La conversion de l’acide transférulique en vanilline a été réalisée par catalyse hétérogène. HKUST-1 a été utilisé dans cette synthèse et l’étape essentielle du processus catalytique a été la génération de sites métalliques insaturés. Ainsi, lorsque le catalyseur a été activé sous vide, une conversion complète en vanilline (rendement de 95 %) a été obtenue.
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Article de méthode
HKUST-1 en tant que catalyseur hétérogène pour la synthèse de la vanilline
Dans cet article
Résumé
Résumé
Vanilline (4-hydoxy-3-méthoxybenzaldéhyde) est le principal composant de l'extrait de vanille. Le parfum de la vanille naturelle est un mélange d'environ 200 différents composés odorants en plus de vanilline. L'extraction naturelle de vanilline (de l'orchidée Vanilla planifolia, Vanilla tahitiensis et Vanilla Pompon) ne représente que 1% de la production mondiale et que ce processus est coûteux et très long, le reste de la production de vanilline est synthétisée. De nombreuses approches biotechnologiques peuvent être utilisées pour la synthèse de la vanilline de la lignine, stilbènes phénoliques, l' isoeugénol, l' eugénol, guaiacol, etc., avec l'inconvénient de nuire à l'environnement puisque ces procédés utilisent des agents oxydants forts et les solvants toxiques. Ainsi, des solutions de rechange écologiques sur la production de vanilline sont très souhaitables et donc, sous enquête. polymères de coordination Porous (PCP) sont une nouvelle classe de matériaux hautement cristallins que recremment ont été utilisés pour la catalyse. HKUST-1 (Cu 3 (BTC) 2 (H 2 O) 3, BTC = 1,3,5-benzène-tricarboxylate) est un PCP très bien connu qui a été largement étudié comme un catalyseur hétérogène. Nous rapportons ici une stratégie de synthèse pour la préparation de la vanilline par oxydation de l' acide trans - férulique en utilisant HKUST-1 en tant que catalyseur.
Introduction
L'utilisation de polymères poreux de coordination (PCP) en tant que catalyseurs hétérogènes 1-4 est un domaine relativement nouveau de recherche. En raison des propriétés très intéressantes qui montrent Pcp, par exemple, la régularité poreuse, une grande surface et un accès en métal, ils peuvent offrir de nouvelles alternatives pour des catalyseurs hétérogènes 5-6. La génération de Pcp catalytiquement actifs a été le principal objectif de nombreux groupes de recherche 7-10. Un polymère de coordination poreux est constitué par des ions métalliques et des lieurs organiques et, par conséquent, l'activité catalytique de c....
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Protocole
ATTENTION: Les produits chimiques utilisés dans cette procédure catalytique sont relativement peu toxiques et non cancérigènes. S'il vous plaît utiliser toutes les précautions de sécurité appropriées lors de l'exécution de cette procédure expérimentale tels que des lunettes de sécurité, gants, blouse, pantalon pleine longueur et des chaussures fermées. Une partie des procédures suivantes implique des techniques de manipulation sans air standard.
1. L'activation du catalyseur (HKUST-1)
- Cristallinité Caractérisation du catalyseur
Remarque: HKUST-1 est un polymère de coordination poreux disponible dans le commerce (catalyseur). Afin....
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Résultats
Trois échantillons représentatifs de la HKUST-1 ont été analysés par spectroscopie infra - rouge: non activé, activé à 100 ° C pendant 1 heure dans un four (à l' air) et activés sous vide (10 -2 bars) à 100 ° C pendant 1 heure. Ainsi, l' infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) ont été enregistrés en utilisant un spectromètre avec un diamant de réflexion ATR simple accessoire (figure 1). Pour tous les spectres, 64 scans dans les 4000 à 400 cm -1.......
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Discussion
L'étape essentielle pour la conversion catalytique de l' acide férulique trans par rapport à la vanilline est l'activation du catalyseur (HKUST-1). Si le catalyseur n'a pas été activé in situ (sous vide et à 100 ° C), seule une conversion partielle de l' acide férulique trans par rapport à la vanilline a été observée 44. En d' autres termes, l'accessibilité aux sites ouverts en métal est crucial pour le cycle catalytique 44, et ceci peut être o.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Les auteurs remercient le Dr A. Tejeda-Cruz (rayons X ; IIM-UNAM). R.Y. remercie CINVESTAV, Mexique pour son soutien technique. M.S.S. remercie le gouvernement espagnol, MINECO (MAT2012-31127), pour son soutien financier. I.A.I remercie le CONACyT (212318) et le PAPIIT UNAM (IN100415), Mexique pour leur soutien financier. E.G-Z. remercie le CONACyT (156801 et 236879), Mexique pour son soutien financier. Merci à U. Winnberg (ITAM et ITESM) pour les discussions scientifiques.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| HKUST-1 | Sigma-Aldrich | MFCD10567003 | |
| Acide férulique (acide trans-4-hydroxy-3-méthoxycinnami) | Sigma-Aldrich | 537-98-4 | |
| Éthanol | Sigma-Aldrich | 64-17-5 | |
| Solution de peroxyde d’hydrogène | Sigma-Aldrich | 7722-84-1 | |
| Acétonitrile | Sigma-Aldrich | 75-05-8 | |
| Acétate d’éthyle | Sigma-Aldrich | 141-78-6 | |
| Chlorure d’ammonium | Sigma-Aldrich | 12125-02-9 | |
| Sulfate de sodium anhydre | Sigma-Aldrich | 7757-82-6 | |
| Acétate d’éthyle | Sigma-Aldrich | 141-78-6 | |
| n-Hexane | Sigma-Aldrich | 110-54-3 | |
| Gel de silice | Sigma-Aldrich | 112926-00-8 | Format 70/230 |
| 250 ml Fiole à fond rond à deux cols | Sigma-Aldrich | Z516872-1EA | Capacité 250 ml |
| Barre d’agitation magnétique | Produits Bel-Art | 371100002 | Téflon, octogonale |
| Condenseur | Cole-Parmer | JZ-34706-00 | 200 mm Longueur de la chemise |
| Pompe à vide (env. 10-2 bar) | Cole-Parmer | JZ-78162-00 | Pompe à membrane vide/pression |
| Robinet d’arrêt | Cole-Parmer | EW-30600-00 | avec un tuyau Luer slip mâle |
| Cole-Parmer | JZ-06602-04 | 16,0 mm ID et 23,2 ; mm ED | |
| Septums en caoutchouc | Cole-Parmer | JZ-08918-34 | Silicone avec revêtement PTFE |
| Plaque chauffante | Cole-Parmer | JZ-04660-15 | 10,2 cm x 10,2 cm, 5 à 540 ° ; C |
| Bain de sable | Cole-Parmer | GH-01184-00 | Bain de sable fluidisé SBS-4, 50 à 600 ° ; C |
| N2 gaz | INFRA | Cod. 103 | Cylindre 9 ; m3 |
| Ballons (remplis de gaz N2) | Sigma-Aldrich | Z154989-100EA | Seringues en caoutchouc latex naturel à paroi épaisse |
| avec aiguilles amovibles | Sigma-Aldrich | Z116912-100EA | Capacité de 10 ml |
| Papier filtre | Cole-Parmer | JZ-81050-24 | Grade n° 235 Papier filtre qualitatif (disque de 90 mm de diamètre) |
| Entonnoir Buchner | Cole-Parmer | JZ-17815-04 | Capacité de 320 ml qui accepte les tailles standard de filtre en papier |
| Flacon Buchner | Cole-Parmer | JZ-34557-02 | Capacité de 250 ml |
| Évaporateur rotatif | Cole-Parmer | JZ-28710-02 | |
| Béchers | Cole-Parmer | JZ-34502-(02,04,05) | Pyrex Brand 1000 Griffin ; 20, 50 et 100 ml |
| Entonnoir de séparation ; | Cole-Parmer | JZ-34505-44 | Capacité de 125 ml avec une longueur de vapeur de 60 mm |
| Colonne en verre pour la chromatographie | Cole-Parmer | JZ-34695-42 | Colonne avec disque fritté, 10,5 mm ID x 250 mm L |
| Diffractomètre PXRD | Bruker | AXS D8 Advance XRD | |
| Spectrophotomètre FTIR Thermo | scientific | FT-IR (JZ-83008-02) ; ATR (JZ-83008-26) | Spectromètre FT-IR Nicolet iS5, avec fenêtres KBr et ATR iD5 Diamond |
Références
- Corma, A., García, H., Llabrés i Xamena, F. X. Engineering Metal Organic Frameworks for Heterogeneous Catalysis. Chem. Rev. 110 (8), 4606-4655 (2010).
- Gascon, J., Corma, A., Kapteijn, F., Llabrés i Xamena, F. X. Metal Organic Framework Catalysis: Quo vadis? ACS Catal. 4 (2), 361-....
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