HKUST-1 como un catalizador heterogéneo para la Síntesis de la vainillina

Summary

La conversión del ácido transferúlico en vainillina se logró mediante catálisis heterogénea. En esta síntesis se empleó HKUST-1 y el paso esencial en el proceso catalítico fue la generación de sitios metálicos insaturados. Así, cuando el catalizador se activó al vacío, se obtuvo la conversión completa de vainillina (rendimiento del 95%).

Abstract

Vainillina (4-hidroxi-3-metoxibenzaldehído) es el componente principal del extracto de vainilla. El aroma de vainilla natural es una mezcla de aproximadamente 200 diferentes compuestos odorantes, además de vainillina. La extracción natural de la vainillina (de la orquídea Vanilla planifolia, vainilla tahitiensis y pompón de vainilla) representa sólo el 1% de la producción mundial y ya que este proceso es costoso y muy largo, el resto de la producción de vainillina se sintetiza. Muchos enfoques biotecnológicos se pueden utilizar para la síntesis de la vainillina de la lignina, estilbenos fenólicos, isoeugenol, eugenol, guaicol, etc., con la desventaja de dañar el medio ambiente, ya que estos procesos usan agentes oxidantes fuertes y disolventes tóxicos. Por lo tanto, alternativas ecológicas en la producción de vainillina son muy deseables y, por tanto, objeto de la investigación actual. polímeros de coordinación porosos (PCP) son una nueva clase de materiales altamente cristalinos que rectemente se han utilizado para la catálisis. HKUST-1 (Cu ₃ (BTC) ₂ (H ₂ O) _3, BTC = 1,3,5-benceno-tricarboxilato) es un PCP muy conocido que ha sido estudiado ampliamente como un catalizador heterogéneo. Aquí, se presenta una estrategia sintética para la producción de vainillina mediante la oxidación del ácido trans -ferulic usando HKUST-1 como catalizador.

Introduction

El uso de polímeros de coordinación porosos (PCP) como catalizadores heterogéneos ^1-4 es un campo relativamente nuevo de investigación. Debido a las propiedades muy interesantes que muestran los PCP, por ejemplo, la regularidad porosa, área de superficie alta y el acceso de metal, que pueden ofrecer nuevas alternativas de catalizadores heterogéneos ^5-6. La generación de los médicos de cabecera con actividad catalítica ha sido el principal foco de muchos grupos de investigación ^7-10. Un polímero de coordinación poroso está constituido por iones de metal y enlazadores orgánicos y, por tanto, la actividad catalítica de estos mat....

Protocol

PRECAUCIÓN: Los productos químicos utilizados en este procedimiento catalítico son relativamente bajos en toxicidad y no carcinogénico. Por favor, use todas las precauciones de seguridad apropiadas al realizar este procedimiento experimental, tales como gafas de seguridad, guantes, ropa de laboratorio, pantalones largos y zapatos cerrados. Una parte de los siguientes procedimientos se aplican técnicas de manipulación libre de aire estándar.

1. activación del catalizador (HKUST-1)

1. La cristalinidad Caracterización del catalizador
   Nota: HKUST-1 es un polímero de coordinación porosa disponible comercialmente (catalizador). Con el fin de corrobor....

Results

Tres muestras representativas de HKUST-1 se analizaron por espectroscopía infrarroja: no activado, activado a 100 ° C durante 1 hora en un horno (expuesta al aire), y se activan al vacío (10 ^-2 bar) a 100 ° C durante 1 hora Por lo tanto, la transformada de Fourier infrarroja (FTIR) espectros se registraron usando un espectrómetro con un ATR accesorio solo diamante de reflexión (Figura 1). Para todos los espectros, 64 exploraciones en los 4.000 y 400 ^cm-1<.......

Discussion

El paso fundamental para la conversión catalítica de ácido trans -ferulic a vainillina fue la activación del catalizador (HKUST-1). Si el catalizador no se activa in situ (en vacío y a 100 ° C), sólo se observó conversión parcial de ácido trans -ferulic a vainillina ^44. En otras palabras, la accesibilidad para abrir sitios de metal es crucial para el ciclo catalítico ^44, y esto se puede lograr mediante la eliminación de agua coordinada a los sitios de metal Cu (II) en el .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
HKUST-1	Sigma-Aldrich	MFCD10567003
Ácido ferúlico (ácido trans-4-hidroxi-3-metoxicinámico)	Sigma-Aldrich	537-98-4
Etanol	Sigma-Aldrich	64-17-5
Solución de peróxido de hidrógeno	Sigma-Aldrich	7722-84-1
Acetonitrilo	Sigma-Aldrich	75-05-8
Acetato de etilo	Sigma-Aldrich	141-78-6
Cloruro de amonio	Sigma-Aldrich	12125-02-9
Sulfato de sodio anhidro	Sigma-Aldrich	7757-82-6
Acetato de etilo	Sigma-Aldrich	141-78-6
n-Hexano	Sigma-Aldrich	110-54-3
Gel de sílice	Sigma-Aldrich	112926-00-8	Tamaño 70/230
Matraz de fondo redondo de dos cuellos de 250 ml	Sigma-Aldrich	Z516872-1EA Capacidad de	250 ml
Barra de agitación magnética	Bel-Art	371100002	Teflón, octágono
Condensador	Cole-Parmer	JZ-34706-00	200 mm Longitud
la camisa Bomba de vacío (Aprox. 10-2 bar)	Cole-Parmer	JZ-78162-00	Bomba de diafragma de vacío/presión
	Cole-Parmer	EW-30600-00	con una manguera deslizante Luer macho
	Cole-Parmer	JZ-06602-04	16.0 mm ID y 23.2  mm ED
Tabiques de goma	Cole-Parmer	JZ-08918-34	Silicona con recubrimiento de PTFE
Placa calefactora	Cole-Parmer	JZ-04660-15	10,2 cm x 10,2 cm, 5 a 540 ° C
Baño	de arena Cole-Parmer	GH-01184-00	Baño de arena fluidizada SBS-4, 50 a 600 ° C
N2 gas	INFRA	Cod. 103	Cilindro 9  m3
Globones (rellenos de gas N2)	Sigma-Aldrich	Z154989-100EA	Pared gruesa, caucho de látex natural
Jeringas con agujas extraíbles	Sigma-Aldrich	Z116912-100EA Capacidad de	10 ml
Papel de filtro	Cole-Parmer	JZ-81050-24	Grado n.º 235 papel de filtro cualitativo (disco de 90 mm de diámetro)
Embudo de Buchner	Cole-Parmer	JZ-17815-04	320 ml de capacidad que aceptan tamaños de filtro de papel estándar
Matraz Buchner	Cole-Parmer	JZ-34557-02	250 ml de capacidad
Evaporador rotativo	Cole-Parmer	JZ-28710-02
Vasos de precipitados	Cole-Parmer	JZ-34502-(02,04,05)	Pyrex Brand 1000 Griffin; 20, 50 y 100 ml
Embudo de separación	Cole-Parmer	JZ-34505-44	Capacidad para 125 ml con una longitud de vapor de 60 mm
Columna de vidrio para cromatografía	Cole-Parmer	JZ-34695-42	Columna con disco fritado, 10,5 mm ID x 250 mm L
Difractómetro PXRD	Bruker		AXS D8 Advance XRD
Espectrofotómetro FTIR	Thermo scientific	FT-IR (JZ-83008-02); ATR (JZ-83008-26)	Espectrómetro FT-IR Nicolet iS5, con KBr Windows y iD5 Diamond ATR