синтезу полиэфиров.
- Использование комплексов Ni/Zn предлагает преимущества в эффективности.
- Дальнейшие исследования могут строиться на этом протоколе для изучения новых приложений.
Часто задаваемые вопросы
Executive Industry Relevance
Controlled photoredox ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides using Ni/Zn complexes enables precise synthesis of high molecular weight, stereoregular poly(alpha-hydroxy acids) with functional side chains. This capability addresses a key challenge in polymer chemistry by delivering predictable molecular weights and narrow dispersity, supporting advanced material design for biopharma applications. The method's reproducibility and control over polymer architecture are critical for translational research and scalable R&D workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of polymerization mechanisms for functional material development.
- Supports biological de-risking by ensuring stereoregular, non-epimerized polymer backbones.
- Facilitates predictive confidence in material properties for downstream applications.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible synthesis of polymers for assay platforms.
- Delivers quantitative control over molecular weight and dispersity for reliable compound evaluation.
- Enables scalable preparation of functionalized polymers for screening libraries.
Translational & Preclinical Research
- Supports alignment of polymer properties with translational biomaterial requirements.
- Ensures continuity from discovery synthesis to preclinical material validation.
- Reduces risk of batch-to-batch variability in preclinical studies.
Pipeline & Workflow Integration
This photoredox polymerization protocol fits within the early discovery to preclinical material development continuum, enabling rapid generation of well-defined polymers for functional studies and translational research.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on structure-property relationships in new polymeric materials.
- Screening: Provides reproducible, quantitative outputs for assay development and compound screening.
- Analytics: Enables precise measurement of molecular weight and dispersity for comparative analysis.
- Translational Research: Supports preclinical continuity by delivering polymers with consistent stereochemistry and functionalization.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for controlled synthesis of diverse poly(alpha-hydroxy acid) derivatives.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in polymer structure and function for advanced material applications.
- Operational Value: Standardizes polymer synthesis with high reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by reducing uncertainty in material performance.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of polymer candidates for translational advancement.
Implementation Considerations
- Requires expertise in photoredox catalysis and low-temperature reaction handling.
- Needs access to blue LED irradiation, inert atmosphere, and analytical instrumentation (GPC, NMR, FDIR).
- Demands rigorous cross-team standardization for reproducibility across batches.
- Adaptation may be needed for different O-carboxyanhydride monomers or functional groups.
- Temperature control is critical to avoid side reactions and ensure polymer quality.
![[(Dpeфос) (BCP) Cu] PF6: общий и широко применимый медно-Фотонеортодоксальный катализатор](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F59739.jpg%3Fv%3D2026-07-08T01%253A04%253A32.500Z&w=384&q=75)
