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Chemistry

छीना-1 Vanillin के संश्लेषण के लिए एक उत्प्रेरक के रूप में विषम

Published: July 23, 2016 doi: 10.3791/54054
Automatic Translation
1, 1, 1, 2, 3, 4, 5, 5, 1
1Autonomous Metropolitan University-Azcapotzalco, 2Institute of Catalysis and Petroleum Chemistry, ICP-CSIC, 3Department of Chemistry, Autonomous Metropolitan University-Iztapalapa, 4Department of Chemistry, Center of Investigation and Superior Studies (IPN), 5Research Institute of Material, National Autonomous University of Mexico

Abstract

Vanillin (4-hydoxy-3-methoxybenzaldehyde) वेनिला सेम के निकालने का मुख्य घटक है। प्राकृतिक वैनिला खुशबू लगभग 200 वैनिलिन के अलावा विभिन्न odorant यौगिकों का एक मिश्रण है। वैनिलिन के प्राकृतिक निष्कर्षण (आर्किड वेनिला planifolia, वेनिला tahitiensis और वेनिला Pompon से) दुनिया भर में उत्पादन का केवल 1% का प्रतिनिधित्व करता है और तब से इस प्रक्रिया को महंगा है और बहुत लंबा है, वैनिलिन के उत्पादन के बाकी संश्लेषित है। कई जैव प्रौद्योगिकी दृष्टिकोण, लिग्निन, phenolic stilbenes, isoeugenol, eugenol, guaicol, आदि से वैनिलिन के संश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता पर्यावरण को नुकसान पहुँचाने के बाद से इन प्रक्रियाओं को मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट और विषाक्त सॉल्वैंट्स का उपयोग के नुकसान के साथ। इस प्रकार, वैनिलिन के उत्पादन पर पर्यावरण के अनुकूल विकल्प बहुत ही वांछनीय है और इस प्रकार, वर्तमान जांच के अधीन हैं। झरझरा समन्वय पॉलिमर (पीसीपीएस) अत्यधिक क्रिस्टलीय सामग्री है कि आरईसी का एक नया वर्ग हैंently कटैलिसीस के लिए इस्तेमाल किया गया है। छीना-1 (घन 3 (बीटीसी) 2 (एच 2 ओ) 3, बीटीसी = 1,3,5-बेंजीन tricarboxylate) एक बहुत ही अच्छी तरह से जाना जाता पीसीपी जो बड़े पैमाने पर एक विषम उत्प्रेरक के रूप में अध्ययन किया गया है। यहाँ, हम एक उत्प्रेरक के रूप में छीना-1 का उपयोग ट्रांस -ferulic एसिड के ऑक्सीकरण से वैनिलिन के उत्पादन के लिए एक कृत्रिम रणनीति की रिपोर्ट।

Introduction

विषम उत्प्रेरक के रूप में 1-4 झरझरा समन्वय पॉलिमर (पीसीपीएस) का उपयोग एक अपेक्षाकृत नए अनुसंधान क्षेत्र है। बहुत ही रोचक गुण है कि पीसीपीएस दिखाते हैं, जैसे, झरझरा नियमितता, उच्च सतह क्षेत्र और धातु का उपयोग करने के कारण, वे विषम उत्प्रेरक 5-6 के लिए नए विकल्प की पेशकश कर सकते हैं। Catalytically सक्रिय पीसीपीएस की पीढ़ी के कई अनुसंधान समूहों 7-10 का मुख्य ध्यान केंद्रित किया गया है। एक झरझरा समन्वय बहुलक धातु आयनों और कार्बनिक linkers और इस प्रकार द्वारा गठित की है, इन सामग्रियों का उत्प्रेरक गतिविधि इन भागों में से किसी ने प्रदान की जाती है। कुछ पीसीपीएस असंतृप्त (सक्रिय) धातुओं कि एक रासायनिक प्रतिक्रिया 11 को उत्प्रेरित कर सकते हैं शामिल। हालांकि, असंतृप्त धातु साइटों (खुला धातु साइटों) समन्वय पॉलिमर के भीतर की पीढ़ी के एक तुच्छ काम नहीं है और यह एक चुनौती है कि सिंथेटिक में संक्षेप किया जा सकता का प्रतिनिधित्व करता है: (i) अस्थिर ligands 7-11 को हटाने के द्वारा खाली समन्वय की पीढ़ी;(Ii) organometallic ligands (पहले संश्लेषित) 8,12-13 को शामिल करके द्विधात्विक पीसीपीएस की पीढ़ी; (Iii) धातु आयनों 9,14-15 या जैविक ligands 10, 16-17 पीसीपीएस का pores के भीतर के बाद कृत्रिम भिन्नता। चूंकि कार्यप्रणाली (i) इस प्रकार सरल है, यह सबसे अक्सर इस्तेमाल किया है। आमतौर पर, खुला धातु साइटों की पीढ़ी एच 2 18-19 की ओर पीसीपीएस की आत्मीयता बढ़ाने, साथ ही साथ के लिए सक्रिय विषम उत्प्रेरक 20-27 डिजाइन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। अच्छा उत्प्रेरक गुण प्राप्त करने के लिए, पीसीपीएस, दिखाने की जरूरत है इसके अतिरिक्त खुला धातु साइटों, प्रतिक्रिया की स्थिति के लिए उत्प्रेरक प्रयोग के बाद स्फटिकता की अवधारण, अपेक्षाकृत उच्च तापीय स्थिरता और रासायनिक स्थिरता की पहुंच है।

छीना-1 (घन 3 (बीटीसी) 2 (एच 2 ओ) 3, बीटीसी = 1,3,5-बेंजीन tricarboxylate) 7एक अच्छी तरह से जांच की झरझरा समन्वय बहुलक घन (द्वितीय) फैटायनों के साथ निर्माण किया, कि कार्बोक्सिलेट ligands और पानी के लिए समन्वय कर रहे हैं। दिलचस्प है, इन पानी के अणुओं (हीटिंग द्वारा) का सफाया कर दिया जा सकता है और यह जो कठिन लुईस एसिड गुण 11 दिखा रहे तांबा आयनों के चारों ओर एक वर्ग तलीय समन्वय प्रदान करता है। Bordiga और सह कार्यकर्ता 28 से पता चला है कि इन एच 2 ओ अणुओं के उन्मूलन स्फटिकता (नियमितता की अवधारण) और धातु आयनों के ऑक्सीकरण राज्य (कॉपर (द्वितीय)) प्रभावित नहीं था प्रभावित नहीं किया। एक उत्प्रेरक के रूप में छीना-1 का उपयोग बड़े पैमाने पर किया गया है 29-33 और विशेष रूप से (वर्तमान कार्य के लिए बहुत प्रासंगिक) खुशबूदार अणुओं 34 की हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ ऑक्सीकरण की जांच की।

वेनिला कॉस्मेटिक, दवा और खाद्य उद्योग में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल स्वादिष्ट बनाने का मसाला एजेंटों में से एक है। यह आर्किड वेनिला planifolia, वाणी का इलाज सेम से निकाला जाता हैLLA tahitiensis और वेनिला Pompon। माया और एज़्टेक सभ्यताओं (कलमबुस लोगों) पहली बार एक स्वादिष्ट बनाने का मसाला एजेंट के रूप में वेनिला की विशाल क्षमता का एहसास हुआ, क्योंकि यह चॉकलेट स्वाद 35-37 में सुधार हुआ। वेनिला पहले 1858 38 में अलग-थलग पड़ गया था और यह 1874 से 39 कि वैनिलिन की रासायनिक संरचना के अंत में निर्धारित किया गया था जब तक नहीं था। वैनिलिन के प्राकृतिक निष्कर्षण (आर्किड वेनिला planifolia, वेनिला tahitiensis और वेनिला Pompon से) दुनिया भर में उत्पादन का केवल 1% का प्रतिनिधित्व करता है और तब से इस प्रक्रिया को महंगा है और बहुत लंबे समय 40 है, वैनिलिन के बाकी 40 संश्लेषित है। कई जैव प्रौद्योगिकी दृष्टिकोण लिग्निन, phenolic stilbenes, isoeugenol, eugenol, guaicol, आदि से वैनिलिन के संश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता हालांकि, इन तरीकों पर्यावरण को नुकसान पहुँचाने के बाद से इन प्रक्रियाओं को मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट और विषाक्त सॉल्वैंट्स 41-43 उपयोग करने का नुकसान है। इस के साथ साथ, हम अनुसंधानएक उत्प्रेरक के रूप में छीना-1 का उपयोग ट्रांस -ferulic एसिड के ऑक्सीकरण से वैनिलिन के उत्पादन के लिए एक कृत्रिम रणनीति Eport।

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Protocol

चेतावनी: रसायन इस उत्प्रेरक प्रक्रिया में इस्तेमाल किया विषाक्तता और गैर कैंसर में अपेक्षाकृत कम हैं। जब इस तरह की सुरक्षा चश्मा, दस्ताने, प्रयोगशाला कोट, पूरी लंबाई पैंट और बंद पैर के जूते के रूप में इस प्रयोगात्मक प्रक्रिया का प्रदर्शन सभी उचित सुरक्षा सावधानियों का उपयोग करें। निम्न कार्यविधियों का हिस्सा मानक एयर हैंडलिंग मुक्त तकनीक शामिल है।

1. उत्प्रेरक के सक्रियण (छीना-1)

  1. उत्प्रेरक की विशेषता Crystallinity
    नोट: छीना-1 एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध झरझरा समन्वय बहुलक (उत्प्रेरक) है। आदेश में उत्प्रेरक की स्फटिकता की पुष्टि करने के लिए, छीना-1 के नमूने पाउडर एक्स-रे विवर्तन (PXRD) द्वारा विशेषता किए जाने की जरूरत है।
    1. घन Kα 1 में ब्रैग-Brentano ज्यामिति विकिरण (λ = 1.5406 ए) के लिए (एक diffractometer 160 W (40 केवी, 40 मा) पर परिचालन पर) छीना-1 के एक 0.1 ग्राम का एक नमूना PXRD पैटर्न लीजिए। 0.02 & # में 60 डिग्री (2θ) के लिए 5 डिग्री से एक PXRD पैटर्न रिकॉर्ड176; कदम और 1 सेकंड का समय 44 गिनती।
  2. छीना-1 की desolvation
    1. उत्प्रेरक (छीना-1) की 0.05 ग्राम वजन।
    2. एक स्टैंड के लिए एक 250 मिलीलीटर दो गर्दन दौर नीचे कुप्पी दबाना और दौर नीचे कुप्पी में एक चुंबकीय सरगर्मी बार डालें।
    3. दौर नीचे कुप्पी के लिए एक कंडेनसर संलग्न।
    4. आदेश में एक परिपूर्ण मुहर उत्पन्न करने के लिए कुछ वैक्यूम तेल या कुप्पी और कंडेनसर के जोड़ों के बीच Teflon टेप का प्रयोग करें।
    5. एक वैक्यूम पंप (एक पानी निकलने की टोंटी के माध्यम से एक नली के लिए) के लिए, ऊपर से कंडेनसर कनेक्ट करें।
    6. सुनिश्चित करें कि पंप द्वारा उत्पन्न वैक्यूम लगभग 10 -2 बार है सुनिश्चित करें।
      नोट: सुविधा के लिए, इस प्रयोगात्मक (दो गर्दन दौर नीचे एक कंडेनसर, जो एक वैक्यूम पंप से जुड़ा है से जुड़ी कुप्पी) सक्रियण प्रणाली के रूप में भेजा जाएगा की स्थापना की।
    7. उत्प्रेरक (0.05 छ) 250 मिलीलीटर दो गर्दन दौर नीचे कुप्पी के अंदर रखें।
    8. दूसरी गर्दन में एक रबर पट डालेंदौर नीचे फ्लास्क और यकीन है कि यह (फिट बैठता है) जवानों को ठीक से करते हैं।
    9. ध्यान से, एक रेत स्नान में सक्रियण प्रणाली जगह है।
    10. वैक्यूम पंप शुरू करें और ध्यान से पानी निकलने की टोंटी बारी जब तक यह पूरी तरह से खुला है। एक गर्म थाली के साथ, 1 घंटे के लिए 100 डिग्री सेल्सियस तक सक्रियण प्रणाली गर्मी।
    11. गर्म थाली की सबसे कम गति पर हलचल, आदेश दौर नीचे कुप्पी के नीचे homogenously उत्प्रेरक वितरित करने के लिए।
    12. हीटिंग के 1 घंटे के बाद गर्मी (गर्म प्लेट) को बंद कर दें, और सक्रियण प्रणाली कमरे के तापमान (वैक्यूम के अंतर्गत) को शांत करते हैं।
    13. एक बार जब सक्रियण प्रणाली कमरे के तापमान को ठंडा हो गया, पानी निकलने की टोंटी बंद कर देते हैं (इस प्रकार, सक्रियण प्रणाली निष्क्रिय वैक्यूम के तहत किया जाएगा) और पंप बंद कर देते हैं।
    14. दो-गर्दन दौर नीचे फ्लास्क पट के माध्यम से, (एन 2) एक गुब्बारा नाइट्रोजन से भर कनेक्ट करें, और कुछ ही सेकंड प्रतीक्षा संतुलन दबाव तक पहुंचने के लिए।
      नोट: उत्प्रेरक की सक्रियता के बाद, यह यू छोड़nder माहौल निष्क्रिय (एन 2) बेबुनियाद धातु साइटों (या खुले धातु साइटों) के लिए उपयोग के बाद से एक सक्रिय उत्प्रेरक प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है।
    15. एन 2, जब संतुलन दबाव हासिल किया गया है के साथ भरा गुब्बारा निकालें।
      नोट: फ़िरोज़ा से एक रंग परिवर्तन (के रूप में प्राप्त छीना-1) गहरे नीले (सक्रियण पर) के लिए मनाया जाता है।

विषम कटैलिसीस के माध्यम से वैनिलिन 2. संश्लेषण

  1. कार्बनिक विलायक की degassing
    1. 5 मिनट के लिए 2 एन बुदबुदाती देगास इथेनॉल के लगभग 70 मिलीलीटर।
  2. उत्प्रेरक प्रतिक्रिया की तैयारी
    1. दो-गर्दन दौर नीचे फ्लास्क degassed इथेनॉल के 10 मिलीलीटर जोड़ें और धीरे से एक गर्म थाली पर निलंबन हलचल।
    2. निलंबन के लिए (एच 2 ओ में 30%) एच के 5 मिलीलीटर 2 2 हे जोड़ें।
    3. निलंबन के लिए acetonitrile के 0.25 मिलीलीटर जोड़ें।
    4. ferulic एसिड की 0.50 ग्राम वजन और इसे भंगएक बीकर में degassed इथेनॉल के 20 मिलीलीटर।
    5. निलंबन के लिए भंग ferulic एसिड जोड़ें।
    6. degassed इथेनॉल के 20 मिलीलीटर के साथ बीकर धो और निलंबन में जोड़ें।
  3. Vanillin को पार ferulic एसिड के ऑक्सीकरण
    1. नली वैक्यूम पंप से कंडेनसर जोड़ता है कि हाल चलाना।
    2. नल के पानी कि कंडेनसर के माध्यम से चला जाता है पर मुड़ें। अधिमानतः, एक पानी पंप का उपयोग करें।
    3. 1 घंटे के लिए 100 डिग्री सेल्सियस (refluxing) के निलंबन गर्मी।
    4. गर्मी और सरगर्मी बंद कर दें। ध्यान से दो गर्दन दौर नीचे कुप्पी (कंडेनसर से जुड़ी) उठा और यह कमरे के तापमान को शांत करते हैं।
  4. रिएक्शन का काम हुआ
    1. प्रतिक्रिया मिश्रण, (एक Buchner कीप और कुप्पी का उपयोग करें) उत्प्रेरक (छीना-1) की वसूली और एथिल एसीटेट के 200 मिलीलीटर के साथ इसे धोने के लिए रवाना फ़िल्टर।
      नोट: आदेश में एक निर्वात (Buchner कुप्पी से जुड़े) का उपयोग करने के लिए जल्दी से ठीक निस्पंदन प्रक्रिया में तेजी लाने, और सी धोने के लिएatalyst।
    2. धारा 1 में के रूप में PXRD द्वारा उत्प्रेरक के ढांचे स्फटिकता की अवधारण की पुष्टि।
    3. (एक रोटरी बाष्पीकरण के साथ वैक्यूम के तहत) संयुक्त जैविक चरणों ध्यान लगाओ और यह 100 मिलीलीटर एथिल एसीटेट के साथ फिर से भंग।
    4. एनएच 4 सीएल (30 एमएल) की एक संतृप्त समाधान के साथ कार्बनिक चरणों (एक जुदाई कीप का उपयोग करें) धो लें।
    5. जैविक चरणों ठीक हो और उन्हें निर्जल ना 2 अतः 4 (30 ग्राम) के साथ मिश्रण। निलंबन 15 मिनट के लिए खड़े हैं।
    6. निलंबन बंद फ़िल्टर और छानना ठीक हो।
    7. एक रोटरी बाष्पीकरण के साथ (लगभग 20 मिलीलीटर) छानना वैक्यूम के अंतर्गत ध्यान लगाओ।
  5. अवशेष (Vanillin) की शुद्धि
    1. फ्लैश कॉलम क्रोमैटोग्राफी 44 से अवशेषों को शुद्ध। स्थिर चरण सिलिका जेल है और मोबाइल चरण एथिल एसीटेट-हेक्सेन (5:95) के एक विलायक मिश्रण है।
    2. पैक सिलिका जेल के साथ क्रोमैटोग्राफी के लिए कांच स्तंभ (1 सेमी x 30 सेमी)(1 सेमी एक्स 6 सेमी)। एसीटेट-हेक्सेन (5:95) विलायक मिश्रण के साथ स्तंभ तर।
    3. ध्यान से गिलास स्तंभ के शीर्ष पर केंद्रित-छानना डालो।
    4. धीरे-धीरे गिलास स्तंभ के लिए विलायक मिश्रण जोड़ने और जब तक 1,200 मिलीलीटर एकत्र कर रहे हैं अंशों के सभी इकट्ठा।
    5. सूखापन जब तक एक रोटरी बाष्पीकरण के साथ कार्बनिक भिन्न (1,200 एमएल) ध्यान लगाओ।
    6. अंतिम ठोस पाउडर शुद्ध वैनिलिन है कि ठीक।

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Representative Results

छीना-1 के तीन प्रतिनिधि नमूने अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा विश्लेषण किया गया: गैर सक्रिय, एक ओवन में 1 घंटे के लिए 100 डिग्री सेल्सियस पर सक्रिय (हवा के संपर्क में), और 1 के लिए 100 डिग्री सेल्सियस पर निर्वात (10 -2 बार) के तहत सक्रिय मानव संसाधन। इस प्रकार, फूरियर अवरक्त (FTIR) स्पेक्ट्रा एक भी प्रतिबिंब हीरा एटीआर गौण (चित्रा 1) के साथ एक स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग कर दर्ज किया गया। सभी स्पेक्ट्रा के लिए, 4000 से 400 सेमी में -1 सीमा 64 स्कैन 4 सेमी -1 की एक वर्णक्रमीय संकल्प के साथ दर्ज किए गए।

आदेश का उपयोग कर छीना-1 एक उत्प्रेरक के रूप में, एक 1 एच एनएमआर स्पेक्ट्रा 25 डिग्री सेल्सियस पर 11.74 टी की एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र के तहत एक एनएमआर स्पेक्ट्रोमीटर पर प्रदर्शन किया गया था ट्रांस -ferulic एसिड के ऑक्सीकरण से शुद्ध उत्पाद की संरचना इस बात की पुष्टि करने के लिए (चित्रा 2)। उस के लिए, एक 5 मिलीग्राम नमूना एनएमआर टेस्ट ट्यूब में पेश किया गया था और deuterate के 0.5 मिलीलीटरडी क्लोरोफॉर्म (CDCl 3) जोड़ा गया है।

आकृति 1
चित्रा 1: उत्प्रेरक (छीना-1) 25 डिग्री सेल्सियस पर की FTIR स्पेक्ट्रा गैर सक्रिय (ग्रीन लाइन), एक पारंपरिक ओवन (बैंगनी लाइन) में सक्रिय और वैक्यूम (नारंगी लाइन) के तहत सक्रिय है।। केंद्र में राष्ट्रीय डी ला Recherche Scientifique (CNRS) और रसायन विज्ञान की रॉयल सोसायटी की ओर से अनुमति के साथ संदर्भ 44 से reproduced। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

चित्र 2
चित्रा 2: 1 एच एनएमआर वैनिलिन के स्पेक्ट्रा सिलिका जेल पर कॉलम क्रोमैटोग्राफी शुद्धि जब उत्प्रेरक (छीना-1) के तहत निर्वात सक्रिय हो गया था के बाद (10 <sup> -5 बार) और 1 घंटे के लिए 100 डिग्री सेल्सियस।

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Discussion

वैनिलिन को पार -ferulic एसिड का उत्प्रेरक रूपांतरण के लिए बुनियादी कदम उत्प्रेरक (छीना-1) के सक्रियण था। उत्प्रेरक (वैक्यूम के तहत और 100 डिग्री सेल्सियस) बगल में सक्रिय नहीं है, तो वैनिलिन को पार -ferulic एसिड का केवल आंशिक रूपांतरण 44 मनाया गया। दूसरे शब्दों में, धातु साइटों को खोलने के लिए पहुंच उत्प्रेरक चक्र 44 के लिए महत्वपूर्ण है, और इस झरझरा समन्वय बहुलक भीतर घन (द्वितीय) धातु साइटों के लिए समन्वित पानी के उन्मूलन के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।

इसलिए, क्रम में इस घटना की जांच के लिए तीन अवरक्त प्रयोगों में किया गया। पहला प्रयोग, छीना-1 (चित्रा 1) के एक गैर सक्रिय नमूने की FTIR स्पेक्ट्रम 3400 सेमी -1 और 3,680 सेमी -1 बेबुनियाद पानी (व्यापक अवशोषण बैंड) और समन्वित पानी के लिए इसी पर विशेषता अवशोषण बैंड से पता चला है (तेज अवशोषणबैंड), क्रमशः। 3400 सेमी में अवशोषण बैंड की तीव्रता में कमी -1 लेकिन पर कोई परिवर्तन नहीं: दूसरा, छीना-1 नमूना एक पारंपरिक ओवन (हवा के संपर्क में) में सक्रिय पिछले प्रयोग की तुलना में कम से कम परिवर्तन के साथ एक FTIR स्पेक्ट्रम से पता चला 3,680 सेमी -1 (चित्रा 1) में तेज अवशोषण बैंड। यह परिवर्तन बेबुनियाद पानी की एक अधूरी हानि और घन (द्वितीय) धातु आयन के लिए समन्वित पानी के रखरखाव का सुझाव दिया। अंत में, उत्प्रेरक बगल में सक्रिय की FTIR स्पेक्ट्रम दो बड़े बदलाव (गैर सक्रिय उत्प्रेरक के संबंध में), 3400 सेमी में अवशोषण बैंड की तीव्रता में काफी कमी -1 और एक पूरा अवशोषण की तीव्रता पर खो प्रदर्शन किया 3,680 सेमी बैंड -1। इस प्रकार, जब उत्प्रेरक निर्वात (10 -2 बार) के तहत और 100 डिग्री सेल्सियस पर सक्रिय होता है, यह संभव घन (द्वितीय) खुला धातु साइटों के लिए पूरा उपयोग हो रहा है; किसी भी पानी के Molecul के उन्मूलनes (गैर और समन्वित) छीना-1 के छिद्रों के अंदर।

एक बार जब उत्प्रेरक प्रतिक्रिया समाप्त हो गया है, उत्प्रेरक आसानी से छानने का काम और फिर से इस्तेमाल किया (चित्रा 2) 44 से बरामद किया जा सकता है। बेशक, यह फिर से सक्रिय होने की (वैक्यूम के अंतर्गत, 10 -2 बार, और 100 डिग्री सेल्सियस पर) है। आदेश में फिर से सक्रियण प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाने के लिए, एक बार उत्प्रेरक बरामद किया है, इसे धोने एथिल एसीटेट के लगभग 200 मिलीलीटर की जरूरत है के साथ। फिर, उत्प्रेरक 30 मिनट के लिए कमरे के तापमान (Buchner कीप पर) पर छोड़ दिया जा सकता है, और अंत में बरामद सक्रियण प्रणाली में स्थानांतरित (ख़बरदार सुप्रा)।

प्रतिक्रिया की स्केलिंग अप इस प्रयोगात्मक तकनीक की वर्तमान सीमा है। इस्तेमाल किया उत्प्रेरक की अधिकतम राशि 0.05 ग्राम है जो 95% की रूपांतरण उपज में हुई 44 (फ्लैश स्तंभ क्रोमैटोग्राफी द्वारा वैनिलिन के अलगाव के बाद प्राप्त) था। इस उत्प्रेरक प्रतिक्रिया उच्च quantitie के साथ किया गयाउत्प्रेरक के एस (नतीजतन, अधिक ferulic एसिड और रसायनों के बाकी) और रूपांतरण उपज काफी नीचे गिरा दिया।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ सक्रिय विषम उत्प्रेरक का केवल संयोजन ट्रांस -ferulic एसिड के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करने की जरूरत है। आदेश (एच 2 ओ 2 के बिना छीना-1 और एक अन्य के बिना एक) विषम उत्प्रेरक रूपांतरण, खाली परीक्षण भेदभाव करने में 44 प्रदर्शन किया गया। बाद इन प्रतिक्रियाओं पूरा कर रहे थे, उसी स्थिति में, उत्पाद संरचना का विश्लेषण नहीं वानीलिन 44 की उपस्थिति दिखा था।

उत्प्रेरक यहाँ प्रस्तुत पद्धति दिखाया है कि कैसे विषम उत्प्रेरक (छीना-1) ट्रांस -ferulic एसिड के प्रभावी रूपांतरण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता वानीलिन के लिए जब वह बगल में सक्रिय है। इसके अतिरिक्त उत्प्रेरक की स्फटिकता की अवधारण PXRD 44 से मंडित किया गया था इस लिए फिर से इस्तेमाल किया गया था के बाद।पिछला सिंथेटिक वानीलिन तरीके मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट और विषाक्त सॉल्वैंट्स 41-43 का उपयोग करें। मौजूदा कार्यप्रणाली पूरी तरह से इन खतरों से बचा जाता है और यह भी करने के लिए विषम उत्प्रेरक (छीना-1) का फिर से उपयोग की क्षमता प्रदान करता है।

अंत में, हम विभिन्न α, β-असंतृप्त कार्बोक्जिलिक एसिड के ऑक्सीकरण के लिए उत्प्रेरक तकनीक की प्रयोज्यता की जांच कर रहे हैं।

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
HKUST-1 Sigma-Aldrich MFCD10567003
Ferulic Acid (trans-4-Hydroxy-3-methoxycinnamic acid) Sigma-Aldrich 537-98-4
Ethanol Sigma-Aldrich 64-17-5
Hydrogen peroxide solution Sigma-Aldrich 7722-84-1
Acetonitrile Sigma-Aldrich 75-05-8
Ethyl acetate Sigma-Aldrich 141-78-6
Ammonium chloride Sigma-Aldrich 12125-02-9
Sodium sulfate anhydrous Sigma-Aldrich 7757-82-6
Ethyl acetate Sigma-Aldrich 141-78-6
n-Hexane Sigma-Aldrich 110-54-3
Silica Gel Sigma-Aldrich 112926-00-8 Size 70/230
250 ml two-neck round-bottom flask Sigma-Aldrich Z516872-1EA 250 ml capacity
Magnetic stirring bar Bel-Art products 371100002 Teflon, octagon
Condenser Cole-Parmer JZ-34706-00 200 mm Jacket length
Vacuum pump (Approx. 10-2 bar) Cole-Parmer JZ-78162-00 Vacuum/Pressure Diaphragm Pump
Stopcock Cole-Parmer EW-30600-00 with a male Luer slip
Hose Cole-Parmer JZ-06602-04 16.0 mm ID and 23.2 mm ED
Rubber septums Cole-Parmer JZ-08918-34 Silicone with PTFE coating
Hot plate Cole-Parmer JZ-04660-15 10.2 cm x 10.2 cm, 5 to 540 °C
Sand bath Cole-Parmer GH-01184-00 Fluidized Sand Bath SBS-4, 50 to 600 °C
N2 gas INFRA Cod. 103 Cylinder 9 m3
Ballons (filled with N2 gas) Sigma-Aldrich Z154989-100EA Thick-wall, natural latex rubber
Syringes with removable needles Sigma-Aldrich Z116912-100EA 10 ml capacity
Filter paper Cole-Parmer JZ-81050-24 Grade No. 235 qualitative filter paper (90 mm diameter disc)
Buchner funnel Cole-Parmer JZ-17815-04 320 ml capacity which accept standard paper filter sizes
Buchner flask Cole-Parmer JZ-34557-02 250 ml capacity
Rotary Evaporator Cole-Parmer JZ-28710-02
Beakers Cole-Parmer JZ-34502-(02,04,05) Pyrex Brand 1000 Griffin; 20, 50 and 100 ml
Separation funnel  Cole-Parmer JZ-34505-44 Capacity for 125 ml with steam length of 60 mm
Glass column for chromatography Cole-Parmer JZ-34695-42 Column with fritted disk, 10.5 mm ID x 250 mm L
PXRD diffractometer Bruker AXS D8 Advance XRD
FTIR spectrophotometer Thermo scientific FT-IR (JZ-83008-02); ATR (JZ-83008-26) Nicolet iS5 FT-IR Spectrometer, with KBr Windows and iD5 Diamond ATR

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Yépez, R., Illescas, J. F., Gijón, P., Sánchez-Sánchez, M., González-Zamora, E., Santillan, R., Álvarez, J. R., Ibarra, I. A., Aguilar-Pliego, J. HKUST-1 as a Heterogeneous Catalyst for the Synthesis of Vanillin. J. Vis. Exp. (113), e54054, doi:10.3791/54054 (2016).

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