A conversão de ácido transferúlico em vanilina foi alcançada por catálise heterogênea. HKUST-1 foi empregado nesta síntese e a etapa essencial no processo catalítico foi a geração de sítios de metais insaturados. Assim, quando o catalisador foi ativado sob vácuo, obteve-se a conversão total de vanilina (rendimento de 95%).
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Artigo de método
HKUST-1 como um catalisador heterogéneo para a Síntese de vanilina
Neste artigo
Resumo
Resumo
Vanilina (4-hydoxy-3-metoxibenzaldeido) é o principal componente do extracto de baunilha. O aroma de baunilha natural é uma mistura de aproximadamente 200 diferentes compostos odorantes, além de vanilina. A extracção natural de vanilina (baunilha da orquídea planifolia, Baunilha Baunilha e tahitiensis pompon) representa apenas 1% da produção mundial e uma vez que este processo é caro e muito longo, o resto da produção de vanilina é sintetizado. Muitas abordagens biotecnológicas pode ser utilizado para a síntese de vanilina a partir de lignina, estilbenos fenólicos, isoeugenol, eugenol, guaiacol, etc, com a desvantagem de prejudicar o meio ambiente uma vez que estes processos utilizam agentes oxidantes fortes e solventes tóxicos. Assim, alternativas ecológicas para a produção de vanilina são muito desejável e, portanto, sob investigação atual. polímeros de coordenação porosos (PCPS) são uma nova classe de materiais altamente cristalina que reccantes têm sido usados para a catálise. HKUST-1 (Cu 3 (BTC) 2 (H 2 O) 3, BTC = 1,3,5-benzeno-tricarboxilato) é um PCP muito bem conhecido que tem sido extensivamente estudada como um catalisador heterogéneo. Aqui, relatamos uma estratégia de síntese para a produção de vanilina pela oxidação de ácido trans -ferulic usando HKUST-1 como um catalisador.
Introdução
A utilização de polímeros de coordenação porosos (PCPS) como catalisadores heterogéneos 1-4 é um campo relativamente novo de pesquisa. Devido às propriedades muito interessantes que mostram PCP, por exemplo, a regularidade porosa, a área de superfície elevada e acesso metal, eles podem oferecer novas alternativas de catalisadores heterogéneos 5-6. A geração de PCP cataliticamente activos tem sido o foco principal de muitos grupos de pesquisa 7-10. Um polímero poroso coordenação é constituído por iões metálicos e os ligantes orgânicos e, portanto, a actividade catalítica destes materiais é fornecida por qualquer uma destas peç....
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Protocolo
CUIDADO: Os produtos químicos utilizados no presente processo catalítico são relativamente de baixa toxicidade e não carcinogénica. Por favor, use todas as precauções de segurança adequadas ao realizar este procedimento experimental como óculos de segurança, luvas, jaleco, calças de comprimento total e sapatos fechados. Uma parte dos seguintes procedimentos envolve técnicas de manuseio livre de ar padrão.
1. A activação do catalisador (HKUST-1)
- Caracterização cristalinidade do catalisador
Nota: HKUST-1 é um polímero poroso coordenação disponível comercialmente (catalisador). A fim de corroborar a cristalinidade do catalisador, as amostras de....
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Resultados
Três amostras representativas de HKUST-1 foram analisadas por espectroscopia no infravermelho: não-activado, activado a 100 ° C durante 1 hora num forno (exposta ao ar), e activado sob vácuo (10 -2 bar) a 100 ° C durante 1 h. Assim, transformada de Fourier de Infravermelhos (FTIR) Os espectros foram registados utilizando um espectrómetro de reflexão com um único diamante ATR acessório (Figura 1). Para todos os espectros, 64 scans nos 4.000 e 400 cm -1
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Discussão
O passo fundamental para a conversão catalítica de ácido trans -ferulic a vanilina foi a activação do catalisador (HKUST-1). Se o catalisador não é activado in situ (sob vácuo e a 100 ° C), apenas a conversão parcial de ácido trans -ferulic a vanilina foi observada 44. Em outras palavras, a acessibilidade para abrir sítios de metal é crucial para o ciclo catalítico 44, e isto pode ser conseguido pela eliminação da água coordenada para os sítios de metal Cu (II) dentro do .......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Dr. A. Tejeda-Cruz (raio-X; IIM-UNAM). R.Y. agradece à CINVESTAV, México, pelo suporte técnico. A M.S.S agradece o apoio financeiro do Governo Espanhol, MINECO (MAT2012-31127). A I.A.I agradece ao CONACyT (212318) e ao PAPIIT UNAM (IN100415), México, pelo apoio financeiro. E.G-Z. obrigado CONACyT (156801 e 236879), México pelo apoio financeiro. Obrigado a U. Winnberg (ITAM e ITESM) pelas discussões científicas.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| HKUST-1 | Sigma-Aldrich | MFCD10567003 | |
| Ácido ferúlico (ácido trans-4-hidroxi-3-metoxicinâmico) | Sigma-Aldrich | 537-98-4 | |
| Etanol | Sigma-Aldrich | 64-17-5 | |
| Solução de peróxido de hidrogênio | Sigma-Aldrich | 7722-84-1 | |
| Acetonitrila | Sigma-Aldrich | 75-05-8 | |
| Acetato de etila | Sigma-Aldrich | 141-78-6 | |
| Cloreto de amônio | Sigma-Aldrich | 12125-02-9 | |
| Sulfato de sódio anidro | Sigma-Aldrich | 7757-82-6 | |
| Acetato de etila | Sigma-Aldrich | 141-78-6 | |
| n-hexano | Sigma-Aldrich | 110-54-3 | |
| Gel de sílica | Sigma-Aldrich | 112926-00-8 | Tamanho 70/230 |
| Balão de fundo redondo de 250 ml de dois pescoços | Sigma-Aldrich | Z516872-1EA | Capacidade de 250 ml |
| Barra de agitação magnética | Produtos Bel-Art | 371100002 | Teflon, octógono |
| Condensador | Cole-Parmer | JZ-34706-00 | 200 mm Comprimento do revestimento |
| Bomba de vácuo (Aprox. 10-2 bar) | Cole-Parmer | JZ-78162-00 | Bomba de Diafragma de Pressão e Vácuo |
| Cole-Parmer | EW-30600-00 | com uma mangueira de deslizamento Luer macho | |
| Cole-Parmer | JZ-06602-04 | 16.0 mm ID e 23.2 mm ED | |
| Septos de borracha | Cole-Parmer | JZ-08918-34 | Silicone com revestimento de PTFE |
| Placa quente | Cole-Parmer | JZ-04660-15 | 10,2 cm x 10,2 cm, 5 a 540 ° C |
| Banho | de Areia Cole-Parmer | GH-01184-00 | Banho de Areia Fluidizada SBS-4, 50 a 600 ° C |
| N2 gás | INFRA | Cod. 103 | Cilindro 9 m3 |
| Ballons (preenchidos com gás N2) | Sigma-Aldrich | Z154989-100EA | Seringas de borracha de látex natural de parede espessa |
| com agulhas removíveis | Sigma-Aldrich | Z116912-100EA | Capacidade de 10 ml |
| Papel de filtro | Cole-Parmer | JZ-81050-24 | Papel de filtro qualitativo de grau nº 235 (disco de 90 mm de diâmetro) |
| Funil de Buchner | Cole-Parmer | JZ-17815-04 | Capacidade de 320 ml que aceita tamanhos de filtro de papel padrão |
| Frasco Buchner | Cole-Parmer | JZ-34557-02 | Capacidade de 250 ml |
| Evaporador Rotativo | Cole-Parmer | JZ-28710-02 | |
| Copos | Cole-Parmer | JZ-34502-(02,04,05) | Marca Pyrex 1000 Griffin; Funil de separação de 20, 50 e 100 ml |
| Cole-Parmer | JZ-34505-44 | Capacidade para 125 ml com comprimento de vapor de 60 mm | |
| Coluna de vidro para cromatografia | Cole-Parmer | JZ-34695-42 | Coluna com disco fritado, 10,5 mm ID x 250 mm L |
| Difratômetro PXRD | Bruker | AXS D8 Advance XRD | |
| FTIR espectrofotômetro | Thermo scientific | FT-IR (JZ-83008-02); ATR (JZ-83008-26) | Espectrômetro Nicolet iS5 FT-IR, com KBr Windows e iD5 Diamond ATR |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
