Iminfunksjon Metathesis av silica-støttede katalysatorer ved hjelp av metoder for overflate organometalliske kjemi

Min protokoll er betydelig fordi den lar deg lage veldig presis katalysator, veldig selektiv, som bare kan gjøre en katalytisk reaksjon. Så protokollen er avledet fra et konsept av veldefinert, single-site katalysator, og disse single-site katalysatorer gjør fantastiske reaksjoner. Denne teknikken er utfordrende og tidkrevende, men forblir uten sidestykke i å forberede overflate- eller overflatekomplekser som kan brukes som katalysator.

Og overflaten organometallisk kjemi gir dypere forståelse av katalyse og utarbeidelse av ny, enkelt-site, veldefinert katalysator. Katalyse representerer 90% av prosessene i kjemisk industri og petrokjemisk industri. Så katalyse er ekstremt viktig for energi, miljø, fine kjemikalier.

Og selvfølgelig er ny katalysator veldig aktiv på dette feltet, kan åpne mange dører i kjemi og petrokjemi. Fordi i KAUST har vi det mest sofistikerte utstyret du finner i verden, vi er det mest utstyrte katalyselaboratoriet. Og spesielt har du veldig sterk infrarød spektroskopi, du har veldig sterk NMR, du har veldig sterk teknikk som lar deg se katalysator på atomnivå.

Vi kan se atomer på en overflate, og vi kan si hvilken type atom du ser på overflaten av et elektronmikroskop. Så visualisering er nødvendig for å forstå kompleksiteten til verktøyene som kreves for å fullt ut karakterisere katalysator. Først kobler du et høyvakuumfartøy til en høyvakuumlinje.

Kontroller om trykket øker ved å veksle mellom dynamikken og det statiske vakuumet. Ved lekkasje kan du skanne tilkoblingen med høyfrekvent generator for å lokalisere lekkasjer og hull. Dekk fem gram fumed silika i et 100-milliliter beger med nok deionisert vann til det blir en kompakt gel.

Deretter dekker du begeret med aluminiumsfolie, og varme den i ovnen ved 200 grader Celsius over natten. På neste dag, slip den avkjølte silika, og overføre ett gram til en glassreaktor. Lukk reaktoren med en hette, og forsegle den med fett.

Koble glassreaktoren til havnen på høyvakuumfartøyet, varm den gradvis opp til 700 grader Celsius, og la den stå over natten. Deretter klargjør du en platepellet fra den dehydroksylererte silikaen for en FTIR-måling i hanskerommet. Når målingen er fullført, må du observere det isolerte silanolsignalet i FTIR-spekteret.

Forbered en natriumspeilbelagt løsemiddelbombe utstyrt med en Teflon-stoppekran. Overfør ca 25 til 50 milliliter pentane til løsningsmiddelbomben. Koble løsemiddelbomben til høyvakuumledningen.

Frys oppløsningsvæsken ved hjelp av en flytende nitrogenfylt Dewar. Evakuer til løsningsmidlet er ferdig med avgassing. Deretter destillerer løsemidlet til en annen løsningsmiddelbombe.

Tørk en dobbel-Schlenk kolbe ved å evakuere den med vakuumlinjen og varme den med en varmepistol. Etter å ha overført den tørre Schlenk-kolben til hanskerommet, tilsett 089 milliliter av forløperkomplekset til ett rom. Tilsett ett gram av den dehydroksylert silika og en rørestang til det andre rommet, og forsegle dem med fett.

Lukk de to halsene på dobbel-Schlenk kolben med en hette. Bruk en T-skjøt til å koble høyvakuumledningen til løsningsmiddelet Schlenk-kolben på den ene siden og til dobbel-Schlenk-kolben på den andre siden. Sørg for at alle tilkoblinger er sikret med metalliske klips, og evakuer linjen og dobbel-Schlenk kolben til den når et stabilt høyt vakuum på 10 til minus fem millibar.

Overfør oppløsningsvæsken fra løsningsmidlet Schlenk kolbe til rommet på dobbel-Schlenk kolben som inneholder metallforløperen ved destillasjon. Når glassenheten er under statisk vakuum, bruk en flytende nitrogendewar til å kjøle ned rommet, kondensere oppløsningsvæsken og for å oppløse forløperen. Deretter overfører du løsningen til silikarommet ved gravitasjon.

Rør i en til tre timer for å fullføre pode. Deretter filtrerer du materialet ved å overføre oppløsningsvæsken til løsningsmiddelrommet, og destiller løsningsmidlet til det faste rommet. Fjern avfallsløsemiddelet ved destillasjon ved hjelp av en interceptor.

Forbered en platepellet av det transplanterte materialet for en FTIR-måling i hanskerommet. Tilsett ett gram av det podede materialet i en Schlenk-kolbe, og koble det til høyvakuumlinjen. Begynn å varme det gradvis til 200 grader Celsius, og la det stå i fire timer.

Etter å ha tillatt det transplanterte materialet avkjøles under vakuum, klargjør du en platepellet fra 50 til 70 milligram av det tilberedte materialet for en FTIR-måling i hanskerommet. I et ampulerør legger du til 12,47 milligram katalysator. Tilsett to imine underlag, 0,5 milliliter toluen og en rørestang.

Koble ampullrøret til høyvakuumledningen, og frys det ved hjelp av flytende nitrogen. Deretter forsegler du ampulerøret med en flammefakkel. Plasser det forseglede ampulerøret i et olje- eller sandbad, og varm det opp til 80 grader Celsius i opptil seks timer.

Etter at reaksjonen er fullført, fryse den avkjølte ampulerøret, og kutt toppen ved hjelp av en glasskutter. Filtrer oppløsningen i et GC hetteglass, og fortynne med ett milliliter toluen for GC-MS-analyse. Etter pode komplekset på dehydroksylert silika, den karakteristiske FTIR topp for isolert silanol nesten helt forsvunnet, og nye topper dukket opp i alkyl regionen.

Etter varmebehandling av det tilberedte materialet viste det infrarøde spekteret en ny topp for imidofragmentet. Karbon krysspolarisert magisk vinkel spinning spekteret av det podematerialet avslørte to overlappende topper på 37 og 46 ppm, tilskrives den ikke-eksisterende metylgruppen i metylamin. En lavintensitetstopp på 81 ppm ble fastslått å være korrelert med metylentoppen på 2,7 ppm i heteronukleære korrelasjonsspekteret.

Nitrogen-NMR-spekteret av det transplanterte materialet viste to topper. Det intense signalet downfield ble tildelt nitrogenkjernene i metallaaziridin- og imido-funksjonene. Den svake upfield-forskjøvet toppen ble tilskrevet en dimetylamin moiety.

For imido metall fragment i katalysatoren som ble generert etter varmebehandling, en bred topp dukket opp i proton NMR spekteret, som representerer metylen grupper. Karbonkrysspolarisert magisk vinkel spinning spekteret viste to topper på 37 og 48 ppm. Imine metatesen med tre imineforbindelser og massespektra av de resulterende produktene vises her.

Kontroller alltid høyvakuumledningen, og kontroller at alt glasset er forseglet riktig i hvert trinn for å forhindre luftlekkasjer. Denne teknikken kan potensielt gi en bedre generell forståelse av katalysen ved utarbeidelse av ny, veldefinert, enkelt-site, silika-støttet katalysator.