ההמרה של חומצה טרנס-פרולית לוונילין הושגה על ידי קטליזה הטרוגנית. HKUST-1 שימש בסינתזה זו והשלב החיוני בתהליך הקטליטי היה יצירת אתרי מתכת בלתי רוויים. לפיכך, כאשר הזרז הופעל בוואקום, התקבלה המרת ונילין מלאה (תשואה של 95%).
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
ההמרה של חומצה טרנס-פרולית לוונילין הושגה על ידי קטליזה הטרוגנית. HKUST-1 שימש בסינתזה זו והשלב החיוני בתהליך הקטליטי היה יצירת אתרי מתכת בלתי רוויים. לפיכך, כאשר הזרז הופעל בוואקום, התקבלה המרת ונילין מלאה (תשואה של 95%).
ונילין (4-hydoxy-3-methoxybenzaldehyde) הוא המרכיב העיקרי של תמצית של וניל. ניחוח הווניל הטבעי הוא תערובת של כ -200 תרכובות odorant שונות בנוסף ונילין. המיצוי הטבעי של ונילין (מן planifolia וניל הסחלב, tahitiensis וניל פּוֹנפּוֹן וניל) מייצג רק 1% של הייצור העולמי ומאז תהליך זה יקר מאוד ארוך, שאר הייצור של ונילין הוא מסונתז. גישות ביוטכנולוגיות רבות יכולות לשמש לסינתזה של ונילין מ ליגנין, פנוליות stilbenes, isoeugenol, eugenol, guaicol, וכו ', עם החסרון של פגיעה בסביבה מאז תהליכים אלה להשתמש סוכני חמצון חזקים לחומרים רעילים. לפיכך, חלופות ידידותיות לסביבה על הייצור של ונילין הן מאוד רצויות ובכך, תחת החקירה נוכחית. פולימרים בתיאום נקבובי (PCPs) הם סוג חדש של חומרים גבישיים מאוד כי recently שימשו במשך קטליזה. HKUST-1 (Cu 3 (BTC) 2 (H 2 O) 3, BTC = 1,3,5-בנזן-tricarboxylate) הוא PCP ידוע היטב אשר נחקרה בהרחבה כזרז הטרוגנית. כאן אנו מדווחים אסטרטגיה סינתטי לייצור ונילין על ידי חמצון של חומצה -ferulic טרנס באמצעות HKUST-1 כזרז.
שימוש פולימרים בתיאום נקבובי (PCPs) כזרזים הטרוגנית 1-4 הוא תחום מחקר חדש יחסית. בשל תכונות מעניינות מאוד כי PCPs להראות, למשל, סדירות נקבובית, אזור וגישת מתכת משטח גבוה, הם יכולים להציע חלופות חדשות עבור זרזים הטרוגניים 5-6. הדור של PCPs פעיל קטליטית כבר את המוקד העיקרי של קבוצות מחקר רבות 7-10. פולימר תיאום נקבובי הוא היווה ידי יוני מתכת ו linkers אורגני ובכך, את הפעילות הקטליטית של חומרים אלה מסופק על ידי כל אחד מחלקים אלה. PCPs מסוים מכיל מתכות בלתי רוויות (פעילות) שיכול לזרז תגובה כימית 11. עם זאת, הדור של אתרי מתכת בלתי רוויים (אתרי מתכת פתוחה) בתוך פולימרי תיאום אינו משימה טריוויאלית וזה מהווה אתגר סינטטי שניתן לסכם: (i) את הדור של תיאום ריק על ידי הסרת הליגנדים יציבים 7-11;(Ii) דור PCPs המתכתי על ידי שילוב הליגנדים אורגנו (מסונתז בעבר) 8,12-13; (Iii) וריאציה פוסט-סינתטית של יוני מתכת 9,14-15 או אל ligands אורגני 10, 16-17 בתוך הנקבוביות של PCPs. מאז מתודולוגיה (i) היא פשוטה ובכך, הוא השכיח ביותר. בדרך כלל, הדור של אתרי מתכת פתוח שימש במשך שיפור הזיקה של PCPs כלפי H 2 18-19 וכן בעיצוב זרזים הטרוגניים פעיל 20-27. כדי להשיג תכונות זרז טובות, PCPs צריך להראות, בנוסף הנגישות של אתרי מתכת פתוחה, שימור של crystallinity לאחר ניסוי קטליטי, יחסית יציבות תרמית גבוהה ויציבות כימית לתנאי התגובה.
HKUST-1 (Cu 3 (BTC) 2 (H 2 O) 3, BTC = 1,3,5-בנזן-tricarboxylate) 7 הואפולימר תיאום נקבובי היטב נחקר נבנה עם Cu (II) קטיונים, כי מתואמות אל ligands carboxylate ומים. מעניין לציין, כי מולקולות מים אלה ניתן למנוע (על ידי חימום) וזה מספק תיאום מישוריים ריבוע סביב יוני הנחושת אשר להפגין תכונות קשות לואיס חומצת 11. Bordiga ו עמיתים לעבודה 28 הראה כי חיסול מולקולות H 2 O אלה לא השפיעו על crystallinity (בשייר של סדירות) ואת מצב החמצון של יוני מתכת (Cu (II)) לא הושפע. השימוש HKUST-1 כזרז כבר בהרחבה נחקר 29-33 ובפרט (רלוונטי מאוד עבור העבודה הנוכחית) חמצון עם מי חמצן של מולקולות ארומטיות 34.
וניל הוא אחד הסוכנים תבלין הנפוץ ביותר הקוסמטיקה, הפרמצבטיקה מזון. זה מופק מפולי נרפא של סחלב וניל planifolia, VaniLLA tahitiensis ו פּוֹנפּוֹן וניל. התרבויות המאיה והאצטקים (אנשים שלפני קולומבוס) היה הראשון שהבין את הפוטנציאל העצום של וניל כחומר טעם שכן הוא שיפר את טעם השוקולד 35-37. וניל בודד לראשונה בשנת 1858 38 וזה לא היה עד 1874 39 שהמבנה הכימי של ונילין לבסוף נקבע. המיצוי הטבעי של ונילין (מן planifolia וניל הסחלב, tahitiensis וניל פּוֹנפּוֹן וניל) מייצג רק 1% של הייצור העולמי ומאז תהליך זה יקר מאוד ארוך 40, שאר ונילין הוא מסונתז 40. גישות ביוטכנולוגיות רבות יכולות לשמש לסינתזה של ונילין מ ליגנין, פנוליות stilbenes, isoeugenol, eugenol, guaicol, וכו 'עם זאת, גישות אלה יש את החסרון של פגיעה בסביבה מאז תהליכים אלה להשתמש סוכני חמצון חזקים לחומרים רעילים 41-43. בזאת, אנו report אסטרטגיה סינתטי לייצור ונילין על ידי חמצון של חומצה -ferulic טרנס באמצעות HKUST-1 כזרז.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
זהירות: הכימיקלים המשמשים הליך מזורז נמוכה יחסית רעיל והלא-מסרטנים. אנא להשתמש בכל אמצעי הזהירות המתאימה בעת ביצוע הליך זה הניסיון כגון משקפי מגן, כפפות, חלוק, מכנסיים באורך מלאים ונעליים סגורות. חלק אחד מההליכים הבאים כולל טכניקות טיפול באוויר ללא תקן.
1. הפעלה של Catalyst (HKUST-1)
2. סינתזה של ונילין באמצעות קטליזה הטרוגנית
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שלושה מדגמים מייצגים של HKUST-1 נותחו על ידי ספקטרוסקופיה אינפרא אדום: אי-מופעל, מופעל ב 100 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. בתנור (חשוף לאוויר), והופעל תחת ואקום (10 -2 בר) ב -100 מעלות צלזיוס למשך 1 hr. לפיכך, התמרת אינפרא אדום (FTIR) ספקטרה נרשמו באמצעות ספקטרומטר עם אביזר ATR יהלום השתקפות אחת (איור 1). עבור כל ספקטרום, 64 סריקות של 4,000 עד 400 ס"מ -1 מגוון נרשמו עם רזולוציה ספקטרלית של 4 ס"מ -1.<...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הצעד הבסיסי עבור ההמרה קטליטי של חומצת -ferulic טרנס ונילין היה ההפעלה של הזרז (HKUST-1). אם הזרז אינו מופעל באתרו (תחת ואקום ב 100 מעלות צלזיוס), רק המרה חלקית של חומצה -ferulic טרנס ונילין נצפתה 44. במילים אחרות, את הנגישות לפתוח אתרי מתכת הוא חיוני עבור מחזור קטליטי 44, וזה יכול להיות מושגת על ידי חיסול של מים מתואמת באתרי מתכת Cu (II) בתוך הפולימר בתיאום נקבובי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים מודים לד"ר א. טג'דה-קרוז (רנטגן; IIM-UNAM). R.Y. מודה ל-CINVESTAV, מקסיקו על התמיכה הטכנית. MSS מודה על התמיכה הכספית של ממשלת ספרד, MINECO (MAT2012-31127). I.A.I מודה ל-CONACyT (212318) ול-PAPIIT UNAM (IN100415), מקסיקו על התמיכה הכספית. א.ג.ז. תודה ל-CONACyT (156801 ו-236879), מקסיקו על התמיכה הכספית. תודה ל-U. Winnberg (ITAM ו-ITESM) על הדיונים המדעיים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| HKUST-1 | סיגמא-אולדריץ | ||
| (חומצה טראנס-4-הידרוקסי-3-מתוקסיצינמית) | סיגמא-אולדריץ' | 537-98-4 | |
| אתנול | סיגמא-אולדריץ' | 64-17-5 | |
| תמיסת מי חמצן | סיגמא-אולדריץ' | 7722-84-1 | |
| אצטוניטריל | סיגמא-אולדריץ' | 75-05-8 | |
| אתיל אצטט | סיגמא-אולדריץ' | 141-78-6 | |
| אמוניום כלוריד | סיגמא-אולדריץ' | 12125-02-9 | |
| נתרן גופרתי נטול מים | סיגמא-אולדריץ' | 7757-82-6 | |
| אתיל אצטט | סיגמא-אולדריץ' | 141-78-6 | |
| N-הקסאן | סיגמא-אולדריץ' | 110-54-3 | |
| סיליקה ג'ל | סיגמא-אולדריץ' | 112926-00-8 | גודל 70/230 |
| 250 מ"ל שני צווארים בקבוק תחתון עגול | Sigma-Aldrich | Z516872-1EA | קיבולת 250 מ"ל |
| מוט ערבוב מגנטי | מוצרי בל-ארט | 371100002 | טפלון, קונדנסור מתומן |
| Cole-Parmer | JZ-34706-00 | 200 מ"מ אורך מעיל | |
| משאבת ואקום (כ- 10-2 בר) | Cole-Parmer | JZ-78162-00 | משאבת דיאפרגמה ואקום/לחץ |
| Stopcock | Cole-Parmer | EW-30600-00 | עם זכר Luer להחליק |
| צינור | Cole-Parmer | JZ-06602-04 | 16.0 מ"מ ID ו-23.2 מ"מ |
| מחיצות גומי | Cole-Parmer | JZ-08918-34 | סיליקון עם ציפוי PTFE |
| פלטה חמה | Cole-Parmer | JZ-04660-15 | 10.2 ס"מ x 10.2 ס"מ, 5 עד 540 & deg; אמבט חול C |
| Cole-Parmer | GH-01184-00 | אמבט חול נוזלי SBS-4, 50 עד 600 מעלות; C | |
| N2 גז | INFRA | Cod. 103 | צילינדר 9 m3 |
| בלונים (מלאים בגז N2) | Sigma-Aldrich | Z154989-100EA | מזרקי גומי לטקס טבעיים בעלי דופן עבה |
| עם מחטים נשלפות | Sigma-Aldrich | Z116912-100EA | קיבולת 10 מ"ל |
| נייר סינון | Cole-Parmer | JZ-81050-24 | כיתה מס' 235 נייר סינון איכותי (דיסק בקוטר 90 מ"מ) |
| משפך בוכנר | Cole-Parmer | JZ-17815-04 | קיבולת 320 מ"ל המקבלים גדלי מסנן נייר סטנדרטיים |
| Buchner | Cole-Parmer | JZ-34557-02 | קיבולת 250 מ"ל |
| מאייד סיבובי | Cole-Parmer | JZ-28710-02 | |
| כוסות | Cole-Parmer | JZ-34502-(02,04,05) | Pyrex Brand 1000 Griffin; משפך הפרדה 20, 50 ו-100 מ"ל |
| nbsp; | Cole-Parmer | JZ-34505-44 | קיבולת של 125 מ"ל עם אורך קיטור של 60 מ"מ |
| עמוד זכוכית לכרומטוגרפיה | Cole-Parmer | JZ-34695-42 | עמודה עם דיסק מצומצם, 10.5 מ"מ ID x 250 מ"מ L |
| PXRD דיפרקטומטר | Bruker | AXS D8 Advance XRD | |
| ספקטרופוטומטר FTIR | תרמו מדעי | FT-IR (JZ-83008-02); ATR (JZ-83008-26) | ספקטרומטר ניקולט iS5 FT-IR, עם חלונות KBr ו-iD5 Diamond ATR |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.