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自由操作空氣敏感試劑

(2022-09-19 18:46:58) 下一個

大多金屬催化的偶聯反應都對氧氣敏感,很多過渡金屬催化劑的操作需要在手套箱中操作,否則會明顯影響產率。買來的催化劑用幾回後,顏色會明顯改變,後續反應常不能重複原來的產率。這會明顯限製此類反應的應用範圍,並且會造成大量的浪費。2015年,Stephen L. Buchwald團隊開發了一種催化劑蠟封膠囊,不需要手套箱,直接在通風櫥中就可以操作對空氣極敏感的反應。相關成果發表在《Nature》上,操作也不複雜,就是事先在手套箱中將需要的催化劑密封在蠟質膠囊中,這些膠囊在空氣中穩定,可以儲存起來用於後續反應。這些催化劑膠囊可以極大的簡化了這類對空氣敏感反應的操作。

Nature 524, 208–211 (2015). https://doi.org/10.1038/nature14654

鎳催化劑是一種相對於鈀催化劑更加經濟且應用廣泛的金屬催化劑。在眾多的鎳催化劑中,Ni(COD)2是一種弱配位的鎳催化劑,大部分反應需要加入配位能力強的配體才能起作用,這也擴大了其的應用範圍,通過和各種配體配位可以用於催化各種反應。Suzuki-Miyaura偶聯反應Buchwald-Hartwig反應Heck反應Kumada偶聯反應Negishi偶聯反應還原偶聯反應C-X活化偶聯反應(X=H, O, S, N等),脫羧(脫羰)偶聯反應,環加成反應,氧化反應等等。但是Ni(COD)2對空氣敏感,需要在手套箱中操作,極大的限製了其應用範圍.

2016年,Neil K. Garg團隊將催化劑蠟封膠囊技術用於Ni(cod)2,並用於一係列他們團隊開發的C-N鍵活化的偶聯反應,如酰胺C-N鍵活化的Suzuki–Miyaura反應製備酮【Nature Chem 8, 75–79 (2016). https://doi.org/10.1038/nchem.2388】,酰胺C-N鍵活化的Negishi交叉偶聯反應製備酮【ACS Catal., 2016, 6, 3176】, 酰胺的胺交換反應【Nat. Commun., 2016, 7, 11554】。

Org. Lett. 2016, 18, 3934–3936

https://doi.org/10.1021/acs.orglett.6b01758】

製作的蠟封膠囊催化劑,在空氣中放置2個月後催化性能沒有明顯改變,而Ni(cod)2在空氣中放置一周後催化性能完全喪失,而Ni(cod)2/SIPr催化劑在空氣中一小時就會失效。

催化劑蠟封膠囊的製作過程也不複雜,將蠟加熱熔化後,通過合適的模具成型後,加入催化劑,密封即可:

一、Stephen L. Buchwald團隊方法【Nature 524, 208–211 (2015). https://doi.org/10.1038/nature14654】:

加熱熔化蠟,利用玻璃棒,蘸取液蠟,冷卻後得到,取下蠟質空殼,由於會出現裂縫,蠟殼浸入液蠟後冷卻,重複三次,確保蠟殼完整。

利用合適的模具,滴入液蠟,冷卻得到,蠟柱,備用。

將蠟殼移入手套箱中加入催化劑,將蠟柱塞上蠟殼,利用熱金屬板熔化蠟柱密封膠囊,取出膠囊後,再浸入液蠟中,確保完全密封。

二、Neil K. Garg團隊方法【Org. Lett. 2016, 18, 3934–3936;https://doi.org/10.1021/acs.orglett.6b01758】:

將油浴加熱至80℃,將蠟熔化。

吸取液蠟,滴入銅管模具中,冷卻得到,蠟質圓柱體。

修剪到合適長度後,利用鑽頭鑽孔,不要鑽透,得到蠟殼。

手套箱中填入催化劑,直接利用熱金屬板密封膠囊。

取出後,浸入液蠟中,確保完全密封。更大量的催化劑,換更大的模具就可以了。

來自網絡

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