WO2000061288A1 - Funktionalisierte trägermaterialien erhältlich durch metathesepfropfpolymerisation - Google Patents

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Frank Michael Sinner
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Michael Rudolf Buchmeiser
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Definitions

  • the invention relates to functionalized carrier materials which are suitable as separation materials for chromatography, and to processes for their preparation and their use as separation materials in chromatography.
  • a large number of carrier materials are already known in the field of separation processes. They are based essentially on inorganic base supports such as silica, glass, alox, titanium dioxide, zirconium dioxide, etc. and on organic base supports such as e.g. B. polystyrene-divinylbenzene (PS-DVB) and various acrylates. Silica materials are characterized by good mechanical properties, although the moderate pH stability significantly limits their area of application. Organic materials have good pH stability, but are u. a. very difficult to derivatize and with low reproducibility. Regardless of the support material, the functional groups are generally chemically bound to the base support material in monomeric form. In the production of stationary phases, and especially in the production of chiral separating materials, which place very high demands on the quality of the functionalities used and on their fixing to the base material, the classic synthetic processes for functionalized carrier materials reach their limits.
  • the invention therefore relates to a functionalized carrier material which can be obtained by the following process steps: a) providing a base carrier; b) covalent binding of a group accessible to metathesis polymerization to said base support; c) grafting monomers accessible from metathesis polymerization, which contain separation effectors or their precursor groups, into the base support derivatized after step b); d) optional conversion of precursor groups introduced in step c) into separation effectors by polymer-analogous conversion.
  • the invention also relates to the use of the functionalized carrier materials according to the invention as sorbents in chromatographic separations, and to production processes for the functionalized carrier materials according to the invention.
  • the invention relates to the preferred embodiments of the dependent claims.
  • Figure 1 shows schematically the derivatization of an organic carrier with a polymerizable group (here a norbom-2-en-5-yl group.
  • a polymerizable group here a norbom-2-en-5-yl group.
  • SnBr 4 , BrSi (CH 3 ) 3 , trioxane, CH 2 CI 2 , (ii ) NaBr, DMF, BrCH 2 CH 2 Br G represents a polymerizable group.
  • Figure 2 shows schematically the derivatization of silica with a polymerizable group (here a norbom-2-en-5-yl group.
  • Figure 3 is a schematic representation of the ring-opening metathesis graft polymerization.
  • Figures 4 to 9 show syntheses of the following compounds :
  • Fig. 4 Mononorborn-2-en-5-carboxyl- ⁇ -cyclodextrin (1); see example
  • FIG. 9 6- (Norbom-2-en-5-carboxyl) aminohexanoic acid; see example B6.
  • b-CD mean: ⁇ -cyclodextrin, DMF dimethylformamide; Me-OH: methanol.
  • Figure 10 shows the numbering of 6- (norborn-2-en-5-carboxyl) amino-hexanoic acid.
  • FIG. 11 shows the synthesis of mono-6- (norborn-2-ene-5-carboxyl) aminohexanoic acid- ⁇ -cyclodextrin (5).
  • Figures 12 and 13 show the enantiomers of Ferroceno [2.3] indenone and the elution profile of the enantiomer separation (see Example D4).
  • FIG. 14 shows the elution diagram of a separation of phenols on column VI (see
  • FIG. 15 shows the elution diagram of a separation of methylanilines on column VI (see examples C5 and D6).
  • FIG. 16 shows the elution diagram of a separation of methylanilines on column VII (see examples C6 and D7).
  • FIG. 17 shows the number of steps for different analytes from Examples D6 and D7.
  • the present invention discloses the production of new functionalized carrier materials by means of metathesis polymerization using graft polymerization.
  • inorganic e.g. silica, glass, titanium dioxide, zirconium dioxide
  • organic base supports e.g. polyacrylates, polystyrene
  • Divinylbenzene derivatized with a group G accessible for metathesis polymerization (e.g. a norbom-2-ene, a terminal alkyne).
  • a group G accessible for metathesis polymerization e.g. a norbom-2-ene, a terminal alkyne.
  • these groups G accessible to metathesis polymerization can be silanized, e.g. B. by reaction with norborn-2-en-5-yltrichlorosilane, bound to the base support (see Fig. 2).
  • the examples show another possibility of introducing groups G accessible to metathesis polymerization into a base support; further variants are apparent to the person skilled in the art on the basis of the examples described.
  • Particularly preferred among the groups accessible for metathesis polymerization are compounds which are derived from norbom-2-enes, norbornadienes, 7-oxanorbom-2-enes, alkynes, cyclobutenes, cyclopentenes, dicyclopentanes, cyclooctenes, cyclooctadienes, cyclooctatrienes or cyclo- Derive octatetraenes.
  • group G accessible to metathesis polymerization is copolymerized with a functional monomer M accessible to metathesis polymerization in the course of a graft polymerization in such a way that the latter is polymerized ("grafted") onto the surface (see FIG. 3).
  • These monomers M generally contain groups or substituents which form the basis for the chromatographic separations; These so-called separation effectors include, for example, hydrophobic groups for reversed-phase (RP) or hydrophobic interaction chromatography (HIC), or also ionic groups for ion exchange chromatography, or chelating groups for metal chelate chromatography, chiral groups for chromatographic enantiomer separation, or affinity ligands for affinity chromatography.
  • RP reversed-phase
  • HIC hydrophobic interaction chromatography
  • Embodiments for separation effectors are known to the person skilled in the art. Instead of monomers M which already contain such separation effectors, it is also possible to use monomers M into which the separation effectors are introduced after the polymerization by polymer-analogous reactions.
  • An example of such polymer-analogous reactions is the reaction of epoxy-containing monomer units with n-octanol to form a separating material that can be used for HIC.
  • Other suitable polymer-analogous reactions and suitable separation effectors are known to the person skilled in the art and are described in the literature, for example EP 0 320 023 or WO 98/03 242.
  • Preferred examples of functional monomers M are derived from the following compounds: monosubstituted alkynes, mono- or doubly substituted norbom-2-enes, 7-oxanorborn-2-enes, norbomadienes, cyclobutenes, cyclopentenes, dicyclopentadienes, cyclooctenes, cycloctadienes, cyclooctatrienes and cyclooctatetraenes, these compounds having one or more C 1 -C 8 -alkyl, C 1 -C 8 -alkyloxy-, aryl-, aryl-oxy-, C 1 -C - ⁇ -alkenyl, C 1 -Ci 8- Arylalkyl-, Ci -C 18 -alkylaryl-, C1 -C18-
  • substituents are in particular a carboxylate, an N-carbonylamino acid, an N-carbonyldipyridylamino or a dipyridylamido group and N-substituted 7-oxa-norborn-2-ene-5,6-dicarboximido-, 7-oxa-norbom-2 -en-5,6-dicarboxylic acid amido, norbom-2-en-5-carboxylic acid amido and norbor ⁇ -2-en-5,6-dicarboxylic acid - imide groups are particularly preferred.
  • groupings M are particularly preferred, the substituent of which is a chiral group (e.g.
  • an amino acid derivative e.g. a cyclodextrin or a polysaccharide
  • a chelating group e.g. a hydroxyquinoline
  • a hapten e.g. a protein, a glycoprotein (e.g. Vancomycin) or an enzyme for antigen antibodies
  • the metathesis initiators known to the person skilled in the art and applicable to the respective functional monomer M are used for the graft polymerization.
  • the initiators suitable for metathesis polymerization include, among others, many of the known Ziegler-Natta catalysts.
  • the materials produced according to the invention by metathesis graft polymerization are also distinguished by increased pH stability in the case of inorganic supports such as silica. Furthermore, this synthetic approach enables the carrier materials with the desired functional groups to be derivatized with a high degree of definition and reproducibility.
  • the carrier materials functionalized according to the invention are used in particular as carrier and separation materials for separation processes
  • Mn number-average molar mass in g / mol
  • PS-DVB polystyrene-divinylbenzene
  • the NMR data were recorded in the stated solvent at 25 ° C. on a Bruker AM 300 and are stated in ppm relative to tetramethylsilane. Coupling constants (J) are listed in Hertz.
  • the IR spectra were recorded on a Midac FT-IR. The determination of the spec. Surface using the BET multi-point method was carried out on a Quantachrome / NOVA 2000. ⁇ -cyclodextrin was dried in toluene using a Dean-Stark apparatus. 3.5 DNB (dinitrobenzoyl) amino acid derivatives were prepared according to the literature (WH Pirkle, J. M Finn, J. Org. Chem. 1981, 46, 2935-2938).
  • Example A1 Surface modification of silica materials (NOR-O-silica) with polymerizable groups G
  • Example A2 Surface modification of a commercially available silica gel (carrier material A) with polymerizable groups G
  • NUKLEOSIL ® 300-5 (Macherey and Nagel, DE, spherical silica gel, 300 A pore diameter, 0.8 ml / g pore volume, 5 ⁇ m grain size) 6.109 g NUKLEOSIL ® , dried by refluxing in toluene in a Dean-Stark water separator , were suspended in 150 ml CH 2 CI 2 , with
  • Example A3 surface modification of a commercially available silica gel (substrate B) having polymerizable groups G carrier material.
  • B Purospher ® STAR (Merck KGaA, DE; spherical silica gel, 120 A pore diameter, 5 micron particle size
  • the silanization of the support material was as described previously for substrate A
  • the elemental analysis showed a loading of 0.74 mequiv./g.
  • Example A4 Surface modification of a carrier material based on polystyrene-divinylbenzene (PS-DVB) with polymerizable groups G by means of direct bromomethylation
  • PS-DVB polystyrene-divinylbenzene
  • the mixture was stirred at 0 ° C. for 30 minutes and at room temperature for a further 40 h.
  • the material was filtered off, washed with THF, water, methanol and diethyl ether and dried under vacuum.
  • Example A6 Norbom-2-en-5-methoxy derivatives of PS-DVB (NOR-O-PS-DVB)
  • Norbon-2-en-5-methyl alcohol (1, 068 g, 8.6 mmol) (O. Diels, .K. Alder ,. Liebigs Ann. Chem. 1928, 460, 98) became a dropwise at 0 ° C Suspension of sodium hydride (0.37 g, 16 mmol) placed in dry THF. The mixture was stirred at room temperature for 30 minutes and at 40 ° C. for one hour. Excess sodium hydride was filtered off, PS-DVB (2.0 g) was added and the mixture was stirred at 60 ° C. overnight. Filtration followed by washing with methanolic water, THF and diethyl ether led to the desired PS-DVB derivative. IR (KBr): 1090 cm "1
  • Example B1 Preparation of functional monomers M based on norborn-2-en and 7-oxanorbom-2-ene a) N- (norbom-2-en-5-yl-carboxy) -L-valine (I): For one Mixture of L-valine (1.0 g, 8.54 mmol) and sodium hydroxide (0.683 g, 17.1 mmol) in 10 ml of water was added dropwise to norbom-2-encarboxylic acid chloride (1, 474 g, 9.45 mmol) . The reaction mixture was stirred at room temperature for 30 minutes, diluted with 10 ml of water and acidified with 2N hydrochloric acid.
  • Example B2 Mono- (norbom-2-ene-5-carboxy) 1- ⁇ -cyclodextrin (1) ⁇ -cyclodextrin (b-CD7 g, 6.2 mmol), dried by refluxing in toluene in a Dean-Stark water separator in dry pyridine dissolved and cooled to -35 ° C. After the addition of e ⁇ c / o / exo-norborn-2-en-5-carboxylic acid chloride (1.1 g, 7.0 mmol), the solution was stirred at 0 ° C. for 30 min and at room temperature overnight. The resulting monomer was precipitated with H 2 O, filtered off and reprecipitated with DMF / H 2 O. Yield: 5.45 g (70%).
  • Example B3 Mono- (7-oxanorbom-2-en-5-carboxyl) -ß-cyclodextrin
  • Example B4 Norbom-2-en-5-yl- (methoxymethylsiloxyl) -ß-cyclodextrin (3) ß-cyclodextrin (1.09 g, 0.96 mmol), dried by refluxing in toluene in a Dean-Stark water separator, was in 20 ml dissolved dry pyridine and cooled to -30 ° C. After the addition of 5- (bicycloheptenyl) methyldichlorosilane (0.58 g, 2.78 mmol), the solution was stirred at 0 ° C. for 30 min and at room temperature overnight.
  • Example B6 Mono-6- (norborn-2-en-5-carboxy) aminohexanoic acid- ⁇ -cyclodextrin (5) a) 6- (norbom-2-ene-5-carboxyl) aminohexanoic acid
  • 6-aminocaproic acid (3.67 g, 28.0 mmol) was suspended in 56 ml of CH 2 Cl 2 , trimethylchlorosilane (6.19 g, 57.0 mmol) was added and the mixture was boiled under reflux for 2 h. The solution was then cooled to 0 ° C., TEA (4.25 g, 42.0 mmol) and norbom-2-en-5-carboxylic acid chloride (endo: exo 10: 1) (4.38 g, 28.0 mmol) were slowly added dropwise. After the mixture had been stirred at 0 ° C. for 30 min and at room temperature overnight, the CH 2 Cl 2 was stripped off.
  • Example C2 Graft polymerization on surface-modified silica materials
  • the material was filtered off, washed with THF and methylene chloride and dried under high vacuum.
  • the selector (dissolved in 5 ml of DMF (abs.)) was then added and stirring was continued overnight at 65 ° C. and 1-hexene (0.046 g, 0.56 mmol) was added for the final capping.
  • the sample was stirred for a further 10 min, then filtered, washed with DMF, CH 2 Cl 2 , MeOH and ether and dried under high vacuum.
  • the material was suspended in MeOH and filled at 400 bar with MeOH (40 ml) in a steel column 150 x 2 mm. The respective amounts of substance are listed in the table below.
  • Example C5 Preparation of apolar columns via graft polymerization with norbomene
  • the loading on norbomen was determined by elemental analysis and was 1.23 mequiv./g.
  • the material was suspended in MeOH and filled at 400 bar with MeOH (40 ml) in a steel column 150 x 2 mm (column VI).
  • Example C6 Preparation of carboxylate-derivatized columns via
  • Example D1 Stability test on a sorbent prepared according to Example C2 (monomer VIII aqueous solutions (pH: 2, 3, 7, 8, 9, 10 and 11) was carried out for 12 hours each
  • Example D3 Chiral separations on different column materials
  • Example D4 Separation of axially chiral enantiomers: Ferroceno [2.3] indenone
  • Phenol separation on column VI see example C5.
  • chromatographic conditions eluent: A: H2O with 30% ACN and 0.1% TFA; B: ACN with 0.1% TFA; Gradient: 0% B for 9 min, 0 to 20% B in 5 min, 20 to 25% B in 8 min, flow rate: 0.4 ml / min; Temp .: 25 ° C; V :.

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Abstract

Funktionalisierte Trägermaterialien erhältlich durch folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines Basisträgers; b) Einführung einer der Metathesepolymerisation zugänglichen Gruppe in besagten Basisträger; c) Aufpfropfung von der Metathesepolymerisation zugänglichen Monomeren, die Separationseffektoren oder deren Vorläufergruppierungen enthalten, in den nach Schritt b) derivatisierten Basisträger; d) optionale Umwandlung von in Schritt c) eingeführten Vorläufergruppierungen in Separationseffektoren durch polymeranaloge Umsetzung; sowie Verfahren zu ihrer Herstellung werden offenbart. Die erfindungsgemässen funktionalisierten Trägermaterialien sind als Sorbenzien bei chromatographischen Trennungen geeignet.

Description

Funktionalisierte Trägermaterialien erhältlich durch Metathesepfropfpolymerisation
Die Erfindung betrifft funktionalisierte Trägermateriaiien, die als Trenn- materialien für die Chromatographie geeignet sind, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Trennmaterialien in der Chromatographie.
Auf dem Gebiet der Trennverfahren sind heute bereits eine Vielzahl von Trägermaterialien bekannt. Sie basieren im wesentlichen auf anorganischen Basisträgern wie Silika, Glas, Alox, Titandioxid, Zirkondioxid, etc. sowie auf organischen Basisträgern wie z. B. Polystyrol-Divinylbenzol (PS- DVB) und diversen Acrylaten. Silika Materialien zeichnen sich durch gute mechanische Eigenschaften aus, wenngleich die mäßige pH-Stabilität ihren Einsatzbereich signifikant einschränkt. Organische Materialien weisen zwar eine gute pH-Stabilität auf, sind jedoch u. a. nur sehr schwer und mit geringer Reproduzierbarkeit derivatisierbar. Unabhängig vom Trägermaterial sind die funktionellen Gruppen im allgemeinen in monomerer Form chemisch an das Basisträgermaterial gebunden. Bei der Herstellung stationärer Phasen und hier vor allem bei der Erzeugung chiraler Trennmaterialien, die sehr hohe Ansprüche an die Qualität der verwendeten Funktionalitäten sowie an deren Fixierung an das Basisträgermaterial stellen, stoßen die klassischen Syntheseverfahren für funktionalisierte Trägermaterialien an ihre Grenzen.
Die Herstellung funktionalisierter Trägermatierialien mittels Ring-Öffnungs Metathesepolymerisation (ROMP) wurde bereits beschrieben (M. R. Buchmeiser, G. K. Bonn, AT404 099 (181296); M. R. Buchmeiser, F. Sinner, R. Tessadri, G. K. Bonn, AT 405 056 (010497); Buchmeiser, R. Tessadri, A 1132/97 (020797)). Im Zuge dieser Verfahren wurden die funktionalisierten Trägermateriaiien entweder durch Quervernetzung eines funktionellen Monomers bzw. durch Coating vorgefertigter Trägermateria-
BISTÄTIGUNGSKOPIE lien hergestellt. Ungeachtet der Vorzüge der auf diese Weise hergestellten Materialien sind damit dennoch einige Nachteile verbunden. So zeigen die durch Quervernetzung hergestellten funktionalisierten Trägermateriaiien ein überdurchschnittliches Quellen in organischen Lösungsmitteln. Anderer- seits ist bei den durch Coating von vorgefertigter Trägermateriaiien hergestellten Trägern ein teilweise drastischer Verlust an spezifischer Oberfläche zu beobachten. Um diese Nachteile zu vermeiden und "optimale", funktionalisierte Trägermateriaiien zu erzeugen, wurde ein neuer Problemlösungsansatz entwickelt, um funktionelle Trägermateriaiien mit verbes- serten Eigenschaften bereitzustellen.
Gegenstand der Erfindung ist folglich ein funktionalisiertes Trägermaterial erhältlich durch folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines Basisträgers; b) kovalente Bindung einer der Metathesepolymerisation zugänglichen Gruppe an besagten Basisträger; c) Aufpfropfung von der Metathesepolymerisation zugänglichen Monomeren, die Separationseffektoren oder deren Vorläufergruppierungen enthalten, in den nach Schritt b) derivatisierten Basisträger; d) optionale Umwandlung von in Schritt c) eingeführten Vorläufergruppierungen in Separationseffektoren durch polymeranaloge Umsetzung.
Gegenstand der Erfindung ist femer die Anwendung der erfindungs- gemäßen funktionalisierten Trägermateriaiien als Sorbenzien bei chromatographischen Trennungen, sowie Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen funktionalisierten Trägermateriaiien. Gegenstand der Erfindung sind die bevorzugten Ausführungsformen der abhängigen Ansprüche.
Figur 1 zeigt schematisch die Derivatisierung eines organischen Trägers mit einer polymerisierbaren Gruppen (hier eine Norbom-2-en-5-yl-Gruppe. (i) SnBr4, BrSi(CH3)3, Trioxan, CH2CI2, (ii) NaBr, DMF, BrCH2CH2Br. Darin bedeutet G eine polymerisierbare Gruppe. Figur 2 zeigt schematisch die Derivatisierung von Silika mit einer polymerisierbaren Gruppe (hier eine Norbom-2-en-5-yl-Gruppe. Figur 3 ist eine schematische Darstellung der Ring-Öffnungs Metathese Pfropfpolymerisation.. Die Figuren 4 bis 9 zeigen Synthesen folgender Verbindungen:
Fig. 4: Mononorborn-2-en-5-carboxyl-ß-cyclodextrin (1); siehe Beispiel
B2; Fig. 5: et7cO/exo-7-Oxanorborn-2-en-5-carbonsäurechlorid (RT: Raumtemperatur; 3 Tage) ; siehe Beispiel B3a); Fig. 6: Mono-(7-oxanorborn-2-en-5-carboxyl)-ß-cyclodextrin (2) ; siehe
Beispiel B3b); Fig. 7: Norbom-2-en-5-yl-(methoxymethylsiloxyl)-ß-cyclodextrin (3) ; siehe Beispiel B4; Fig. 8: Tris(norborn-2-en-5-yl-(methoxymethylsiloxyl)-ß-cyclodextrin (4); siehe Beispiel B5;
Fig. 9: 6-(Norbom-2-en-5-carboxyl)aminohexansäure; siehe Beispiel B6. Darin bedeuten b-CD: ß-Cyclodextrin, DMF Dimethylformamid; Me-OH: Methanol. Figur 10 zeigt die Bezifferung von 6-(Norborn-2-en-5-carboxyl)amino- hexansäure. Figur 11 zeigt die Synthese von Mono-6-(norborn-2-en-5- carboxyl)aminohexansäure-ß-cyclodextrin (5). Die Figuren 12 und 13 zeigen die Enantiomeren von Ferroceno[2.3]indenon, sowie das Elutions- profil der Enantiomerentrennung (siehe Beispiel D4). Figur 14 zeigt das Elutionsdiagramm einer Trennung von Phenolen an Säule VI (siehe
Beispiele C5 und D5). Figur 15 zeigt das Elutionsdiagramm einer Trennung von Methylanilinen an Säule VI (siehe Beispiele C5 und D6). Figur 16 zeigt das Elutionsdiagramm einer Trennung von Methylanilinen an Säule VII (siehe Beispiele C6 und D7). In Figur 17 ist die Treπnstufenzahl für verschiedene Analyte aus den Beispielen D6 und D7 vergleichend dargestellt. Die vorliegende Erfindung offenbart die Herstellung neuer funktionalisierter Trägermateriaiien mittels Metathesepolymerisation unter Anwendung der Pfropfpolymerisation. Hierbei werden im Unterschied zu bisherigen Verfahren in einem ersten Schritt anorganische (z. B. Silika, Glas, Titandioxid, Zirkondioxid) oder organische Basisträger (z. B. Polyacrylate, Polystyrol-
Divinylbenzol) mit einer der Metathesepolymerisation zugänglichen Gruppe G (z. B. einem Norbom-2-en, einem terminalen Alkin) derivatisiert. Dies geschieht z. B. bei PS-DVB Materialien durch Reaktion von Brommethylier- tem PS-DVB mit Norborn-2-en-5-ylmethoxiden (siehe Fig. 1 ). Im Falle von Silika können diese der Metathesepolymerisation zugänglichen Gruppen G mittels Silanisierung, z. B. durch Umsetzung mit Norborn-2-en-5-yltrichlor- silan, an den Basisträger gebunden werden (siehe Fig. 2). Die Beispiele zeigen weitere Möglichkeit der Metathesepolymerisation zugängliche Gruppen G in einen Basisträger einzuführen; weitere Varianten erschließen sich dem Fachmann auf der Grundlage der beschriebenen Beispiele. Besonders bevorzugt unter den einer Metathesepolymerisation zugänglichen Gruppe sind Verbindungen, die sich von Norbom-2-enen, Norbornadienen, 7-Oxa- norbom-2-enen, Alkinen, Cyclobutenen, Cyclopentenen, Dicyclopenta- dienen, Cyclooctenen, Cyclooctadienen, Cyclooctatrienen oder Cyclo- octatetraenen ableiten.
Die der Metathesepolymerisation zugängliche Gruppe G wird in einem weiteren Syntheseschritt mit einem funktionellen, der Metathesepolymerisation zugänglichen Monomer M im Zuge einer Pfropfpolymerisation in der Weise copolymerisiert, daß letzteres auf die Oberfläche aufpolymeri- siert ("gepfropft") wird (siehe Fig. 3). Diese Monomeren M enthalten in der Regel Gruppierungen oder Substituenten, die die Grundlage für die chromatographische Trennungen bilden; zu diesen sogenannten Separationseffektoren gehören beispielsweise hydrophobe Gruppen für die reversed-phase- (RP-) oder die hydrophobe Interaktionschromatographie (HIC), oder auch ionische Gruppen für die lonenaustauschchromato- graphie, oder chelatbildeπde Gruppen für die Metallchelatchromatographie, chirale Gruppen für die chromatographische Enantiomerentrennung, oder auch Affinitätsliganden für die Affinitätschromatographie. Ausführungsformen für Separationseffektoren sind dem Fachmann bekannt. Anstelle von Monomeren M, die bereits solche Separationseffektoren enthalten, können auch Monomere M eingesetzt werden, in die nach der Polymerisation durch polymeranaloge Umsetzungen die Separationseffektoren eingeführt werden. Ein Beispiel für derartige polymeranalogen Umsetzungen ist die Reaktion von epoxidhaltigen Monomereinheiteπ mit n-Octanol zu einem für die HIC brauchbaren Trennmaterial. Weitere geeignete polymer- analoge Umsetzungen, sowie geeignete Separationseffektoren sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beispielsweise EP 0 320 023 oder WO 98/03 242 beschrieben.
Bevorzugte Beispiele für funktioneile Monomere M leiten sich von folgenden Verbindungen ab: einfach substituierte Alkine, einfach oder doppelt substituierte Norbom-2-ene, 7-Oxanorborn-2-ene, Norbomadiene, Cyclobutene, Cyclopentene, Dicyclopentadiene, Cyclooctene, Cyclo- octadiene, Cyclooctatriene und Cyclooctatetraene, wobei diese Verbindungen mit einer oder mehreren Cι -C-|8-Alkyl-, C-|-Ci8-Alkyloxy-, Aryl-, Aryl- oxy-, Ci -Ciβ-Alkenyl-, C 1 -Ci 8-Arylalkyl-, Ci -C 18-Alkylaryl-, C1 -C18-
Arylalkenylgruppe oder mit Halogen, einer C-|-Ci8-Hydroxyalkyl-, (poly)- Hydroxyphenyl-, Cι-Ci8-Hydroxyalkylaryl-, Cι -Ci8-Aminoalkyl-, (C-| -C-|8)- mono- oder di-(Cι -Ci 8-Alkyl)aminoalkyl-, Ci -Ci 8-Cyanoalkyl-, Cyanoaryl- oder eine Carboxylat- C1-C18- Alkylcarboxylat-, Cι -C-| 8-Alkylcarboxyl-, N,N-Dipyridylamin-, N-Cι-Ci 8-Alkyl-N,N-dipyridylamino-, N,N-Dipyridyl- carbamido- oder eine Ci-Ci8-Alkyl-N,N-dipyridylcarbonsäureamid-Gruppe substituiert sein können. Als Substituenten sind insbesondere eine Carboxylat-, eine N-Carbonylamiπosäure, eine N-Carbonyldipyridylamino oder eine Dipyridylamido-Gruppe sowie N-subsituierte 7-Oxa-norborn-2-en- 5,6-dicarbonsäureimido-, 7-Oxa-norbom-2-en-5,6-dicarbonsäureamido-, Norbom-2-en-5-carbonsäureamido- und Norborπ-2-en-5,6-dicarbonsäure- imid-Gruppen besonders bevorzugt. Weiterhin sind Gruppierungen M besonders bevorzugt, deren Substituent eine chirale Gruppe (z. B. ein Aminosäure-Derivat, ein Cyclodextrin oder ein Polysaccharid), eine chelierende Gruppe (z. B. ein Hydroxychinolin), ein Hapten, ein Protein, ein Glycoprotein (z. B. Vancomycin) oder ein Enzym zur Antigen-Antikörper
Reaktion ist.
Für die Pfropfpolymerisation werden die dem Fachmann bekannten und für das jeweilige funktioneile Monomer M anwendbaren Metatheseinitiatoren herangezogen. Zu den für die Metathesepolymerisation geeigneten Initiatoren gehören unter anderem auch viele der bekannten Ziegler-Natta- Katalysatoren. Die erfindungsgemäß durch Metathesepfropfpolymerisation hergestellten Materialien zeichnen sich auch im Fall von anorganischen Trägern wie Silika durch eine erhöhte pH-Stabilität aus. Weiters können durch diesen synthetischen Ansatz die Trägermateriaiien mit den gewünschten funktionellen Gruppen mit hoher Definiertheit und Reproduzierbarkeit derivatisiert werden.
Die erfindungsgemäß funktionalisierten Trägermateriaiien werden insbesondere als Träger- und Trennmaterialien für Trennverfahren
(insbesondere für Gas- und Flüssigchromatographie, Kapillarelektrophorese, Kapillarelektrochromatographie, Festphasenextraktion, Anreicherung von Metallen, Luft- und Abwasserreinigung) verwendet.
Auch ohne weitere Ausführungen wird davon ausgegangen, daß ein Fachmann die obige Beschreibung im weitesten Umfang nutzen kann. Die bevorzugten Ausführungsformen und Beispiele sind deswegen lediglich als beschreibende, keineswegs als in irgendeiner Weise limitierende Offen- barung aufzufassen. Die vollständige Offenbarung aller vor- und nachstehend aufgeführten Anmeldungen, Patente und Veröffentlichungen, sowie der korrespondierenden Anmeldung AT A604/99, eingereicht am 07.April 1999, sind durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeführt.
Beispiele
Im folgenden sind besonders bevorzugte Herstellungsverfahren, sowie exemplarische Trennergebnisse angeführt.
Es bedeuten: GPC = Gelpermeationschromatographie
Mw = gewichtsmittlere Moimasse in g/mol
Mn = zahlenmittlere Molmasse in g/mol
Mw/Mn Molmassenverteilung (ermittelt mittels GPC) 1 H-NMR = Protonenresonanzspektroskopie
13C-NMR = Kohlenstoffresonanzspektroskopie δ = chemische Verschiebung in ppm (parts per million)
IR = Infrarotspektroskopie; v = Wellenzahl (cm'1)
PS-DVB= Polystyrol-Divinylbenzol
Allgemeines. Alle Experimente wurden, falls nicht ausdrücklich anders erwähnt, mit Schlenk Technik unter strengem Luft- und Feuchtigkeitsausschluß durchgeführt. Pentan, p.a., Diethylether ÖAB, Tetrahydrofuran (THF) p.a., DME (Dimethoxyethan) p.a. und Toluol ÖAB wurden unter Argon von Natrium-Benzophenonketyl abdestiiliert. Dichlormethan und Pyridin wurde von CaH2 unter Argon abdestiiliert, N,N-DMF (N, N,- Dimethylformamid) wurde über Molekularsieb (4A) getrocknet. Käufliche Edukte bzw. Chemikalien sowie HPLC-Laufmittel wurden ohne weitere Reinigung eingesetzt. Andere Edukte sowie die Initiatoren, Mo(N-2,6-i-Pr2- CβH3)CHCMe2Ph(OCMe(CF3)2)2 (1 ), und Cl2Ru(PCy3)2(CHC6Hs) (Ph = phenyl, Cy = cyclohexyl) (2) wurden nach Literaturangaben (J. H. Oskam, H. H. Fox, K. B. Yap, D. H. McConville, R. O'Dell, B. J. Liechtenstein, R. R. Schrock, J. Organomet. Chem., 1993,459, 185; P. Schwab, R. R. Grubbs, J. W. Ziller, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 100-110.) synthetisiert und mittels NMR auf ihre Reinheit hin überprüft. Alle verwendeten Chemikalien waren - wenn nicht gesondert vermerkt - von p.a. Qualität. Zwischenprodukte und Produkte wurden mittels DC und NMR auf ihre Reinheit hin überprüft. Resultierende metallorganische Initiatoren und Carbonsäurechloridderivate wurden unter Argon bei 4°C lichtgeschützt gelagert. Alle Laufmittel für die Chromatographie waren von HPLC-Qualität, oder es wurde Reinstwasser (< 18 MΩ) verwendet. Laufmittel wurden mit Helium 5.0 entgast. Für alle synthetischen Arbeiten wurde deionisiertes Wasser eingesetzt.
Die NMR Daten wurden im angegeben Lösungsmittel bei 25°C auf einem Bruker AM 300 aufgenommen und sind in ppm relativ zu Tetramethylsilan angegeben. Kopplungskonstanten (J) sind in Hertz angeführt. Die IR- Spektren wurden auf einem Midac FT-IR aufgenommen. Die Bestimmung der spez. Oberfläche mittels BET Mehrpunktmethode erfolgte auf einer Quantachrome/NOVA 2000. ß-Cyclodextrin wurde in Toluol mittels einer Dean-Stark Apparatur getrocknet. 3,5 DNB (Dinitrobenzoyl) Aminosäurederivate wurden nach Literaturangaben hergestellt (W. H. Pirkle, J. M Finn, J. Org. Chem. 1981, 46, 2935-2938). Spezifische Drehwerte der Monomere und Polymere wurden mit einem Perkin Eimer Polarimeter (Model 141 , 10 cm ORD (Q) Zelle) ermittelt. HPLC Trennungen wurden auf einem Waters LC-1 Modul Plus (UV-Detektion, λ = 254 nm) und einem Waters 600 S Controller System (484 UV-Detektor) aufgenommen. Für alle chromatographischen Versuche wurden "gradient grade" Laufmittel verwendet. Die Probenkonzentrationen betrugen 20 ppm, Injektionsvolumina 3 μl. Alle Säulenmaterialien wurden in Methanol suspendiert und bei 400 bar gestopft. Es wurden HPLC-Stahlsäulen (150 x 2 mm, Crom, Herrenberg-Kayh, Deutschland) verwendet. Beispiele A: Bindung von mittels Metathesepolymerisation polymerisierbaren Gruppen an einen Träger
Beispiel A1: Oberflächenmodifizierung von Silika Materialien (NOR- O-Silika) mit polymerisierbaren Gruppen G
5,1 getrocknetes, wasserfreies Silikamaterial (Dean-Stark-Apparatur, Toluol) wurde in absolutem Methylenchlorid suspendiert. 6,2 ml Triethyl- amin wurden vorgelegt, 5 ml Norbon-2-en-5-trichlorsilan zugegeben und 2 h unter Rückfluß erhitzt (KPG-Rührer, 300 U/min). Dichlordimethylsilan und Trichlormethylsilan (1 :2) wurden zugesetzt und weitere 6 h unter Rückfluß gehalten. Das Material wurde abfiltriert, mit Methylenchlorid und Ether gewaschen und am Hochvakuum getrocknet. Der effektive Norborn-2-en- Gehalt vor dem Endcapping kann mittels Elementaranalyse ermittelt werden: C: 2,58 %; H: 0,52 %; N: 0 %; Norborn-2-en [mequiv/g]: 0,31
Beispiel A2: Oberflächenmodifizierung eines handelsüblichen Kieselgel (Trägermaterial A) mit polymerisierbaren Gruppen G
Trägermaterial A: NUKLEOSIL® 300-5 (Fa. Macherey und Nagel, DE, kugelförmiges Kieselgel, 300 A Porendurchmesser, 0.8 ml/g Porenvolumen, 5 μm Korngröße) 6.109 g NUKLEOSIL® , getrocknet durch Rückflußkochen in Toluol im Dean-Stark-Wasserabscheider, wurden in 150 ml CH2CI2 suspendiert, mit
TEA (abs.) (4.1 ml, 2.98 g, 29.4 mmol) und 5-(Bicyclo[2.2.1]heptenyl)tri- chlorsilan (0.96 ml, 1.25 g, 5.5 mmol) versetzt und 6 h unter Rückfluß gekocht. Anschließend wurden Trimethylchlorsilan (0.83 ml, 0.71 g, 6.57 mmol) und Dimethyldichlorsilan (0.41 ml, 0.44 g, 3.40 mmol) zugegeben und weitere 2 h unter Rückfluß gekocht um ein End-capping noch freier Silanolgruppen zu erreichen. Nach Zugabe von 15 ml MeOH (abs.) wurde noch 15 min weiter gekocht, anschließend das Produkt abfiltriert, mit CH2CI2, MeOH und Ether gewaschen und am Hochvacuum getrocknet. Es wurden drei Ansätze unter identischen Bedingungen durchgeführt. Die Beladung des NUKLEOSIL® mit Norbomen wurde mittels Elementaranalyse bestimmt und das resultierende Ergebnis aus den drei Ansätzen ergab einen Wert von 0.25 mequv./g (σ=0.6 %).
Beispiel A3: Oberflächenmodifizierung eines handelsüblichen Kieselgel (Trägermaterial B) mit polymerisierbaren Gruppen G Trägermaterial B: Purospher® STAR (Fa. Merck KGaA, DE; kugelförmiges Kieselgel, 120 A Porendurchmesser, 5 μm Korngröße Die Silanisierung des Trägermaterials erfolgte wie zuvor für Trägermaterial A beschrieben. Aus der Elementaranalyse ergab sich eine Beladung von 0.74 mequiv./g.
Beispiel A4: Oberflächenmodifizierung eines Trägermaterial auf der Grundlage von Polystyrol-Divinylbenzol (PS-DVB) mit polymerisierbaren Gruppen G mittels direkter Brommethyiierung
Trioxan (4,5 g, 50 mmol) und Bromtrimethylsilan (19,4 ml, 150 mmol) wurden in 10 ml trockenem Methylenchlorid gelöst und PS-DVB (5,0 g) und Zinn (IV) bromid (6,5 ml, p = 3,34 g/ml, 10 mmol) bei 0 °C zugegeben. Es wurde 30 Minuten bei 0 °C und weitere 40 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Material wurde abfiltriert, mit THF, Wasser, Methanol und Diethylether gewaschen und unter Vakuum getrocknet. Elementaranalyse: Br: 15,98 % (2 mmol Br/g PS-DVB) Beispiel A5: Oberflächenmodifizierung eines Trägermaterial auf der Grundlage von chlormethyliertem Polystyrol-Divinyl- benzol (PS-DVB) mit polymerisierbaren Gruppen G mittels Transhaiogenierung Zu einer Suspension aus chlormethyliertem PS-DVB (0,5 g, 4,3 mmol Cl/g
Trägermaterial, 37 - 74 μm, 2 % DVB) in 12 ml N,N-DMF:Dibrommethan (2:1 ) wurde Natriumbromid (0,221 g, 2,15 mmol) zugegeben und bei 100 °C 18 h gerührt. Das Material wurde abfiltriert, mit methanolischem Wasser gewaschen und in konzentrierter Bromwasserstoffsäure 5 h gerührt. Er- neutes Filtrieren, Waschen mit methanolischem Wasser, THF und Diethylether und anschließendem Trocknen unter Hochvakuum führten zum gewünschten Produkt. Elemtaranlalyse berechnet für Br: 34,35 %, gefunden: 27,86 % (entspricht einer Umsetzung von 80 %).
Beispiel A6: Norbom-2-en-5-methoxy Derivativate von PS-DVB (NOR-O-PS-DVB)
Norbon-2-en-5-methylalkohol (1 ,068 g, 8,6 mmol) (O. Diels,.K. Alder,. Liebigs Ann. Chem. 1928, 460, 98) wurde tropfenweise bei 0°C zu einer Suspension aus Natriumhydrid (0,37 g, 16 mmol) in trockenem THF gegeben. Es wurde für 30 Minuten bei Raumtemperatur und eine Stunde bei 40 °C gerührt. Überschüssiges Natriumhydrid wurde abfiltriert, PS-DVB (2.0 g) zugegeben und bei 60 °C über Nacht gerührt. Filtration mit anschließendem Waschen mit methanolischem Wasser, THF und Diethyl- ether führten zum gewünschten PS-DVB Derivat. IR (KBr): 1090 cm"1
(vC-O). Beispiele B: Synthese von mittels Metathesepolymerisation polymerisierbaren funktionellen Monomeren
Beispiel B1 : Herstellung funktioneller Monomere M auf Norborn-2- en und 7-Oxanorbom-2-en-Basis a) N-(Norbom-2-en-5-yl-carboxy)-L-valin (I): Zu einer Mischung aus L- Valin (1 ,0 g, 8,54 mmol) und Natriumhydroxid (0,683 g, 17,1 mmol) in 10 ml Wasser wurde tropfenweise Norbom-2-encarbonsäurechlorid (1 ,474 g, 9,45 mmol) zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur für 30 Minuten gerührt, mit 10 ml Wasser verdünnt und mit 2 N Salzsäure angesäuert. Es wurde mit Methylenchlorid (2 x 100 ml) extrahiert und die Methylenfraktionen über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Es wurde filtriert, eingeengt und aus Methylenchlorid / Diethylether (1 :4) umkristallisiert. Ausbeute: 1 ,03 g (51 %). IR (KBr, cm"1 ) 3359 bs v(OH), 2971 vs v(C=O), 1717 vs v(N-C=O), 1630s v(C-O), 1213, 1 H-NMR (CDCI3) δ: 9,51
(s, 1 H, OH), 6,26 (m, 1 H, H2), 6,01 (m, 2H), 4,59 (dxd, J1 = 13,1 , J2 = 4,6, 1 H, H10), 3,15 (m, 1 H, HQ), 2,98 (m, 3H, Hι ,4,5), 2,11 (m, 1 H, H11 ), 0,94 (m, 3H, H7.12.13); 13C-NMR (CDCI3) δ: 175,96 C-9,8, 138,45, 138,1 C-2,
132,6, 132,3 C3, 57,2, 57,1 C10, 50,4,50,2 Cß, 46,6, 46,4 Ci , 45,1 , 45,0 C4, 43,0, 42,9 C11 , 31 ,3, 31 ,2 C7, 19,3 C12, 17,9, 17,8 C13. Elementaranalyse berechnet für C13H19NO3 (Mw = 237,29) C 65,8, H 8,07, N 5,9; gefunden: C 66,04, H 8,09, N 5,9.
b) N-Norborn-2-en-5-carboxy-L-phenylalanin (II): Die Herstellung von II erfolgte analog zu I. Ausbeute: 58 %. IR (KBr, cm"1 ) 3330 bs v(OH), 2965, 1720 V(C=0), 16 0 v(N-C=O),1227 v(C-O) ; 1 H-NMR (CDCI3) δ : 9.40 (s, 1 H, HÖH), 7.28 (m (breit), 4H, H14, 15, NH), 7.18 (m, 2H, H13), 6.14 (dxd, 2H, J1 = 8.5, J2 = 3.1 , H 2, 3), 5.78 (dxd, 1 H, J1 = 8.6, J2 = 2.7, H2), 5.68 (dxd, 1 H, Jι = 8.5, J2 = 3.1 , H3), 4.81 (m, 1 H, Hg), 3.18 (m (breit), 3H, Hl , 4, 6), 2.87 (m (breit), 2H, H5), 1.87 (m, 2H, H 7a, b). 1.2-1.21 (m, 2H, H11 ); 1 3C-NMR (CDCI3), δ : 175.6 C10, 175.1 Cβ, 138.3, 139.1 C2, 132.6, 132.1 C3, 129.5 C12, 128.9 C13, 128.8 C14, 128.4 C15, 53.4, 53.3 C9, 50.3, 50.1 C6, 46.6, 46.2 C-| , 45.0, 44.8 C4, 42.9, 42.8 C5, 37.4, 47.2 C7, 30.4, 30.1 C11. Elementaranalyse berechnet für C17H19NO3 (M = 285.32 g/mol): C 71.56, H 6.71 , N 4.91 , gefunden: C 71.67, H 6.86, N 4.8.
c) N-Norborn-2-en-5-carboxy-L-phenylaIanin ethylester (III): II (0.578 g, 2 mmol) und p-toluensulfonsäure (16 mg, 0.084 mmol) wurden in 30 ml trockenem Ethanol gelöst und für 6 h unter Rückfluß erhitzt. Der Ethanol wurde abgezogen und der verbleibende Rückstand in Diethylether gelöst. Die Diethylether-Phase wurde mit Wasser, wässriger Natrium Hydrogen- carbonat Lösung und erneut mit Wasser gewaschen. Die Etherfraktion wurde eingeengt und über Silika Gel 60 mit Diethylether: Pentan (5:1 ) als Laufmittel flash-chromatographiert. Ausbeute: 74 %. 1 H-NMR (CDCI3) δ: 7.22 (m (breit), 5H, Haryl, NH), 7.09 (m (breit), 2H, H15), 6.18 (dxd, 1 H, J1 = 8.8, J2 = 3.1 , H2), 5.86 (dxd, 1 H, J1 = 8.4, J2 = 2.7, H3), 4.81 (m, 1 H,
Hg), 4.17 (q, 2H, J1 = 21.7, J2 = 4.6, H11 ), 3.09 (m, 3H, H-| , 2, 6), 2.89 (m, 2H, H5), 1.89 (m, 2H, H7a, b), 1 -25 (m, 5H, H 12, 13); 1 3C-NMR (CDCI3) δ: 211.5 C12, 172.1 C8, 138.1 , 137.8 C2, 132.7, 132.1 C3, 129.5 C14, 128.7 C 16 ,17, 127.2 C17. 61.6 C9, 53.1 , 53.0 Ci 1 , 50.3, 50.1 Cβ, 46.5, 46.1 Ci , 45 0] 44 8 C4ι 42.9ι 42.8 C5, 38.2, 37.9 C13, 30.1 , 29.9 C7, 14.3 C12.
Elementaranalyse berechnet für C19H23NO3 (M = 313.84 g/mol): C
30 72.81 , H 7.4, N 4.47, gefunden: C 72.67, H 7.52, N 4.44. a— = +15.3°.
A
d) L-Valine-N,N-(norborn-2-en-5,6-dicarbonsäureimid) (NBDCI-L-valin) (IV): In einem 2-Halskolben mit Wasserabscheider wurden Norborn-2-en- 5,6-dicarbonsäureanhydrid (1 ,67 g, 10,2 mmol) und L-Valin (1 ,14 g, g,73 mmol) vorgelegt und in trockenem Toluol gelöst. Es wurde Triethylamin zugegeben (1 ,5 ml) und für 2 h unter Rückfluß erhitzt. Toluol wurde unter Vakuum abgezogen, und zum weißen Rückstand wurden 30 ml Wasser und 0,5 ml konzentrierte Salzsäure gegeben. Es wurde mit 3 x 30 ml Diethylether extrahiert und die gesammelten Diethyletherfraktionen über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Die Lösung wurde unter vermindertem Druck eingeengt und über Nacht bei - 18 °C gehalten. Ausbeute: 2,4 g (94 %). IR (KBr, cm"1 ): 2940 vs (breit), 1745 s 1700 vs, 1673 s, 720 m; 1 H-NMR(DMSO-d6) δ : 6,08 (m, H2, H3), 4,05 (d, Hs, J = 18), 3,4 (m, 2 H, H5,6), 3,31 (m, 2 H, H ,1 ), 2,32 (m, 1 H, Hg), 1 ,52 (m 2 H, H7a, 7b), 0,90 (d, J = 6,8, H10), 0,69 (d, J = 6,6, H11 ); 13C-NMR(CDCl3) δ :177,3, 173,2, 135,0, 134,4, 128,3, 57,8, 52,4, 45,9, 45,1 , 44,9, 27,7, 20,7, 19,4. Elementaranalyse berechnet für Ci 4H17NO4 (Mw = 263,29 g/mol): C 63,51 , H 6,51 , N 5,3; gefunden: C 63,87, H 6,43, N 5,20.
e) L-Phenylalanin N,N-(norborn-2-en-5,6-dicarbonsäureimid) (NBDCI- L-phenylalanin) (V): Die Herstellung von V erfolgte analog zu IV. Ausbeute: 60%. IR (KBr, cm"1) 3253bmvOH), 2950s, 1752sv(C=O),
1686sv(C=O), 190sv(C-O); 1 H-NMR(DMSO-d6) δ: 7,31 -7,09 (m, Haromatisch), 5,66 (dxd, J1 = 2,4, J2 = 8,2, H2) , 5,22 (dxd, J1 = 2,4, J2 = 8,2, H3), 4,89 (d, J = 4,9, H5), 4,22 (d, J = 4,9, Hβ), 3,36-3,07 (m, H1 ,4,7,11), 1 ,42 (s, H12); 13C-NMR(DMSO-d6) δ: 176,7 Ci o, 169,8 C8,9, 134,23 C2, 133,7 C3, 129,0 C13, 128,1 C14, 126,0 C15, 52,3 C5.6, 51 ,53 C11 , 44,2 Ci , 44,1 C4, 33,3 C12; ■ Elementaranalyse berechnet für C18H17NO4 (Mw = 311 ,33 g/mol): C 69,44, H 5,5, N 4,5, gefunden: C 69,48, H 5,75, N 4,45.
f) L-Valine-norborn-2-en-5,6-dicarbonsäureimid-t-butylamid (VI): Zu in
Acetonitril gelöstem IV (5,0 g, 1 ,9 mmol) wurde DCC (Dicyclohexyldicarbo- diimid) (1 ,96 g, 0,95 mmol) gegeben. Kurz nach DCC-Zugabe fiel DCU (Dicyclohexylharnstoff) aus der Reaktioπslösung aus. Es wurde für 6 h gerührt. DCU wurde abfiltriert, t-Butylamin (2,0 ml, 1 ,9 mmol) zum Filtrat zugefügt und für weitere 12 h gerührt. Das Ammonium Salz wurde abfiltriert. Acetonitril wurde unter vermindertem Druck abgezogen, bis eine ölige Flüssigkeit gewonnen wurde. Diese wurde in Diethylether gelöst, mit 0,1 M Salzsäure, gesättigter, wässriger Natriumhydrogencarbonat-Lösung gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Die Lösung wurde filtriert, eingeengt, ca. das gleiche Volumen an Pentan zugegeben und auf -18 °C abgekühlt. Ausbeute: 2,6 g (43 %). IR (KBr, cm'1 ): 3300 m, 2940 s, 1760 s, 1770 vs, 1515 s, 1450 m, 722 s, 620 s; 1 H-NMR(CDCl3) δ: 6.58 (bs, 1 H, HNH), 6.08 (m, 2H, H2,3), 3.91 (d, 1 H, J =11.6, Hu ), 3.38
(m, 2H, H5,6), 3.25 (m, 2H, Hι ,4), 2.60 (dxtxt, 1 H, Ji = 6.7, J2=13.1 , H<n ), 1.63 (dxt, J1 =1.8, J2=39.6, 1 H, H7a), 1.58 (d, breit, Jι=39.6, 1 H, H7a), 1 ,26 (s, 9H, Ht-Butyl), 0.95 (d, 1 H, J = 6.7, H13), 0.72 (d, 1 H, J = 6.7, H14); 1 3CNMR(CDCl3) δ: 178.5, 167.7, 135.1 , 134.8, 65.2, 52.7, 51.3, 45.8, 45.6, 45.3, 28.8, 26.7, 19.8, 19.7. Elementaranalyse berechnet für C18H26N2O3 (Mw = 315.18 g/mol): C 67.9, H 8.23, N 8.8; gefunden : C 67.98, H 8.29, N
30 8.86. a— = +0.57 °. λ
g) L-Valin-N,N-(norborn-2-ene-5,6-dicarboimid)-anilid (VII): Das Anilid wurde analog zu VI hergestellt. Umkristallisation erfolgte aus Diethylether : Methylenchlorid. Ausbeute: 40%. Dieses Amid kann ebenfalls ausgehend von Nomom-2-en-5-carbonsäurechlorid hergestellt werden. Ausbeute: 56 %. IR (KBr, cm"1 ) 3272 bs v(OH) , 2988 s v(C=O), 696 s v(C-O), 1242 s; 1 H-NMR(CDCl3) δ: 8.82 (s, 1 H, HNH), 7.50 (dxd, 1 H, J1 = 1.2, J2 = 8.8,
H17.19), 7.34 (d, 2H, J = 7.3, H 16,20), 7.11 (dxt, 1 H, J1 = 1.2, J2 = 7.3, H18), 6.12 (m, 1 H, H2), 6.06 (m, 1 H, H3), 4.22 (d, 1 H, J1 = 11.6, H11 ), 3.4 (m, 2H, H5,6), 3.35 (m, 2H, Hl ,4), 2.79 (m, 1 H, Ji = 6.4, H12), 1.68 (m, 1 H, J1 = 37.5, H7a), 1.63 (m, 1 H, Ji = 37.5, H7b), 1 -06 (d, 1 H, J = 6.7, H13), 0.85 (d, 1 H, J = 6.4, H14); 1 3C-NMR(CDCl3) δ 178.5 Cg,8, 166.7 C
135.0 C-2, 134.99 C3, 129.2 C 17,19, 124.5 C18, 119-9 C16.20, 65.4 C11 , 52.6 C5.6, 45.9 Ci , 45.7 C4, 45.4 C12, 25.8 C7, 19.9 C13, 19-8 C14. Elementaranalyse berechnet für C20H22 2O3 (Mw = 337.4 g/mol) : C
30 70.99, H 6.55, N 8.28; gefunden : C 71.02, H 6.81 , N 8.32. — = -21.62
Ä h) Amide von L-Valin-norbom-2-en-5,6-dicarbonsäureimid via Carbonsäurechloride-allgemeiner Herstellungsprozeß: Zu einer Lösung von IV (1.0 g, 3.8 mmol) in Methylenchlorid (80 ml) wurde trockenes Pyridin (0.5 ml) gegeben. Zu dieser Reaktionslösung wurde über eine Zeitspanne von 5 Minuten in 20 ml Methylenchlorid verdünntes Thionylchlorid (3.16 g,
26.6 mmol) gegeben. Es wurde bei Raumtemperatur für 30 Minuten gerührt und anschließend für 8 h unter Rückfluß erhitzt. Der Überschuß an Thionylchlorid und Methylenchlorid wurde abgezogen, und ein gelber, in manchen Fällen hell brauner Rückstand wurde erhalten. Dieser wurde in Methylenchlorid gelöst und auf -90 °C gekühlt. Eine Mischung aus TEA
(0.53 ml, 3.8 mmol) und dem eπtsprechenen Amin (3.8 mmol) wurden über einen Zeitraum von 10 Minuten zugegeben. Die Reaktionslösung wurde auf Raumtemperatur kommen gelassen und über Nacht gerührt. Es wurde mit 0.1 mol Salzsäure neutralisiert und mit 3 x 30 ml Methylenchlorid extra- hiert. Die vereinigten Methylenchlorid-Phasen wurden über wasserfreiem Natriumsulfat gerocknet und bis zur Erhaltung eines hell braunen Rückstandes eingeengt. Der Rückstand wurde in Diethylether oder in einem Gemisch aus Diethylether und Methylenchlorid aufgenommen und über Silika Gel-60 filtriert. Umkristallisation erfolgte aus den für die einzelnen Verbindungen angegebenen Lösungsmittelgemischen.
i) Norbom-2-en-5-ylcarboxy-ß-cyclodextrin monoester (VIII): ß-Cyclo- dextrin (b-CD; 1.55 g, 1.37 mmol) wurde in 35 ml trockenem Pyrindin gelöst und auf -20 °C abgekühlt. Norborn-2-eπ-5-carbonsäurechlorid (0.24 g, 1.53 mmol) wurde zugegeben und die Lösung bei Raumtemperatur über Nacht gerührt. Pyridin wurde bei 40 °C unter reduziertem Druck abgezogen und der gewonnene weiße Rückstand 10 Minuten in 10 ml Natriumhydrogen- carbonat gerührt. Es wurde filtriert und der Rückstand mit Wasser gewaschen. Umkristallisation aus N.N-DMF/ Wasser führte zum gewünschten Produkt. Ausbeute: 73 %. IR (KBr, cm"1 ): 3341 bs v(OH), 2944s, 1736 v(C=O), 1080s v(C-O); 1 H-NMR (DMSO-d6) δ : 6.11 (dxd, 1 H, Ji = 5.8, J2 = 2.3, H2), 5.92 (dxd, 1 H, Ji = 5.84, J2 = 2.5, H3), 5.73 (d, J = 4.5, 7H, HÖH), 5.68 (m breit), 7H, H OH-3'), 4.83 (s (breit), 7H, Hr), 4.47 (t, 6H, H, OH-6'), 3.66 (m (breit), 12H, Hβ'a.b), 3.64 (m (breit), 7H, H3'), 5.56 (s (breit), 14H, H2', 4')- 1 -27 (m, 2H, H7a,7b), Elementaranalysen berechnet für C50H78O36 (Mw = 1255.2 g/mol): C 47.84, H 6.26; gefunden: C 47.3, H
30 6.71. a— = +123.9°. λ
k) Norborn-2-en-5-yl-methylmethoxysilyl-ß-cyclodextrin (IX): Das gewünschte Produkt wurde aus ß-Cyclodextrin (b-CD; 3.0 g, 2.264 mmol) und Norbon-2-en-5-ylmethyldichlorsilan (1.0 ml, 5.56 mmol, p = 1.1513) nach dem für (VIII) beschriebenen Syntheseverfahren hergestellt. Vor der Zugabe von Wasser wurde die Reaktion mit absolutem Methanol gequencht. Ausbeute: 65 %. 1 H-NMR (N,N-DMF-d6) δ(ausgewählte Signale): 6.0 (b, C=C); 13C-NMR (N,N-DMF-d6) δ (ausgewählte Signale): 138.5 (C3 endo), 135.4 (C3 exo), 135.3 (C2 endo), 134.1 (C2 exo). Elementaranalysen berechnet für C5θHsoSiθ35 (M = 1268,7 g/mol): C
47.31 , H 6.31 , gefunden: C 46.79, H 6.69. 0?-^- = +71.5 °.
A
Alle weiteren Verbindungen en o,en o-Norborn-2-en-5,6-dicarbonsäure- anhydrid (XII, O. Diels, K. Alder, Chem. Ber., 1929 62, 554), eπdo-Norbom- 2-en-5-N,N-dipyridylcarbamid (F. Sinner, M. R. Buchmeiser, M. Mupa, G. K. Bonn, K. Wurst, J. Am. Chem. Soc, 1998, 120, 2790-2797), exo,exo-N-(4- (N,N-Dimethylphenyl))-7-oxa-norbom-2-en-5,6-dicarbonsäureimid, exo,exo- N-Phenyl-7-oxo-norborn-2-en-5,6-dicarbonsäureimid (M. R. Buchmeiser, G. K. Bonn, AT404 099 (181296)), wurden bereits beschrieben.
Beispiel B2: Mono-(norbom-2-en-5-carboxy)l-ß-cyclodextrin (1) ß-Cyclodextrin (b-CD7 g, 6.2 mmol), getrocknet durch Rückflußkochen in Toluol im Dean-Stark-Wasserabscheider, wurden in trockenem Pyridin gelöst und auf -35°C abgekühlt. Nach der Zugabe von eπc/o/exo-Norborn- 2-en-5-carbonsäurechlorid (1.1 g, 7.0 mmol) wurde die Lösung 30 min bei 0°C und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Das entstandene Monomer wurde mit H2O ausgefällt, abfiltriert und mit DMF/H2O umgefällt. Ausbeute: 5.45 g (70 %).
Das Reaktionsschema ist in Fig. 4 dargestellt.
Beispiel B3: Mono-(7-oxanorbom-2-en-5-carboxyl)-ß-cyclodextrin
(2) a) eπdo/exo-7-Oxanorborn-2-en-5-carbonsäurechlorid
Trockenes ß-Cyclodextrin (2 g; 1 ,76 mmol; Dean-Stark-Apparatur mit Hilfe von Toluol) wurde in 35 ml trockenem Pyridin gelöst und auf ca. -40°C abgekühlt. 7-Oxanorborn-2-en-5-carbonsäurechlorid (1 ,7 g; 11 ,2 mmol) wurde zugegeben und die Reaktionslösung unter Rühren auf Raumtemperatur kommen gelassen und über Nacht gerührt. Pyridin wurde am Hochvakuum bei 40°C für ca. 2 Stunden abgezogen, bis ein leicht gelber Rückstand erhalten wurde. Es wurde Aceton zugegeben, abfiltriert und der Niederschlag aus DMF/Aceton umkristallisiert. Das Produkt wurde am
Hochvakuum getrocknet.
Ausbeute: 1 ,75 g ( 79 % d. Th.); 1H-NMR (CDCI3) δ: 6,31 (dxd, H3eχo, J3,2=6,0 Hz,
Figure imgf000020_0001
Hz, J3,4=1 ,5 Hz); 6,19 (dxd, H2exo, J2,3=6,0 Hz, J2,ι=1 ,5 Hz); 6,17 (dxd, H2end0, J2,3=6,0 Hz, J2,ι=1 ,5 Hz); 5,11 (s, H4eχ0); 5,10 (s, Hend0); 4,90 (d, H1 p Jι,6=4,5 Hz, Jι,2=5,3 Hz);
3,42 (m, Hδexo,
Figure imgf000020_0003
Hz, Jδexo,
Figure imgf000020_0002
Hz); 2,74 (q, Hδendo, J=4, 14 HZ); 1 ,99 (txd, H6eχo/endo,
Figure imgf000020_0004
14 HZ, J6exo/eπdo,1 =4,5 Hz, Jθexo/endo,
Figure imgf000020_0005
1 ,67 Hz); 1 ,92 (iTI, Hβendo/e 4 Hz,
Figure imgf000020_0007
Hz); 1 ,46 (txd, Hβendolendo,
Figure imgf000020_0006
Hz, J6en o/endo,ι=4,89 Hz); 13C-NMR (CDCI3) δ: 174, 1 (C7); 138,0 (C3eπdo); 137,0 (C3eχo); 133,9 (C2e„do); 132,8 (C3eχo); 80,7 (C4eπdo); 79,5 (C4eχ0); 79,2 (C1 exo); 78,1 (Cιendo); 55,3 (C5); 29,9 (C6eπdo); 29,1 (C6eχ0) Das Reaktionsschema ist in Fig. 5 dargestellt.
b) Mono-(7-oxanorborn-2-en-5-carboxyl)-ß-cyclodextrin Frisch destilliertes Furan (81 ml, 1 ,1 mol) wurde vorgelegt und auf -40°C gekühlt. Es wurde frisch destilliertes Acrylsäurechlorid (30 ml, 0,37 mol) zugeben und für 3 Tage bei RT gerührt. Es wurde am Wasserstrahlvakuum bei RT und anschließend am Hochvakuum (0,2 Torr, -20°C) eingeengt. Verhältnis (1H-NMR): 23 % exo / 77 % endo; Ausbeute: 23,1 g (39,4 % d. Th.)
Das Reaktionsschema ist in Fig. 6 dargestellt.
Beispiel B4: Norbom-2-en-5-yl-(methoxymethylsiloxyl)-ß- cyclodextrin (3) ß-Cyclodextrin (1.09 g, 0.96 mmol), getrocknet durch Rückflußkochen in Toluol im Dean-Stark-Wasserabscheider, wurden in 20 ml trockenem Pyridin gelöst und auf -30°C abgekühlt. Nach der Zugabe von 5-(Bicyclo- heptenyl)methyldichlorsilan (0.58 g, 2.78 mmol) wurde die Lösung 30 min bei 0°C und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Nach dem Abziehen des Pyridins wurden 10 ml Methanol (abs.) zugegeben, 15 min gerührt und wieder abgezogen. Nun wurden 20 ml Aceton zugesetzt und anschließend filtriert. Das Produkt wurde zweimal mit DMF/Aceton umgefällt. Ausbeute: 0.69 g, (55 %).
Das Reaktionsschema ist in Fig. 7 dargestellt. Beispiel B5: Tris(norborn-2-en-5-yl-(methoxymethylsiloxyl))-ß- cyclodextrin (4)
Die Herstellung erfolgte analog zur darstellung von Norborn-2-en-5-yl- (methoxymethylsiloxyl)-ß-cyclodextrin (3) beschrieben. Es wurde ein 4,4- facher Überschuß an 5-(Bicyclo[heptenyl)methyldichlorsilan verwendet.
Ausbeute: 0.60 g, (40 %).
Das Reaktionsschema ist in Fig. 8 dargestellt.
Beispiel B6: Mono-6-(norborn-2-e n-5-carboxy l)aminohexansäure-ß- cyclodextrin (5) a) 6-(Norbom-2-en-5-carboxyl)aminohexansäure
6-Aminocapronsäure (3.67 g, 28.0 mmol) wurde in 56 ml CH2CI2 auf- geschlemmt, Trimethylchlorsilan (6.19 g, 57.0 mmol) zugegeben und 2 h unter Rückfluß gekocht. Anschließend wurde die Lösung auf 0°C abgekühlt, TEA (4.25 g, 42.0 mmol) und Norbom-2-en-5-carbonsäurechlorid (endo:exo 10:1 ) (4.38 g, 28.0 mmol) langsam zugetropft. Nachdem das Gemisch 30 min bei 0°C und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt hatte, wurde das CH2CI2 abgezogen. Der Rückstand wurde auf 0°C abgekühlt, in 100 ml gesättigter NaHCO3-Lösung gelöst und 3 Stunden gerührt. Nach dem Ansäuern der Lösung mit HCI auf pH 1 , fiel das Produkt als Öl aus und wurde mit CH2CI2 ausgeschüttelt. Die entstandene Lösung wurde über Na2SO4 getrocknet, filtriert und das CH2CI2 abgezogen. Das Produkt wurde chromatographisch auf einer präparativen Säule (Kieselgel 60, 220-440 Mesh) mit Ether als Laufmittel gereinigt.
Ausbeute: 2.86 g (41 %); IR (KBr, cm"1): 3355U(N_H), 1700u(C=o), 1650U(N--C=o), 1520δ(N_H); H1 NMR (CDCI3) δ: 6.23 (d x d, 1 H, i = 5.0 Hz, J2 = 9.4 Hz, H2), 5.96 (d x d, 1 H, J, = 5.0 Hz, J2 = 9.4 Hz, H3), 5.51 (s (broad), 1 H, H15), 3.48 (m, 1 H, Hs), 3.20 (d x t, 2H, ι = 11.5 Hz, J2 = 10.0 Hz, H14), 3.13 (s
(broad), 1 H, H4), 2.91 (s (broad), 1 H, H , 2.87 (m, 1 H, H6eχ0), 2.35 (t, 2H, J = 11.9 Hz, H10), 1.95 (m, 1 H, H6e .0), 1.64 (m, 2H, Hu), 1.55 (m, 2H, H13), 1.30 (m, 2H, H12), 1.22 (d, 1 H, = 12.0 Hz, H7a), 1.20 (d, 1 H, J = 12.0 Hz, H7Ö); C13 NMR (CDCI3) δ: 178.6 C9, 174.8 C8, 138.0 C2, 132.5 C3, 50.2 C6, 46.4 Ci, 45.1 C4, 42.9 C5, 39.4 C14, 34.0 C10, 30.2 Cn, 29.5 C7, 26.4 C«, 24.4 C13; Elementaranalyse berechnet für Cι4H2ιN03 (Mw = 251.33 g/mol): C, 66.91 ; H, 8.42; N, 5.57. Gefunden: C, 66.86; H, 8.28; N, 5.76.
Das Reaktionsschema ist in Fig. 9 und die Bezifferung der Formel in Fig. 10 dargestellt.
b) Mono-6-(norbom-2-en-5-carboxyl)aminohexansäure-ß-cyclodextrin
6-(Norbom-2-en-5-carboxyl)aminohexansäure (0.250 g, 0.99 mmol) wurden in 5 ml Pyridin gelöst, DMF (23.5 mg, 0.32 mmol) zugesetzt, auf -35°C abgekühlt. Anschließend wurde Thionylchlorid (0.165 g, 1.39 mmol) zugegeben und langsam auf Raumtemperatur erwärmt. Die Lösung wurde wieder auf -35°C abgekühlt und ß-Cyclodextrin (0.524 g, 0.46 mmol) gelöst in 10 ml Pyridin zugegeben. Nach dem Rühren der Lösung von 2 h im Eisbad und über Nacht bei Raumtemperatur wurden 10 ml Methanol zugegeben und weitere 2 h gerührt. Das Produkt wurde mit Aceton ausgefällt, abfiltriert und zwei mal mit DMF/Aceton umgefällt. Ausbeute: 0.33 g (53 %).
Das Reaktionsschema ist in Fig. 11 dargestellt.
Beispiele C: Metathesepolymerisation von Monomeren
Beispiel C1: Herstellung linearer Polymere zur Untersuchung des Polymerisationsverhaltens
Polymerisationen auf der Basis von Mo(N-2,6-Me2-C6H3)(CHCMe2Ph) (OCMe(CF3)2)2) wurden in Methylenchlorid bei Raumtemperatur durchgeführt und mit Ferrocenaldehyd terminiert. Polymerisationen auf der Basis von CI2Ru(PCy3)2CHC6H5 wurden bei 60 °C in Dichlorethan durchgeführt und durch Zugabe von 1 -Hexen terminiert.
a) Poly-c/s-lll (Initiator 1) : Mw = 20700, PDI = 1.49. IR (neat): 1737 (vc=o), 1654 vs (vc-o), 1497 bs, 1198 (vc-o), 700 (C=CCIS). 1 H-NMR (CDCI3) δ: 7.3-
6.9 (m, 5 H, Ar), 6.45 (b, 1 H ,NH), 5.5-5.1 (2 H, HC=CH), 4.75 (CH), 4.1 (O-CH2), 3.1 (3 H, CH-CO, CH2), 2.8 - 2.55 (2H, CH2), 2.5 - 2.0 (b, 2 H), 1.9 - 1.7 (2 H, H7a,b), 1.15 (3 H, CH3); 13C-NMR (CDCI3) δ: 173.5 (C O), 171.7 (CO), 136.3 (C=Ccs), 136.0 (C=C), 129.3, 128.3, 126.9, 65.8 (CH2), 61.3 ° (CH), 53.1 , 53.0, 49.7 (breit, CHCOc,s), 41.0 (breit, C=CH-CHCIS), 38.0, 36.0,
15.2 (CH3), 14.0 (CH3).
b) Poly-c/s-VI (Initiator 1): Mw = 5500, PDI = 1.35. IR (neat): 2966s, 2933s, 2875m, 1644vs, 1549bs, 1393, 1366, 1223m, 1153m, 969m, 735m. 1H- 5 NMR (CDCI3) δ: 8.6 (bs, 1 H, NH), 5.3 (b, 2 H, HC=CH), 4.0 (bs, 1 H, CH), 3.2-2.6 (m, 4 H), 2.2-1.6 (b, 3 H), 1.30 (bs, 9 H, f-Bu), 0.88 (bs, 6 H, CH3); 13C-NMR (CDCI3) δ: 174.2 (CO), 166.0 (CO), 136.0 (C=CC1S), 128.3, 58.9,
49.1 (C(CH3)3), 51.3 (beit, CH), 49.1 , 42.6, 33.9, 28.7 (C(CH3)3), 25.6, 24.9,
19.2 (CH3), 18.3(CH3). 0
c) Poly-c/s-VII (Initiator 1): Mw = 22500, PDI = 1.46. IR (neat): 1700vs (vc=o), 1600s (vc=c), 1540m, 1500w, 1443m, 1190s (vc.0), 754s, 693s (C=Ccts). 1H-NMR (CDCI3) δ: 9.0 (bs, 1 H, NH), 7.55 (m, 2 H, H0), 7.25 (m, 2 H, Hm), 7.05 (m, 1 H, Hp), 5.8-5.4 (b, 2 H, HC=CH), 4.2 (bs, 1 H, CH), 3.4- 5 3.1 (m, 3 H), 3.0 - 2.6 (m, 2 H), 1.5 (bs, 2 H), 1.08 (3 H, CH3), 0.85 (3 H, CH3); 13C-NMR (CDCI3) δ: 176.8 (CO), 166.3 (CO), 137.5 (Cp»), 129.4 (C=C c,β), 129.2 (C=C es), 129.0 (Cm), 124.2 (Cp), 119.9 (C0), 66.0 (CH), 53.5, 48.6, 45.5, 44.8, 26.2 (CH), 19.6 (breit, CH3).
30 d) Poly-fraπs-lll (Initiator 2) : Mw = 22500, PDI = 1.66. IR (KBr): 1740vs (vc=o), 1654vs (vc=o), 1505m, 1374m, 1196s (vC-o), 1028s, 969s, 743,s, 700s. 1 H-NMR (CDCI3) δ: 7.4-7.0 (m, 5 H, Ar), 6.4 (b, 1 H ,NH), 5.85 (s, 1 H), 5.5-5.1 (2 H, HC=CH), 5.0 (1 H), 4.8 (1 H), 4.1 (2 H, O-CH2), 3.1 (1 H, CH-CO), 2.8 - 2.2 (4 H, C , CH2), 1.9 (2 H, H7a,b), 1.23 (3 H, CH3); 13C- NMR (CDCI3) δ: 173.7 (CO), 171.6 (CO), 136.5 (C=Ctrans), 136.3 (C=C,rans), 129.5, 128.5, 126.9, 66.0 (CH2), 61.5 (CH), 53.3, 52.7, 49.8, 48.4, 43.0,
41.1 , 39.1 , 38.4, 35.6, 14.2 (CH3). a— = +20.5°.
Ä
e) Poly-fraπs-VI (Initiator 2): Mw = 12100, PDI = 1.46. IR (KBr): 1694vs (vc=o), 1541 s, 1505m, 1457vs, 1384s, 1366s, 1192vs (vc-o), 1028s, 967s,
625m, 581 m. 1 H-NMR (CDCI3) δ: 6.7 (bs, 1 H, NH), 5.7 (b, 2 H, HC=CH), 4.1 (bs, 1 H, CH), 3.4-3.1 (m, 4 H), 2.9 (b, 2 H, H7a,b), 2.7 (b, 1 H, CH(CH3)2), 1.32 (s, 9 H, -Bu), 1.03 (3 H, CH3), 0.80 (3 H, CH3); 13C-NMR (CDCI3) δ: 175.3 (CO), 166.0 (CO), 135.9 (C=CtranS), 128.7, 63.6, 49.7,
47.0, 43.8, 27.1 (C(CH3)3), 18.7 (CH3), 18.2(CH3). a— = -1.4°.
A
f) Poly-traπs-VII (Initiator 2): Mw = 58500, PDI = 1.96. IR (KBr): 1702vs (vc-=o), 1602s(vc=c), 1542s, 1381m, 1365s, 1 179S(VC-N), 1028S, 969m, 754s, 693s. 1H-NMR (CDCI3) δ: 9.0 (bs, 1 H, NH), 7.55 (m, 2 H, H0), 7.25
(m, 2 H, Hm), 7.05 (m, 1 H, Hp), 5.8-5.5 (b, 2 H, HC=CH), 4.4 (bs, 1 H, CH), 3.5-2.8 (m, 5 H), 1.5 (bs, 2 H), 1.08 (3 H, CH3), 0.85 (3 H, CH3); 13C-NMR (CDCI3) δ: 178.7 (CO), 166.7 (CO), 137.9 (CJpso), 135.0 (Ctrans), 129.2 (Cm), 124.6 (Cp), 1 19.9 (Co). 65.4 (CH), 52.6 (C2, C3), 45.9 (Cι-trans), 45.8 (C4-trans), 45.5, 45.4, 26.8 (CH), 19.9 (CH3), 19.8 (CH3).
g) Poly-fraπs-VIII (Initiator 2): Mw = 9200, PDI = 1.58. IR (KBr): 1700vs (vc=o), 1619s(vc=c), 1601 s, 1542s, 1382s, 1338s, 1179s(vc-N), 969m (C=Ctrans), 754s, 692s. 1 H-NMR (CDCI3) δ: 9.0 (bs, 1 H, NH), 7.45 (m, 2 H, Ho), 7.15 (m, 2 H, Hm), 5.8-5.3 (b, 2 H, HC=CH), 4.30 (bs, 1 H, CH), 3.5-2.8
(m, 5 H), 1 ,5 (bs, 2H), 1.00 (3 H, CH3), 0.80 (3 H, CH3); 13C-NMR (CDCI3) δ: 179.0 (CO), 137.9, 137.6, 135.0 (C=C,rans), 130.4, 128.7, 124.5, 119.9, 65.3 (CH), 52.6 (C2,C3), 45.9 (d^), 45.7 (C4-,rans), 45.5 (C5), 45.4 (C6), 26.7 (CH), 19.9 (CH3), 19.7 (CH3). a— = -6.21 °.
h) Poly-fraπs-IX (Initiator 2): Mw = 16700, PDI = 1.32. IR (KBr): 3400bs (VOH), 1729vs (vc=o), 1661 s, 1174bs(vc-N), 1028bs, 945m (C=Ctrans).
Beispiel C2: Pfropfpolymerisation an oberflächenmodifizierten Silika Materialien
0,75 g Norborn-2-en-5y--silyl-derivatisiertes Silikamaterial (NOR-O-Silika) wurden in N.N-DMF suspendiert und 75 mg des in N.N-DMF gelöste Initiators CI2Ru(PCy3)2(CHC6H5) (Initiator 2) zugegeben (60 °C, KPG- Rührer, 300 U/min). Nach ca. 5 min wurde der Selektor (monomer VIII, bzw. Monomer IX) zugemischt und über Nacht auf 60 °C gehalten. Das
Material wurde abfiltriert, mit THF und Methylenchlorid gewaschen und am Hochvakuum getrocknet.
Es wurden gefunden:: Monomer VIII: 5,32 % C; 0,76 %; Kapazität [mequiv/g] 4,6 x 10"2 Monomer IX: 4,92 % C; 0,72 % H; Kapazität [mequiv/g] 3,9 x 10"2
Beispiel C3: Pfropfpolymerisation an oberflächenmodifizierten PS-DVB-Materialien
Zu einer Suspension aus NOR-O-PS-DVB (1 ,5 g, 8 μm) wurde Mo(N-2,6-i- Pr2-C6H3)(CHMe2Ph) (OMe(CF3)2)2 (Initiator (1 ); 10 mg) zugegeben und 1 h gerührt. In Methylenchlorid gelöstes IM (173 mg, 0,226 mmol) wurde zugegeben und über Nacht gerührt. Das Reaktionsprodukt wurde abfiltriert, für 1 h in Natronlauge und weitere 2 h in 2 M Salzsäure gerührt. Anschließend wurde mit methanolischem Wasser, THF und Diethylether gewaschen und unter Vakuum getrocknet. IR (KBr, cm ' ): 1725 (v c=O), 1683 (v C=O), 1447 (v CH2), 1385 (v CH3). Elementaranalyse: N 0.21 %. Die Kapazität des erhaltenen Sorbens betrug 2,0 mequiv/g.
Beispiel C4: Herstellung chiraler Säulenmaterialien (CSPs)
Silanisiertes Trägermaterial A (siehe Beispiel A2) wurde in 10 ml DMF (abs.) suspendiert, in DMF gelöster CI2(PCy3)2Ru=CHPh zugesetzt und 25 min bei 65°C gerührt. Anschließend wurde der Selektor (gelöst in 5 ml DMF (abs.)) zugegeben und über Nacht bei 65°C weitergerührt und zum End-cappen mit 1 -Hexen (0.046 g, 0.56 mmol) versetzt. Die Probe wurde noch weitere 10 min gerührt, anschließend filtriert, mit DMF, CH2CI2, MeOH und Ether gewaschen und am Hochvacuum getrocknet. Das Material wurde in MeOH suspendiert und bei 400 bar mit MeOH (40 ml) in eine Stahlsäule 150 x 2 mm gefüllt. Die jeweiligen Substanzmengen sind in der nachfolgenden Tabelle angeführt.
Figure imgf000027_0001
CI2(PCy3)2Ru=CHPh
Beispiel C5: Herstellung apolarer Säulen via Pfropfpolymerisation mit Norbomen
2.985 g silanisiertes Trägermaterial nach Beispiel A3 wurden in 10 ml DMF (abs.) suspendiert, CI2(PCy3)2Ru=CHPh (30 mg, 0.036 mmol) als Initiator zugesetzt und 7 min bei ca. 65°C gerührt. Anschließend wurde Norbomen (0.449 g, 4.77 mmol), gelöst in 5 ml DMF (abs.), zugegeben und über Nacht bei 65°C weitergerührt und zum End-cappen mit 1 -Hexen (0.133 g, 1.58 mmol) versetzt. Die Probe wurde noch weitere 10 min gerührt, anschließend filtriert, mit DMF, CH2CI2, MeOH und Ether gewaschen und am Hochvacuum getrocknet.
Die Beladung an Norbomen wurde mittels Elementaranalyse bestimmt und betrug 1.23 mequiv./g. Das Material wurde in MeOH suspendiert und bei 400 bar mit MeOH (40 ml) in eine Stahlsäule 150 x 2 mm gefüllt (Säule VI ).
Beispiel C6: Herstellung Carboxylat-derivatisierter Säulen via
Pfropfpolymerisation mit Norbomen und 7-Oxa- norbornendicarbonsäureanhydrid
Silanisiertes Trägermaterial nach Beispiel A3 (0.697 g ) wurden in 10 ml DMF (abs.) suspendiert, CI2(PCy3)2Ru=CHPh (30 mg, 0.036 mmol) als Initiator zugesetzt und 10 min bei ca. 65°C gerührt. Anschließend wurden zuerst Norbomen (24.4 mg, 0.26 mmol) gelöst in 5 ml DMF (abs.), dann 7-Oxanorbomendicarbonsäureanhydrid (42.8 mg, 0.26 mmol), gelöst in 5 ml DMF (abs.), zugegeben und über Nacht bei 65°C weitergerührt und zum End-cappen mit 1 -Hexen (44.3 mg, 0.53 mmol) versetzt. Die Probe wurde noch weitere 10 min gerührt, anschließend filtriert, mit DMF, CH2CI2 und Ether gewaschen und am Hochvacuum getrocknet. Das Material wurde in Isopropanol suspendiert und bei 400 bar mit H2O/ACN 30/70 (40 ml) in eine Stahlsäule 150 x 2 mm gefüllt (Säule VII).
Beispiele D: Anwendungsbeispiele
Beispiel D1: Stabilitätstest an einem nach Beispiel C2 hergestellten Sorbens (Monomer VIII Wässrige Lösungen (pH: 2, 3, 7, 8, 9, 10 und 11 ) wurde für jeweils 12 h
(Fluß 0.1 ml/min) über eine Säule gefüllt mit einem Sorbens hergestellt nach Beispiel C2 (Monomer VIII) gefördert. Nach jedem 12 h Zyklus wurde mit dem Laufmittel der Proglumidtrennung (90/10/0,1/0,1 ACN, MeOH, TEA, AA) bis zur Erzielung konstanter Trennleistung konditioniert, mindestens jedoch für 5 Stunden. Es wurde vor und nach jedem 12 h Zyklus die Trennleistung dieser Säule gegenüber Proglumid getestet. Trennleistungen blieben in einem pH-Bereich zwischen 2 - 10 konstant (Rs=1.3- 1.5). Chromatographische Bedingungen: Fluß: 0.25 ml/min, Injektionsvolumen: 1 μl, n: 5.
Beispiel D2: Chirale Trennungen
Verschiedene Aminosäurederivate, sowie Proglumid wurden getrennt: Säule A: Norbom-2-ene-5-carboxyl-ß-CD gepfropft auf einen Träger nach Beispiel A2; Säule B: Norborn-2-ene-5-methylmethoxysilyl-ß-CD gepfropft auf einen Träger nach Beispiel A2.
Säule A Säule B
Verbindung k|_ a KD a ° s d kL a kD b α c Rs d
DNS-Val e 1.66 2.99 1.80 2.80 2.05 4.14 2.02 1.79
DNS-Nval e 1.58 2.36 1.49 1.48 1.73 3.04 1.76 2.17
DNS-Leu e 3.24 4.58 1.41 2.28 3.51 5.25 1.50 1.93
DNS-Nleu e 1.94 2.74 1.41 1.46 1.79 2.86 1.60 1.69
DNS-Met e 2.53 3.58 1.42 1.95 3.05 4.53 1.49 1.89
DNS-Phe e 2.46 3.43 1.39 1.82 2.99 4.47 1.49 1.80
DNS-Trp e 2.68 3.53 1.32 1.92 2.80 4.23 1.51 2.05
DNS-Thr e 0.34 0.82 2.41 1.24 0.49 1.31 2.67 2.22
DNS-Ser e 0.93 1.13 1.11 0 0.74 1.41 1.91 1.25
DNB-Val τ 1.35 1.58 1.17 0.93 1.40 1.40 1 0
DNB-Ileu f 2.68 2.19 1.22 1.69 2.13 2.13 1 0
DNB-Met f 2.08 2.08 1 0 1.65 1.65 1 0
DNB-Phe f 3.38 2.63 1.29 2.31 3.33 2.51 1.33 1.45
DNB-Trp f 2.92 3.17 1.09 0.70 2.38 2.76 1.16 0.63
DNB-Ser f 0.39 0.39 1 0 0.16 0.29 1.81 0.71
DNB-Ala f 0.30 0.30 1 0 0.16 0.30 1.88 0.71
Proglumid11 1.26 1.75 1.39 1.55 1.13 1.56 1.38 1.32
Erläuterungen: a) Kapazitätsfaktor der L-Form, b) Kapazitätsfaktor der D- Form, α=Selektivitätsfaktor, d) Rs = Auflösung, e) 99,8/0,2/0,03/0,01 ACN/MeOH/AA/TEA, Fluß=0.3 ml/min, ° 100/0/0,1/0,05 ACN/MeOH/AA/TEA, Fluß=0.3 ml/min, g) 99,8/0,02/0,03/0,01 ACN/MeOH/AA/TEA, Fluß=0.2 ml/min, h) 90/10/0,1/0,1 ACN/MeOH/AA/TEA, Fluß: 0.5 ml/min.
Beispiel D3: Chirale Trennungen an verschiedenen Säulenmaterialien
Racemate verschiedener Aminosäurederivate und Pharmawirkstoffe wurden auf verschiedenen Säulenmaterialien getrennt. Dabei wurden die in der folgenden Tabelle angegebenen Probenkonzentrationen (Konz.) verwendet und die angegebenen Probenvolumina (Inj.vol.) aufgetragen. Die Detektion erfolgte durch UV-Messung bei den jeweils angegebenen Wellenlängen.
Figure imgf000031_0001
Übersicht über die chromatographischen Ergebnisse (Kapazitätsfaktor k, Selektivität α, Auflösung Rs) der Säulen I, II, III und V siehe Beispiel C4); Temperatur: 0 °C; Flußrate: 0.5 ml/min; Laufmittel: Aminosäurederivate 99.8/0.2/0.01/0.03; ß-B locker 98/2/0.2/0.2 ACN/MeOH/Essigs./TEA. Bei den Trennungen wurden die in den folgenden zwei Tabelllen angegebenen Ergebnisse erhalten:
Figure imgf000032_0001
Figure imgf000033_0002
Übersicht über die chromatographischen Ergebnisse (Kapazitätsfaktor k, Selektivität α, Auflösung Rs) der Säulen I, II, III und V; Temperatur: 0 °C; Flußrate: 0.5 ml/min; Laufmittel: Amiπosäurederivate 99.8/0.2/0.01/0.03; ß- Blocker 98/2/0.2/0.2 ACN/MeOH/Essigs./TEA
Beispiel D4: Trennung von axial-chiralen Enantiomeren: Ferroceno[2.3]indenon
Die Enantiomeren von Ferroceno[2.3]indenon wurden auf Säule IV (siehe Beispiel C4) getrennt:
Figure imgf000033_0001
Chromatographische Bedingungen: Laufmittel: ACN/MeOH/AA/TEA 90/10/0.15/0.45; Flußrate: 0.5 ml/min; Temp.: 22 °C; V..: 2.5μl
Das Elutionsdiagram ist auf Abbildung 13 dargestellt.
Beispiel D5: Trennung von Phenolen
Phenoltrennung auf Säule VI (siehe Beispiel C5). chromatographische Bedingungen: Laufmittel: A : H2O mit 30 % ACN und 0.1 % TFA; B: ACN mit 0.1 % TFA; Gradient:0 % B für 9 min, 0 bis 20 % B in 5 min, 20 bis 25 % B in 8 min, Flußrate: 0.4 ml/min; Temp.: 25 °C; V:. 5μl, UV: (280 nm); (1 ) Phenol, (2) 4-Nitrophenol, (3) 2-Chlorphenol, (4) 2-Nitrophenol, (5) 2,4- Dinitrophenol, (6) 4-Chloro-3-cresol, (7) 2,4-Dichlorophenol; (8) 2-Methyl- 4,6-dinitrophenol, c: (1-3), (6-7) 2 ppm, (4) 1 ppm, (5) 4 ppm, (8) 400ppb
Das Elutionsdiagram ist auf Abbildung 14 dargestellt.
Beispiel D6: Trennungen isomerer Methylaniline (A)
Trennung von 2,6-Dimethylanilin (1), Λ/-Methylanilin (2), Pyridin (3), N,N- Dimethylanilin (4), 2,6-Lutidin (5), 3,4-Lutidin (6) auf der Säule VI (siehe Beispiel C5). Laufmittel: 70/30/0.28/0.48 H2O/ACN/Essigsäure/Triethyl- amin pH=5.62; Flußrate: 0.4 ml/min;Temp.: 25 °C; Injekt.vol.: 5μl; UV: (254 nm); c: 5 ppm in 70/30/0.28/0.48 H2O/ACN/Essigsäure Triethylamin pH=5.62)
Unter diesen Bedingungen ist zwar eine Trennung aller sechs Verbindungen möglich, jedoch müssen relativ lange Analysenzeiten (15 Minuten) in Kauf genommen werden. Ergebnisse (Retentionsfaktor k, Halbwertsbreite wo.s, Trennstufenzahl pro Meter N, reduzierte Trennstufenhöhe h) der Messung von Std. C mit Säule VI (siehe Beispiel C5).
Figure imgf000035_0001
Das Elutionsdiagram ist auf Abbildung 15 dargestellt.
Beispiel D7: Trennungen isomerer Methylaniline (B)
Trennung von 2,6-Dimethylanilin (1 ), N-Methylanilin (2), Pyridin (3), N,N- Dimethylanilin (4), 2,6-Lutidin (5), 3,4-Lutidin (6) an Säule VII (siehe
Beispiel C6). Laufmittel: 75/25/0.284/0.48
H2O/ACN/Essigsäure/Triethylamin pH=5.50; Flußrate: 0.4 ml/min; Temp.: 25 °C; V: 5μl; c: (1 ) 10 ppm, (2-6) 5 ppm; UV: (254 nm).
Wie in Figur 16 dargestellt ist, konnte eine Trennung der 6 Substanzen in einer kürzeren Analysenzeit (10 min) als mit der Säule VI (18 min; siehe Beispiele C6 und D6) erzielt werden. Vergleichende Darstellungen der Trennleistung von Säulen VI und VII sind Figur 17 dargestellt.
Figure imgf000036_0001
Das Elutionsdiagram ist auf Abbildung 16 dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Funktionalisiertes Trägermaterial erhältlich durch folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines Basisträgers; b) kovalente Bindung einer der Metathesepolymerisation zugänglichen Gruppe an besagten Basisträger; c) Aufpfropfung mittels eines Metatheseinitiators von der Metathesepolymerisation zugänglichen Monomeren, die Separationseffektoren oder deren Vorläufergruppierungen enthalten, in den nach Schritt b) derivatisierten Basisträger; d) optionale Umwandlung von in Schritt c) eingeführten Vorläufergruppierungen in Separationseffektoren durch polymeranaloge Umsetzung.
2. Funktionalisiertes Trägermaterial nach Anspruch 1 , wobei die in Schritt b) genannte einer Metathesepolymerisation zugängliche Gruppe abgeleitet ist von Norbom-2-enen, Norbomadienen, 7-Oxanorbom-2-enen, Alkinen, Cyclobutenen, Cyclopentenen, Dicyclopentadienen, Cyclooctenen, Cyclooctadienen, Cyclooctatrienen und Cyclooctatetraenen.
3. Verwendung eines funktionalisierten Trägermaterials mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 oder 2 als Sorbens für eine chromatographische Trennung.
4. Verfahren zur Herstellung eines funktionalisierten Trägermaterials umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines Basisträgers; b) Einführung einer der Metathesepolymerisation zugänglichen Gruppe in besagten Basisträger; c) Aufpfropfung mittels eines Metatheseinitiators von der Metathesepolymerisation zugänglichen Monomeren, die Separationseffektoren oder deren Vorläufergruppierungen enthalten, in den nach Schritt b) derivatisierten Basisträger; d) optionale Umwandlung von in Schritt c) eingeführten Vorläufergruppierungen in Separationseffektoren durch polymeranaloge Umsetzung.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die in Schritt b) genannte einer Metathesepolymerisation zugängliche Gruppe abgeleitet ist von Norbom-2- enen, Norbomadienen, 7-Oxanorbom-2-enen, Alkinen, Cyclobutenen, Cyclopentenen, Dicyclopentadienen, Cyclooctenen, Cyclooctadienen, Cyclooctatrienen und Cyclooctatetraenen.
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