Summary

O-Carboxyanhydrides Ni/Zn 단지 중재의 Photoredox 반지 개통 중 합 제어

Published: November 21, 2017
doi:

Summary

O-carboxyanhydrides Ni/Zn 단지 중재의 제어 photoredox 반지 개통 중 합에 대 한 프로토콜 제공 됩니다.

Abstract

여기, 우리가 예상된 분자 무게와 효율적인 반지 개통 중 합, 아이 소 택 틱 폴 리 (α-hydroxy 산)의 합성에 대 한 허용에 대 한 Zn alkoxide를 사용 하 여 photoredox Ni/Ir 촉매를 결합 하는 효과적인 프로토콜을 설명 (> 140 kDa) 좁은 분자량 분포 (Mw/Mn < 1.1). 이 반지 개통 중 합은 Ni와 Zn 단지 알코올 초기자와 파란색 LED (400-500 nm)에 의해 조사 photoredox Ir 촉매의 존재에 의해 중재 됩니다. 중 합을 피하기 위해 바람직하지 않은 측면 반응 낮은 온도 (-15 ° C)에서 수행 됩니다. 좁은 분자량 분포와 가까운 예상된 분자량 폴리머를 제공 4-8 시간 전체 단위체 소비를 얻을 수 있습니다. 결과 수 평균 분자량 1000까지 합의 학위를 가진 선형 상관 관계를 보여 줍니다. Homodecoupling 1H NMR 연구 획득된 폴리머 epimerization 없이 아이 소 택 틱 확인 합니다. 이 중 합 본 보고 준비 stereoregular 폴 리 (α-hydroxy 산)와 다양 한 기능적 측면 체인 그룹 베어링의 공중 합체를 신속 하 고 제어 O-carboxyanhydrides 중 합을 달성 하기 위한 전략을 제공 합니다.

Introduction

폴 리 (α-hydroxy 산) (PAHA)는 생 분해성 및 생체 고분자 생물 의학 장치에서 포장 재료에 이르기까지 응용 프로그램의 중요 한 클래스. 1 , 2 비록 PAHAs는 직접 α-hydroxy 산의 축 중 합에 의해 준비 될 수 있다, 결과 PAHAs의 분자 무게 (MWs)는 일반적으로 낮은. 3 반지 개통 중 합 (ROP) lactones (예: lactide 및 glycolide)의 축 중 합 보다 MWs와 분자량 분포 (Đ)에 더 나은 제어를 제공 하는 다른 합성 접근 이다. 그러나, 사이드 체인 기능 PAHAs와 lactones의 부족 육체 및 화학 재산 및 그들의 응용의 다양성을 제한 합니다. 4 , 5 2006 년부터, 1, 3-dioxolane-2, 4-디, 소위 O-carboxyanhydrides (졸업), 다양 한 사이드 체인 기능,6,,78, 준비 될 수 있는 9 , 10 , 11 , 12 , 13 폴 리 에스테 르 중 합에 대 한 높은 활성 단위체의 대체 클래스 등장 했습니다. 14 , 15

졸업의 ROP에 대 한 촉매 시스템 organocatalysts,8,12,,1617 유기 금속 촉매12,18,19 로 분류 될 수 있다 20,21 그리고 biocatalysts. 22 epimerization (즉, stereoregularity의 부족) 졸업 전자 철회 그룹,8,17 베어링 등 다소 통제 방식으로 일반적으로, 졸업의 ROP organocatalyst에 의해 추진 진행 예측할 수 없는 MWs, 또는 느린 중 합 속도 론입니다. 13 이러한 문제를 해결 하려면 활성 Zn alkoxide 복잡 한 졸업 ROP에 대 한 개발 되었다. 12 well-controlled Rop epimerization 없이 합 (DP)의 낮은 정도에 달성 했다. 그러나,이 Zn alkoxide 촉매는 고분자 중 합 (DP ≥ 300)의 높은 수준의 생산 효율적으로 수 없습니다. 13

우리 최근 사용자와 PAHA 합성 (그림 1)의 효율은 크게 향상 유망한 접근을 보고 있다. 13 우리는 OCA decarboxylation 아연 alkoxide 반지 개통 중 합 졸업의 중재와 홍보 photoredox Ni/Ir 촉매를 병합 합니다. 낮은 온도 (-15 ° C) 및 photoredox Ni/Ir 촉매의 사용은 반지-체인 전파, 바람직하지 않은 측면 반응을 피하고 있는 동안 예를 들어, Ni 카보닐기의 형성에 대 한 OCA의 decarboxylation와 synergistically 가속 한다. 23 , 24 transmetalation Ni 복잡 한와 따라 활성 Zn alkoxide는 체인 전파에 대 한 체인에 있습니다. 13

이 프로토콜에 신선한 준비 추가 (bpy)Ni(COD) (bpy = 2, 2′-bipyridyl, 대구 = 1, 5-cyclooctadiene), Zn(HMDS)2 (HMDS = hexamethyldisilazane),25 벤 질 알코올 (BnOH)와 Ir [dF (CF3) ppy]2(dtbbpy) PF6 ( Ir-1, dF (CF3) ppy = 2-(2, 4-difluorophenyl)-5-(trifluoromethyl) pyridine, dtbbpy = 4, 4′-디-tert-부 틸-2, 2′-bipyridine)에 모노 머 l-1 솔루션26 의 존재에서 콜드 트랩으로 글러브 박스에는 블루 LED 빛 (400-500 nm)과 온도 (그림 1)를 유지 하기 위해 팬. 온도-15 ° C ± 5 ° C에는 중 합 동안 유지 됩니다. OCA의 변환 푸리에 변환 적외선 분광학에 의해 모니터링 됩니다. 결과 폴리머 MWs Đ의젤 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 특징입니다. Homodecoupling 1H NMR 연구 획득된 폴리머 아이 소 택 틱 인지 여부를 결정 합니다. 대부분의 화학 물질은 습기에 매우 민감한, 자세한 비디오 프로토콜 새로운 실무자 photoredox ROP의 졸업과 관련 된 함정을 피할 수 있도록 위한 것입니다.

Protocol

주의: 모든 관련 재료 안전 데이터 시트 (MSDS) 사용 하기 전에 참조 하십시오. 많은 화학 물질 합성에 사용 되는 심하게 독성 발암 성입니다. 반응 공학 컨트롤 (증기 두건 및 글러브) 및 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 실험실 외 투, 전장 바지, 폐쇄 발가락 신발, 블루 빛의 사용을 포함 하 여 수행할 때 모든 적절 한 안전 관행을 사용 하시기 바랍니다 안전 차단 고글). 다음 절차는 장갑 상자에 표?…

Representative Results

그림 2와 같이 OCA의 변환 푸리에 변환 적외선 분광학에 의해 모니터링 됩니다. 1805 c m-1 에서 피크 무수 물 본드 스트레치 OCA;에 할당 하는 1760 c m-1 에서 피크는 폴리머에 에스테 르 결합의 형성에 해당합니다. 단위체의 피크 1805 c m-1 에서 완전히 사라지면, 일단은 중 합 완료 됩니다. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="…

Discussion

프로토콜 내에서 중요 한 단계-15 ±에서 반응 온도 유지 하는 5 ° c. 모든 촉매 솔루션 및 OCA 단위체는 중 합 하기 전에-35 ° C에서 글러브 박스 냉장고에 저장할 수 있다. 반응 튜브 미리 콜드 트랩에 냉각 해야 합니다. 반응, 동안 LED 빛, 열 방출 되므로 반응 15-20 분 마다 모니터링 하는 데 필요한. 일단 온도 발생을-10 ° C에 액체 질소 추가 해야 함정을 dewar에. 낮은 온도 대 한 이유는 실내 온도 제어 p…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 버지니아 폴 리 테크닉 연구소 및 주립 대학에서 시작 자금에 의해 지원 되었다. Q.F. 인정 국가 자연 과학 재단의 (21504047), 자연 과학 재단의 장쑤 성 (BK20150834), 게시물의 난징 대학 중국과 통신 과학 재단 NUPTSF (NY214179)에서 지원 합니다.

Materials

Ni(COD)2 Strem 28-0010 Stored in the glove box freezer.
2,2′-bipyridine Strem 07-0290 Stored in the glove box freezer.
Zn(HMDS)2 N/A N/A Synthesized following reported procedures.25 Stored in the glove box freezer.
Benzyl alcohol Sigma-Aldrich 402834 Stored with 4Å molecular sieve
Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6 Strem 77-0425 Stored in the glove box freezer.
THF Sigma-Aldrich 34865 Dried by alumina columns and stored with 4Å molecular sieve in the dark bottle in the glove box.
Ethanol Sigma-Aldrich 793175
GPC with an isocratic pump Agilent Agilent 1260 series
Dawn Heleos II Light Scatterer Wyatt
Optilab rEX differential refractive index detector Wyatt
Size exclusion columns Phenomenex
Glass Scintillation Vials – 7 ml VWR
FTIR spectrometer Agilent
Stir bars VWR 58948-091
Balance
Glove box Mbraun Labstar Pro

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Feng, Q., Tong, R. Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes. J. Vis. Exp. (129), e56654, doi:10.3791/56654 (2017).

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