Chiral Salan Aluminium Ethyl Complexes and Their Application in Lactide Polymerization

Synthetic routes to aluminium ethyl complexes supported by chiral tetradentate phenoxyamine (salan-type) ligands [Al(OC6H2(R-6-R-4)CH2)(2){CH3N(C6H10)NCH3}-C2H5] 7: R = H ; 5, 8: R = Cl; 6, 9: R = CH3) are reported. Enantiornerically pure salan ligands 1-3 with (R,R) configurations at their cyclohexane rings afforded the complexes 4, 5, and 6 as mixtures of two diastereoisomers (a and b). Each diastereoisomer a was, as determined by X-ray analysis, monomeric with a five-coordinated aluminium central core in the solid state, adopting a cis-(O,O) and cis-(Me,Me) ligand geometry. From the results of variable-temperature (VT) H-1 NMR in the temperature range of 220-335 K, H-1-H-1 NOESY at 220 K, and diffusion-ordered spectroscopy (DOSY), it is concluded that each diastereoisomer b is also monomeric with a five-coordinated aluminium central core.

Pyrrolide-ligated organoyttrium complexes. Synthesis, characterization, and lactide polymerization behavior

The N,N-bidentate ligand 2-{(N-2,6-diisopropylphenyl)iminomethyl)}pyrrole (L-1) and the N,N,P-tridentate ligand 2-{(N-2-diphenylphosphinophenyl)iminomethyl)}pyrrole (L-2) have been prepared. Their reactions with homoleptic yttrium tris(alkyl) compound Y(CH2SiMe3)(3)(THF)(2) have been investigated. Treatment of Y(CH2SiMe3)(3)(THF)(2) with 1 equiv of L-1 generated a THF-solvated bimetallic (pyrrolylaldiminato)yttrium mono(alkyl) complex (1) of central symmetry. In this process, L-1 is deprotonated by metal alkyl and its imino CN group is reduced to C-N by intramolecular alkylation, generating dianionic species that bridge two yttrium alkyl units in a unique eta(5)/eta(1):kappa(1) mode. The pyrrolyl ring behaves as a heterocyclopentadienyl ligand. Reaction of Y(CH2SiMe3)(3)(THF)(2) with 2 equiv of L-1 afforded the monomeric bis(pyrrolylaldiminato)yttrium mono(alkyl) complex (2), selectively. Amination of 2 with 2,6-diisopropylaniline gave the corresponding yttrium amido complex (3). In 3 the pyrrolide ligand is monoanionic and bonds to the yttrium atom in a eta(1):kappa(1) mode. The homoleptic tris(eta(1):kappa(1)-pyrrolylaldiminato)yttrium complex (4) was isolated when the molar ratio of L-1 to Y(CH2SiMe3)(3)(THF)(2) increases to 3:1. Reaction of L-2 with equimolar Y(CH2SiMe3)(3)(THF)(2) afforded an asymmetric binuclear complex (5).

Mixed ligands supported yttrium alkyl complexes: Synthesis, characterization and catalysis toward lactide polymerization

Treatment of yttrium tris(alkyl)s, Y(CH2SiMe3)(3)(THF)(2), by equimolar H(C5Me4)SiMe3(HCp') and indene (Ind-H) afforded (eta(5)-Cp')Y(CH2SiMe3)(2)(THF) (1) and (eta(5)-Ind)Y(CH2SiMe3)(2)(THF) (2) via alkane elimination, respectively. Complex 1 reacted with methoxyamino phenols, 4,6-(CH3)(2)-2-[(MeOCH2CH2)(2)-NCH2]-C6H2-OH (HL1) and 4,6-(CMe3)(2)-2-[(MeOCH2CH2)(2)-NCH2]-C6H2OH (HL2) gave mixed ligands supported alkyl complexes [(eta(5)-Cp')(L)]Y(CH2SiMe3) (3: L = L-1; 4: L = L-2). Whilst, complex 2 was treated with HL2 to yield [(eta(5)-Ind)(L-2)]Y(CH2SiMe3) (5). The molecular structures of 3 and 5 were confirmed by X-ray diffraction to be mono(alkyl)s of THF-free, adopting pyramidal and tetragonal-bipyramidal geometry, respectively. Complexes 3 and 5 were high active initiators for the ring-opening polymerization Of L-lactide to give isotactic polylactide with high molecular weight and narrow to moderate polydispersity.

Enolic Schiff-base aluminum complexes and their application in lactide polymerization

A series of NNOO-tetradentate enolic Schiff-base ligands were prepared where ligand L-1 = bis(benzoylacetone)propane-1,2-diimine, L-2 = bis(acetylacetone)-propane-1,2-diimine, L-3 = bis-(acetylacetone)cyclohexane-1,2-diimine. Their further reaction with aluminum tris(ethyl) formed complexes LAlEt (1a, 2a and 3a). The solid structure of complexes la, 2a and 3a confirmed by X-ray single crystal analysis manifested that these complexes were all monomeric and five-coordinated with an aluminum atom in the center. The configurations of these complexes varied from trigonal bipyramidal geometry (tbp) to square pyramidal geometry (sqp) due to their different auxiliary ligand architectures. H-1 NMR spectra indicated that all these complexes retained their configuration in solution states. Their catalytic properties to polymerize racemic-lacticle (rac-LA) in the presence of 2-propanol were also studied. The diimine bridging parts as well as the diketone segment substituents had very close relationship with their performance upon the polymerization process. All these complexes gave moderately isotactic polylactides with controlled molecular weight and very narrow molecular weight distributions.

Lactide polymerization with iron alkoxide complexes

Les essais préliminaires pour préparer des alcoolates de fer à partir du bichlorure ou bibromure de fer (II), en les combinant avec des ligands de type diimino pyridine, ont engendré la formation de complexes homoleptiques et hétéroleptiques, dépendant des substituants sur les branches imines du ligand. Ces complexes homoleptiques octaédriques et paramagnétiques ont été étudiés par rapport à leurs propriétés spectroscopiques et cristallographiques. De plus, la synthèse des complexes de fer hétéroleptique a engendré de bons précurseurs penta-coordonnés pour les réactions de substitution de ligands avec des alcoolates de métaux alcalins, de manière à produire les dialcoolates de fer (II) désirés. Des techniques d’analyse telles que la spectroscopie UV-vis, l’analyse élémentaire, la spectrométrie de masse à haute résolution et la cristallographie aux rayons X ont été utilisées pour caractériser ces complexes de fer. L’activité catalytique de ces complexes de fer (II) a aussi été étudiée par rapport à la polymérisation du lactide; les dialcoolates convoités ont été générés in-situ en raison de la difficulté à produire et à isoler les dérivés alcoolates des complexes diimino pyridine de fer. Une étude approfondie a aussi été faite sur les réactions de polymérisation, surtout par rapport aux valeurs de conversion à l’échelle du temps, ainsi qu’à la tacticité des chaines de polymères obtenues. Ces analyses ont été effectuées par l’entremise de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, de la chromatographie d’exclusion stérique, et de la spectrométrie de masse MALDI (désorption-ionisation laser assistée par matrice).

Polymerization of Lactide Using Achiral Bis(pyrrolidene) Schiff Base Aluminum Complexes

A series of aluminum ethyls and isopropoxides based on a bis(pyrrolidene) Schiff base ligand framework has been prepared and characterized. NMR studies of the dissolved complexes indicate that they adopt a symmetric structure with a monomeric, five-coordinated aluminum center core. The aluminum ethyls used as catalysts in the presence of 2-propanol as initiator and the aluminum isopropoxides were applied for lactide polymerization in toluene to test their activities and stereoselectivities. All polymerizations are living, as evidenced by the narrow polydispersities and the good fit between calculated and found number-average molecular weights of the isolated polymers. All of these aluminum complexes polymerized (S,S)-lactide to highly isotactic PLA without epimerization of the monomer, furnished isotactic-biased polymer from rac-lactide, and gave atactic polymer from meso-lactide.

Novel M(II) beta-diketiminate complexes for the polymerization of lactide

Des ligands diketimines porteurs de substituants N-benzyl, N-9-anthrylmethyl et N-mesitylmethyl (nacnacBnH, nacnacAnH, and nacnacMesH) ont été synthétisés par condensation d’une amine et d’acétyl acétone ou son monoacétal d’éthylène glycol. La chlorination de la position 3 a été effectuée à l’aide de N-chlorosuccinimide conduisant à la formation des ligands ClnacnacBnH et ClnacnacAnH. Cette même position 3 a également été substituée par un groupement succinimide par lithiation du nacnacBnH, suivi de la réaction avec le N-chlorosuccinimide (3-succinimido-nacnacBnH). Les ligands N-aryl nacnacippH et nacnacNaphH (ipp = 2-isopropylphenyl, Naph = 1-naphthyl) ont été préparés selon les procédures reportées dans la littérature. La réaction de ces ligands avec Zn(TMSA)2 (TMSA = N(SiMe3)2) conduit à la formation des complexes nacnacAnZn(TMSA) et ClnacnacBnZn(TMSA). La protonation avec l’isopropanol permet l’obtention des complexes nacnacAnZnOiPr et ClnacnacBnZnOiPr. La réaction avec Mg(TMSA)2 permet quant à elle la formation des complexes nacnacAnMg(TMSA), nacnacMesMg(TMSA), ClnacnacBnMg(TMSA) et ClnacnacAnMg(TMSA). La protonation subséquente à l’aide du tert-butanol permet l’obtention du nacnacMesMgOtBu et du ClnacnacBnMgOtBu, alors que l’on observe uniquement une décomposition avec les ligands possédant des substituants N-anthrylmethyl. La réaction de ces diketimines avec Cu(OiPr)2 conduit aux dimères hétéroleptiques [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 et [3-Cl-nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 lors de l’usage des ligands stériquement peu encombrés. Lors de l’utilisation de ligands plus encombrés, la stabilisation du complexe hétéroleptique par dimérisation n’est plus possible, conduisant, par un échange de ligand, à la formation des complexes homoleptiques Cu(nacnacipp)2 et Cu(nacnacNaph)2. Les complexes homoleptiques Cu(nacnacBn)2 et Cu(3-succinimido-nacnacBn)2 ont été obtenus à partir des ligands N-benzyl. Les ligands encore plus encombrés tels que nacnacAnH, nacnacMesH ou ceux comportant des substituants N-methylbenzyl ne présentent alors plus de réactivité avec le Cu(OiPr)2. La plupart des complexes ont été caractérisés par Diffraction des Rayons X. Les complexes homoleptiques ainsi que ceux de TMSA sont monomériques, alors que ceux formés à partir d’alkoxides se présentent sous forme de dimères à l’état solide. Tous les complexes d’alkoxides ainsi que les nacnacAnMg(TMSA)/BnOH et ClnacnacAnMg(TMSA)/BnOH présentent une réactivité modérée à haute en matière de polymérisation du rac-lactide (90% de conversion en 30 secondes à 3 heures). Le nacnacAnZnOiPr permet la synthèse d’un polymère hautement hétérotactique (Pr = 0.90) quand le ClnacnacBnMgOtBu/BnOH génère un polymère isotactique à -30°C (Pr = 0.43). Tous les autres catalyseurs produisent des polymères atactiques avec une légère tendance hétérotactique (Pr = 0.48 – 0.55). Les complexes hétéroleptiques [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 et [3-Cl-nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 se révèlent être de très bons catalyseurs pour la polymérisation du rac-lactide présentant une conversion complète du monomère à température ambiante, en solution, en 0,5 à 5 minutes. Le [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 est actif en présence ou absence d’isopropanol, agissant comme agent de transfert de chaine à haute activité (k2 = 32 M–1•s–1) dans le dichlorométhane. Dans l’acétonitrile, le THF, le dichloromethane et le toluène, [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 conduit à une étroite polydispersité, possédant respectivement des kobs = 2.4(1), 5.3(5), 3.6-4.4 and 10(1) min–1. Aucune réaction parasite, telle qu’une trans-esterification, une épimerisation ou une décomposition du catalyseur, n’a été observée. Les complexes homoleptiques en présence d’alcool libre semblent présenter un équilibre avec une petite quantité de leurs équivalents hétéroleptiques, permettant une polymérisation complète, en moins de 60 min, à température ambiante. Tous les catalyseurs de cuivre présentent un haut contrôle de la polymérisation avec une polydispersité égale ou inférieure à 1.1. Les polymères obtenus sont essentiellement atactiques, avec une légère tendance à l’hétérotacticité à température ambiante et -17°C. Le [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 polymérise également la -butyrolactone (BL), l’-caprolactone (CL) et la -valerolactone (VL) avec des constantes respectivement égales à kobs = 3.0(1)•10–2, 1.2–2.7•10–2, et 0.11(1) min–1. Les homopolymères présentent une étroite polydispersité d’approximativement 1.1. Les polymérisations par addition séquentielle ont mis en évidence une trans-estérification (non observée dans les homopolymérisations) si BL ou CL sont introduits après un bloc lactide.

The nanocomposite scaffold of poly(lactide-co-glycolide) and hydroxyapatite surface-grafted with L-lactic acid oligomer for bone repair

Nanohydroxyapatite (op-HA) surface-modified with L-lactic acid oligomer (LAc oligomer) was prepared by LAc oligomer grafted onto the hydroxyapatite (HA) surface. The nanocomposite of op-HA/PLGA with different op-HA contents of 5, 10, 20 and 40 wt.% in the composite was fabricated into three-dimensional scaffolds by the melt-molding and particulate leaching methods. PLGA and the nanocomposite of HA/PLGA with 10 wt.% of ungrafted hydroxyapatite were used as the controls. The scaffolds were highly porous with evenly distributed and interconnected pore structures, and the porosity was around 90%. Besides the macropores of 100-300 mu m created by the leaching of NaCl particles, the micropores (1-50 mu m) in the pore walls increased with increasing content of op-HA in the composites of op-HA/PLGA. The op-HA particles could disperse more uniformly than those of pure HA in PLGA matrix. The 20 wt.% op-HA/PLGA sample exhibited the maximum mechanical strength, including bending strength (4.14 MPa) and compressive strength (2.31 MPa). The cell viability and the areas of the attached osteoblasts on the films of 10 wt.% op-HA/PLGA and 20 wt.% op-HA/PLGA were evidently higher than those on the other composites.

Controlled synthesis of L-lactide-b-epsilon-caprolactone block copolymers using a rare earth complex as catalyst

Well-defined block copolymers of L-lactide-b-epsilon-caprolactone were synthesized by sequential polymerization using a rare earth complex, Y(CF3COO)(3)/Al(iso-Bu)(3), as catalyst system. The compositions of the block copolymers could be adjusted by manipulating the feeding ratio of comonomers. The characterizations by GPC, H-1 NMR, C-13 NMR, and DSC displayed that the block copolymer, poly(epsilon-caprolactone-b-L-lactide) [P(CL-b-LLA)], had a narrow molecular weight distribution and well-controlled sequences without random placement.

Polymérisation du lactide par des catalyseurs β-diketiminate de zinc et de magnésium

Les images de molécules ont été dessinées avec le logiciel Chemdraw version 11.0

Thermal and mechanical properties of poly(epsilon-caprolactone) crosslinked with gamma radiation in the presence of triallyl isocyanurate

Poly(epsilon-caprolactone) was crosslinked by gamma radiation in the presence of triallyl isocyanurate. The influence of gamma-radiation crosslinking on the thermal and mechanical properties of poly(epsilon-caprolactone)/triallyl isocyanurate was investigated. Differential scanning calorimetry analyses showed differences between the first and second scans. Dynamic mechanical analysis showed an increase in the glass-transition temperature as a result of the radiation crosslinking of poly(epsilon-caprolactone). Thermogravimetric analysis showed that gamma-radiation crosslinking slightly improved the thermal stability of poly(epsilon-caprolactone). The 7 radiation also strongly influenced the mechanical properties. At room temperature, crosslinking by radiation did not have a significant influence on the Young's modulus and yield stress of poly(E-caprolactone). However, the tensile strength at break and the elongation at break generally decreased with an increase in the crosslinking level. When the temperature was increased above the melting point, the tensile strength at break, elongation at break, and Young's modulus of poly(epsilon-caprolactone) were also reduced with an increase in the crosslinking level. The yield stress disappeared as a result of the disappearance of the crystallites.

Synthesis and reactivity of rare earth metal alkyl complexes stabilized by anilido phosphinimine and amino phosphine ligands

Anilido phosphinimino ancillary ligand H2L1 reacted with one equivalent of rare earth metal trialkyl [Ln{CH2Si(CH3)(3)}(3)(thf)(2)] (Ln = Y, Lu) to afford rare earth metal monoalkyl complexes [L(1)LnCH(2)Si(CH3)(3)(THF)] (1a: Ln = Y; 1b: Ln = Lu). In this process, deprotonation of H2L1 by one metal alkyl species was followed by intramolecular C-H activation of the phenyl group of the phosphine moiety to generate dianionic species L-1 with release of two equivalnts of tetramethylsilane. Ligand L-1 coordinates to Ln(3+) ions in a rare C,N,N tridentate mode. Complex 1a reacted readily with two equivalents of 2,6-diisopropylaniline to give the corresponding bis-amido complex [(HL1)LnY(NHC(6)H(3)iPr(2)-2,6)(2)] (2) selectively, that is, the C-H activation of the phenyl group is reversible. When 1a was exposed to moisture, the hydrolyzed dimeric complex [{(HL1)Y(OH)}(2)](OH)(2) (3) was isolated. Treatment of [Ln{CH2Si(CH3)(3)}(3)-(thf)(2)] with amino phosphine ligands HL2-R gave stable rare earth metal bisalkyl complexes [(L2-R)Ln{CH2Si(CH3)(3)}(2)(thf)] (4a: Ln=Y, R=Me; 4b: Ln=Lu, R=Me; 4c: Ln=Y, R=iPr; 4d: Ln=Y, R=iPr) in high yields. No proton abstraction from the ligand was observed. Amination of 4a and 4c with 2,6-diisopropylaniline afforded the bis-amido counterparts [(L2-R)Y(NHC(6)H(3)iPr(2)-2,6)(2)(thf)] (5a: R=Me; 5b: R=iPr).

Rare earth metal complexes bearing thiophene-amido ligand: Synthesis and structural characterization

2,6-Diisopropyl-N-(2-thienylmethyl) aniline ( H2L) has been prepared, which reacted with equimolar rare earth metal tris( alkyl)s, Ln( CH2SiMe3)(3)( THF)(2), afforded rare earth metal mono( alkyl) complexes, LLn(CH2SiMe3)(THF)(3) ( 1: Ln = Lu; 2: Ln = Y). In this process, H2L was deprotonated by one metal alkyl species followed by intramolecular C-H activation of the thiophene ring to generate dianionic species L2- with the release of two tetramethylsilane. The resulting L2- combined with three THF molecules and an alkyl unit coordinates to Y3+ and Lu3+ ions, respectively, in a rare N,C-bidentate mode, to generate distorted octahedron geometry ligand core. Whereas, with treatment of H2L with equimolar Sc(CH2SiMe3)(3)( THF)(2), a heteroleptic complex ( HL)( L) Sc( THF) ( 3) was isolated as the main product, where the dianionic L2- species bonds to Sc3+ via chelating N, C atoms whilst the monoanionic HL connects to Sc3+ in an S,N-bidentate mode. All complexes 1-3 have been characterized by NMR spectroscopy and X-ray diffraction analysis.

Synthesis of new zirconium diketiminate complexes and catalytic applications

Résumé: Dans le but de préparer des complexes de Zr pour la catalyse homogène de la polymérisation des lactides et de l’hydroamination des olefines, l’elaboration et l’optimisation d’une méthode systématique et efficace de synthèse des ligands dikétimines ayant différents substituants alkyles (R) à la position N,N’ a été realisée. Des dikétimines (nacnacRH) symétriques ont été obtenus avec une pureté de plus de 95 % et un rendement de 65 % lorsque R = Me et des rendements allant de 80 à 95 % lorsque le groupe R = n-Pr, i-Pr, i-Bu, Bu, Cy et (+)-CH(Me)Ph. La synthèse des dikétimines ayant des substituants N-alkyls différents, dite asymétriques, donne toujours un mélange statistique de trois ligands: nacnacR,R’H, nacnacR,RH et nacnacR’,R’H qui n’ont pu être separés. Seuls les dikétimines asymétriques avec un substituant N-alkyl et un autre N-aryl (nacnacR,ArH) ont été obtenus avec des rendements plus élevés que celui du mélange statistique. Par la suite, la complexation de ces ligands bidentés au Zr, la caractérisation de ces complexes et l’investigation de la réactivité ont été étudiés. Les complexes de Zr de type (nacnacR)2ZrCl2 ont été obtenus par deux voies de synthèse principales: la première consiste à traiter le sel de lithium du ligand avec le ZrCl4. La seconde est la réaction du ligand avec les complexes neutres d’alkyl-zirconium(IV) par protonation de l'alkyle coordonné. En solution, les complexes obtenus de (nacnacR)2ZrX2 possèdent un comportement dynamique via un « Bailar-twist » et les paramètres d'activation de cette isomérisation ont été calculés. Le complexe octaèdrique (nacnacBn)2ZrCl2 n'est pas réactif dans la carbozirconation et son alkylation n'était pas possible par l’échange des chlorures avec les alkyles. L’analogue diméthylé (nacnacBn)2ZrMe2 peut être préparé par alkylation du ZrCl4 avant la complexation du ligand. On a également observé que ce dernier n’est pas réactif dans la carbozirconation. L‘analogue diéthoxyde (nacnacBn)2Zr(OEt)2 est obtenu par échange des diméthyles avec les éthoxydes. La polymérisation du lactide avec celui-ci en tant que précurseur est relativement lente et ne peut être effectuée que dans le monomère fondu. Par conséquent, pour résoudre les problèmes rencontrés avec les complexes de zirconium (dikétiminates non-pontés), un ligand dikétimines pontés par le diaminocyclohexane, (±)-C6H10(nacnacXylH)2, LH2, (Xyl = 2,6-diméthylphényle) a été préparé. La complexation de ce ligand tetradenté au metal a été réalisée par deux voies de synthèse; la première est la réaction du sel de lithium de ce ligand avec le ZrCl4(THF)2. La deuxième est la déprotonation du ligand neutre avec le Zr(NMe2)4 et l’élimination du diméthylamine. Des complexes du type: (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrX2 avec X = Cl, NMe2 ont été obtenus. Les ligands de chlorure sont dans ce cas facilement remplaçables par des éthoxydes ou des méthyles. On a observé l’activité la plus élevée jamais observée pour un complexe d’un métal du groupe 4 avec le complexe de (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OEt)2 dans la polymérisation de lactide. L'étude cinétique a montré que la loi de vitesse est du premier ordre en catalyseur et en monomère et la constante de vitesse est k = 14 (1) L mol-1 s-1. L'analyse des polymères a montré l’obtention de masses moléculaires faibles et l’abscence de stéréocontrôle. La réaction de (±)-C6H10(nacnacXylH)2ZrCl2 avec le triflate d’argent donne le (±)-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2. Le complexe bis-triflate obtenu possède une activité catalytique elevée pour les additions du type aza-Michael. L’utilisation du R,R-C6H10(nacnacXylH)2Zr(OTf)2 énantiopur comme catalyseur, dans les additions du type aza-Michael asymétriques donne le produit desiré avec un excès énantiomérique de 19%.

Enolic Schiff base aluminum complexes and their catalytic stereoselective polymerization of racemic lactide

A series of enolic Schiff base aluminum(III) complexes LAIR (where L = NNOO-tetradentate enolic Schiff base ligand) containing ligands that differ in their steric and electronic properties were synthesized. Their single crystals showed that these complexes are five -coordinated around the aluminum center. Their coordination geometries are between square pyramidal and trigonal bipyramidal. Their catalytic properties in the solution polymerization of racemic lactide (rac-LA) were examined. The modifications in the auxiliary ligand exhibited a dramatic influence on the catalytic performance.