Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

HKUST-1 بمثابة محفز غير المتجانسة للتوليف ونيلين

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

فانيليا (4 hydoxy-3-methoxybenzaldehyde) هو المكون الرئيسي للاستخراج من الفول الفانيليا. رائحة الفانيليا الطبيعية هي مزيج من حوالي 200 مركبات الرائحة المختلفة بالإضافة إلى نيلين. استخراج الطبيعي من فانيليا (من السحلية الفانيليا planifolia، الفانيليا tahitiensis والفانيليا أضاليا) يمثل سوى 1٪ من الإنتاج العالمي، ومنذ هذه العملية مكلفة وطويلة جدا، يتم تصنيعه بقية إنتاج فانيليا. العديد من مناهج التكنولوجيا الحيوية يمكن أن تستخدم لتركيب فانيليا من اللجنين، stilbenes الفينولية، إيزو أوجينول، الأوجينول، guaicol، وما إلى ذلك، مع الحرمان من الإضرار بالبيئة منذ هذه العمليات استخدام عوامل مؤكسدة قوية والمذيبات السامة. وهكذا، والبدائل الصديقة للبيئة على إنتاج فانيليا هي من المرغوب فيه جدا، وبالتالي، رهن التحقيق. البوليمرات التنسيق مسامية (PCPs) هي فئة جديدة من المواد البلورية للغاية أن تسجمستديم استخدمت لالحفز. HKUST-1 (النحاس 3 (BTC) 2 (H 2 O) 3، BTC = 1،3،5-البنزين-tricarboxylate) هو معروف جدا PCP التي تمت دراستها على نطاق واسع كعامل محفز غير المتجانسة. هنا، ونحن التقرير استراتيجية الاصطناعية لإنتاج نيلين من أكسدة الأحماض -ferulic عبر استخدام HKUST-1 كمحفز.

Introduction

استخدام البوليمرات التنسيق مسامية (PCPs) كحافز غير متجانسة 1-4 هو حقل البحث الجديد نسبيا. نظرا لخصائص مثيرة للاهتمام للغاية أن تظهر PCPs، على سبيل المثال، انتظام التي يسهل اختراقها، مساحة عالية وصول المعدن، فإنها يمكن أن تقدم بدائل جديدة للمحفزات غير متجانسة 5-6. وكان جيل من PCPs نشاطا تحفيزيا التركيز الرئيسي للعديد من المجموعات البحثية 7-10. يتكون بوليمر التنسيق التي يسهل اختراقها من قبل ايونات المعادن وlinkers العضوية وبالتالي، يتم توفير النشاط التحفيزي من هذه المواد من قبل أي من هذه الأجزاء. بعض PCPs تحتوي على غير المشبعة (النشيطة) المعادن التي يمكن أن تحفز على تفاعل كيميائي 11. ومع ذلك، فإن جيل من مواقع المعادن غير المشبعة (مواقع مفتوحة المعدنية) داخل البوليمرات التنسيق ليس بالأمر الهين، وأنه يمثل تحديا الاصطناعية التي يمكن تلخيصها فيما يلي: (أ) الجيل التنسيق شاغرة عن طريق إزالة بروابط عطوب 7-11.(ب) توليد PCPs متعلق بنظام المعدنين من خلال دمج بروابط الفلزية العضوية (توليفها سابقا) 8،12-13. (ج) الاختلاف ما بعد الصناعي للايونات المعادن 9،14-15 أو إلى بروابط عضوية 10، 16-17 داخل مسام PCPs. منذ منهجية (ط) هو أبسط وبالتالي، هو الأكثر استخداما. عادة، تم استخدام جيل من مواقع المعادن مفتوحة لتعزيز التقارب من PCPs نحو H 18-19 فبراير، فضلا عن تصميم المحفزات غير المتجانسة النشطة 20-27. من أجل تحقيق خصائص المحفز جيدة، PCPs بحاجة لاظهار، بالإضافة إلى إمكانية الوصول إلى مواقع مفتوحة المعادن، الإبقاء على التبلور بعد التجربة الحفازة والاستقرار الحرارية العالية نسبيا والاستقرار الكيميائي للظروف التفاعل.

HKUST-1 (النحاس 3 (BTC) 2 (H 2 O) 3، BTC = 1،3،5-البنزين-tricarboxylate) 7 هووالتحقيق جيدا البوليمر التنسيق التي يسهل اختراقها شيدت مع النحاس الكاتيونات (II)، أن يتم التنسيق لبروابط الكربوكسيل والمياه. ومن المثير للاهتمام، هذه جزيئات الماء يمكن القضاء (عن طريق التسخين) وهذا يوفر التنسيق مستو مربع حول أيونات النحاس الذي يحمل خصائص حمض لويس الصلبة 11. BORDIGA و أظهر زملاء العمل 28 على أن القضاء على هذه H 2 O جزيئات لم تؤثر على التبلور (الإبقاء على انتظام) وحالة الأكسدة من ايونات المعادن (النحاس (II)) لم تتأثر. وقد تم استخدام HKUST-1 كمحفز على نطاق واسع التحقيق 29-33 وعلى وجه الخصوص (مهم جدا لهذا العمل) الأكسدة مع بيروكسيد الهيدروجين من جزيئات العطرية 34.

الفانيليا هي واحدة من المنكهات الأكثر استخداما على نطاق واسع في صناعات مستحضرات التجميل والأدوية والمواد الغذائية. ويستخرج من الفاصوليا شفي من السحلية الفانيليا planifolia، فانيtahitiensis LLA والفانيليا أضاليا. حضارات المايا والأزتك (الناس ما قبل كولومبوس) أدركت لأول مرة إمكانات هائلة من الفانيليا كمادة منكهة لأنها تحسن نكهة الشوكولاته 35-37. تم عزل الفانيليا أولا في عام 1858 38 و لم يكن حتى 1874 39 أن التركيب الكيميائي للنيلين وقررت في نهاية المطاف. استخراج الطبيعي من فانيليا (من السحلية الفانيليا planifolia، الفانيليا tahitiensis والفانيليا أضاليا) يمثل سوى 1٪ من الإنتاج العالمي، ومنذ هذه العملية مكلفة وطويلة جدا 40، والباقي من نيلين يتم تصنيعه 40. العديد من مناهج التكنولوجيا الحيوية يمكن أن تستخدم لتركيب فانيليا من اللجنين، stilbenes الفينولية، إيزو أوجينول، الأوجينول، guaicol، وما إلى ذلك، هذه الأساليب لديها عيب الإضرار بالبيئة منذ هذه العمليات استخدام عوامل مؤكسدة قوية والمذيبات السامة 41-43. هنا، نحن صeport استراتيجية الاصطناعية لإنتاج نيلين من أكسدة الأحماض -ferulic عبر استخدام HKUST-1 كمحفز.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تنبيه: إن المواد الكيميائية المستخدمة في هذا الإجراء التحفيزي منخفضة نسبيا في سمية وغير مسببة للسرطان. الرجاء استخدام جميع احتياطات السلامة المناسبة عند تنفيذ هذا الإجراء التجريبي مثل النظارات الواقية والقفازات ومعطف المختبر، كامل طول السراويل والأحذية المغلقة اصبع القدم. جزء واحد من الإجراءات التالية ينطوي على تقنيات معالجة خالية من الهواء القياسية.

1. تفعيل محفز (HKUST-1)

  1. توصيف التبلور من محفز
    ملاحظة: HKUST-1 هو متاح تجاريا البوليمر التنسيق التي يسهل اختراقها (حافز). من أجل التثبت من التبلور من الحافز، وعينات من HKUST-1 بحاجة إلى أن تتسم حيود الأشعة السينية مسحوق (PXRD).
    1. جمع نمط PXRD من عينة 0.1 غرام من HKUST-1 (على ديفراكتوميتر تعمل على 160 W (40 كيلو فولت، 40 أمبير)) عن النحاس وKα 1 الإشعاع (λ = 1.5406 Å) في الهندسة براج-برنتنو. تسجيل نمط PXRD من 5 إلى 60 درجة (2θ) في 0.02 & #176؛ خطوات و1 ثانية العد الوقت 44.
  2. Desolvation من HKUST-1
    1. تزن 0.05 غرام من المحفز (HKUST-1).
    2. المشبك 250 مل اثنين الرقبة قارورة ذهابا وأسفل الى وقفة وإدراج شريط التحريك المغناطيسي في قارورة ذهابا وأسفل.
    3. إرفاق المكثف إلى القارورة ذهابا وأسفل.
    4. استخدام بعض الشحوم فراغ أو تفلون الشريط بين مفاصل قارورة والمكثف من أجل توليد ختم الكمال.
    5. ربط المكثف، من أعلى، لمضخة فراغ (عن طريق محبس لخرطوم).
    6. تأكد من أن الفراغ الناتجة عن ضخ ما يقرب من 10 -2 بار.
      ملاحظة: للحصول على الراحة، وضعت هذا التجريبية حتى (الاثنين الرقبة قارورة جولة القاع تعلق مكثف، وهذا مرتبط إلى مضخة فراغ) وسوف تحال مثل نظام التنشيط.
    7. وضع محفز (0.05 غ) داخل 250 مل اثنين الرقبة دورق كروي.
    8. اضافة الى وجود حاجز مطاطي في الرقبة الثانيةقارورة القاع المستديرة وتأكد من أنه الأختام (نوبات) بشكل صحيح.
    9. بعناية، ووضع نظام التنشيط في حمام الرمل.
    10. بدء تشغيل مضخة الفراغ وتحويل بعناية محبس حتى كان مفتوحا تماما. مع طبق ساخن، تسخين نظام تفعيل تصل إلى 100 درجة مئوية لمدة 1 ساعة.
    11. إثارة في أقل سرعة من لوحة الساخنة، من أجل توزيع متجانس المحفز في أسفل القارورة ذهابا وأسفل.
    12. إيقاف الحرارة (لوحة الساخنة) بعد 1 ساعة من التدفئة، والسماح للنظام تفعيل بارد لدرجة حرارة الغرفة (تحت فراغ).
    13. بمجرد أن يبرد نظام تفعيل وصولا الى درجة حرارة الغرفة، وتحويل محبس قبالة (وبالتالي، فإن نظام التنشيط يكون تحت فراغ السلبي) وتشغيل المضخة قبالة.
    14. ربط بالون مملوء النيتروجين (N 2)، من خلال الحاجز، إلى اثنين من الرقبة قارورة جولة القاع وانتظر بضع ثوان للوصول إلى ضغط التوازن.
      ملاحظة: بعد تفعيل الحافز، وترك الأمر شالتانجو جو خامل (N 2) منذ الوصول إلى مواقع المعادن غير المنسقة (أو مواقع المعادن مفتوحة) هو المفتاح للحصول على محفز فعال.
    15. إزالة البالون مليئة N 2، عندما أحرز الضغط التوازن.
      ويلاحظ تغير لون من الفيروز (كما وردت-HKUST-1) إلى اللون الأزرق الداكن (على تفعيل): ملاحظة.

2. تجميع نيلين عبر حفازات

  1. التفريغ من المذيبات العضوية
    1. ديغا حوالي 70 مل من الايثانول محتدما ن 2 لمدة 5 دقائق.
  2. إعداد رد الفعل التحفيزي
    1. إضافة 10 مل من الايثانول نزع الغاز إلى اثنين من الرقبة دورق كروي ويحرك بلطف تعليق على طبق ساخن.
    2. إضافة 5 مل من H 2 O 2 (30٪ في H 2 O) إلى تعليق.
    3. إضافة 0.25 مل من الأسيتونتريل إلى تعليق.
    4. تزن 0.50 غرام من حمض الفيرليك وحلها في20 مل من الايثانول نزع الغاز في كوب.
    5. إضافة حمض الفيرليك حل للتعليق.
    6. غسل الكأس مع 20 مل من الايثانول نزع الغاز وإضافته إلى تعليق.
  3. أكسدة عابر حمض الفيرليك إلى نيلين
    1. افصل خرطوم أن يربط المكثف للمضخة فراغ.
    2. بدوره على ماء الصنبور الذي يمر عبر المكثف. يفضل استخدام مضخة المياه.
    3. تسخين تعليق ما يصل إلى 100 درجة مئوية (التكثيف الراجع) لمدة 1 ساعة.
    4. إيقاف الحرارة والتحريك. رفع بعناية اثنين الرقبة دورق كروي (المرفقة إلى المكثف) وندعه يبرد إلى درجة حرارة الغرفة.
  4. متابعة العمل من رد الفعل
    1. تصفية قبالة خليط التفاعل (استخدام قمع بوخنر وقارورة)، واستعادة المحفز (HKUST-1)، وأغسلها مع 200 مل من خلات الإيثيل.
      ملاحظة: من أجل تسريع عملية الترشيح، واستخدام فراغ (متصلا قارورة بوخنر) على التعافي بسرعة وغسل جatalyst.
    2. تأكيد الإبقاء على التبلور إطار محفز من قبل PXRD كما هو الحال في القسم 1.
    3. التركيز على المراحل العضوية المشتركة (في ظل فراغ مع المبخر الدوار) وإعادة حل، مع 100 مل خلات الإيثيل.
    4. غسل المراحل العضوية (استخدام قمع الفصل) مع محلول مشبع من NH 4 الكلورين (30 مل).
    5. استرداد المراحل العضوية ومزجها مع اللامائية نا 2 SO 4 (30 ز). دع تعليق الوقوف لمدة 15 دقيقة.
    6. تصفية تعليق وإيقاف استرداد الترشيح.
    7. تركيز الراشح (ما يقرب من 20 مل) في ظل فراغ مع المبخر الدوار.
  5. تطهير بقايا (نيلين)
    1. تنقية المخلفات التي كتبها flash العمود اللوني 44. المرحلة الثابتة هو هلام السيليكا والطور المتحرك هو خليط المذيبات من خلات الإيثيل-الهكسان (5:95).
    2. حزمة عمود الزجاج لاللوني (1 سم × 30 سم) مع هلام السيليكا(1 سم × 6 سم). تشبع عمود مع خلات-الهكسان (5:95) خليط المذيبات.
    3. صب بعناية-الترشيح تتركز في أعلى العمود الزجاج.
    4. ببطء يضاف خليط المذيبات إلى عمود الزجاج وجمع كل من الكسور حتى يتم جمع 1200 مل.
    5. تركيز كسور العضوية (1200 مل) مع المبخر الدوار حتى جفاف.
    6. استرداد مسحوق الصلبة النهائي الذي هو فانيليا النقي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وقد تم تحليل ثلاث عينات تمثيلية من HKUST-1 عن طريق مطياف الأشعة تحت الحمراء: غير مفعلة، تنشيط عند 100 درجة مئوية لمدة 1 ساعة في الفرن (تعرضها للهواء)، وتفعيلها في ظل فراغ (10 -2 بار) عند 100 درجة مئوية لمدة 1 ساعة. وبالتالي، تحويل فورييه الأشعة تحت الحمراء (FTIR) الأطياف سجلت باستخدام مطياف مع واحد انعكاس الماس ATR ملحق (الشكل 1). لجميع الأطياف، وسجلت 64 بالاشعة في 4000 إلى 400 سم -1 مجموعة مع قرار الطيفي من 4 سم -1.

من أجل تأكيد تكوين المنتج تنقيته من أكسدة الأحماض -ferulic عبر استخدام HKUST-1 كعامل محفز، تم إجراء أطياف 1 H-NMR على مطياف الرنين المغناطيسي النووي تحت حقل مغناطيسي ثابت من 11.74 تي عند 25 درجة مئوية (الشكل 2). لذلك، تم إدخال عينة 5 ملغ في أنبوب اختبار NMR و 0.5 مل من يعالج بالديوتريوموأضاف د الكلوروفورم (CDCl 3).

شكل 1
الشكل 1: FTIR أطياف المحفز (HKUST-1) عند 25 درجة مئوية غير مفعلة (الخط الأخضر)، تنشيط في الفرن التقليدي (الخط البنفسجي) وتفعيلها في ظل فراغ (الخط البرتقالي). مستنسخة من مرجع 44 بإذن من المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS) والجمعية الملكية للكيمياء. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: 1 H-NMR أطياف فانيليا بعد تنقية العمود اللوني على هلام السيليكا عندما تم تنشيط المحفز (HKUST-1) في ظل فراغ (10 <سوب> -5 بار) و 100 درجة مئوية لمدة 1 ساعة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وكانت الخطوة الأساسية لتحويل حفاز من حمض -ferulic العابر للنيلين تفعيل المحفز (HKUST-1). إذا لم يتم تنشيط المحفز في الموقع (تحت فراغ وفي 100 درجة مئوية)، وقد لوحظ تحويل جزئي فقط من حمض -ferulic العابر للنيلين 44. وبعبارة أخرى، فإن الوصول إلى فتح مواقع المعادن هو أمر حاسم لدورة الحفازة 44، وهذا لا يمكن أن يتحقق من خلال القضاء على المياه منسق لمواقع معدن النحاس (II) في البوليمر التنسيق التي يسهل اختراقها.

ولذلك، من أجل التحقيق في هذه الظاهرة ثلاث تجارب الأشعة تحت الحمراء نفذت. وأظهرت التجربة الأولى، الطيف FTIR من عينة غير المفعلة من HKUST-1 (الشكل 1) وعصابات امتصاص مميزة في 3400 سم -1 و 3680 سم -1 المقابلة لمياه غير منسقة (الفرقة امتصاص واسعة) والمياه منسق (حاد امتصاصالفرقة)، على التوالي. ثانيا، أظهرت العينة HKUST-1 تفعيلها في الفرن التقليدي (تعرضها للهواء) طائفة FTIR مع تغيرات طفيفة بالمقارنة مع التجربة السابقة: انخفاض في كثافة من الفرقة امتصاص عند 3400 سم -1 ولكن أي تغيير على الفرقة امتصاص حادة في 3680 سم -1 (الشكل 1). اقترح هذا التغيير خسارة غير مكتملة من المياه غير منسقة والحفاظ على المياه منسق لأيونات المعادن النحاس (II). وأخيرا، فإن الطيف FTIR المحفز تفعيلها في الموقع تعرض اثنين من التغييرات الرئيسية (فيما يتعلق محفز غير مفعلة حاليا)، انخفاضا كبيرا في شدة الفرقة امتصاص عند 3400 سم -1 وكاملة فقدت على شدة امتصاص الفرقة في 3680 سم -1. وهكذا، عندما يتم تنشيط المحفز في ظل فراغ (10 -2 بار) وفي 100 درجة مئوية، فمن الممكن الحصول على حق الوصول الكامل إلى النحاس (II) مواقع المعادن المفتوحة؛ القضاء على أي molecul المياهوفاق (غير منسقة) داخل المسام من HKUST-1.

وبمجرد الانتهاء من تفاعل محفز، ومحفز يمكن استردادها بسهولة عن طريق الترشيح وإعادة استخدامها (الشكل 2) 44. وبطبيعة الحال، لا بد من إعادة تنشيط (تحت فراغ، 10 -2 بار، وعند 100 درجة مئوية). من أجل تسهيل عملية إعادة التنشيط، مرة واحدة يتم استرداد محفز، وغسله مع ثمة حاجة إلى نحو 200 مل من خلات الإيثيل. ثم، المحفز يمكن أن تترك في درجة حرارة الغرفة (على قمع بوخنر) لمدة 30 دقيقة، والمستعادة ونقل أخيرا إلى تفعيل نظام (راجع أعلاه).

رفع مستوى رد الفعل هو الحد الحالي من هذه التقنية التجريبية. وكان الحد الأقصى للحافز المستخدمة 0.05 غ مما أدى إلى العائد تحويل 95٪ (تم الحصول عليها بعد عزل نيلين التي كتبها flash العمود اللوني) 44. وأجري هذا رد فعل الحفاز خارجا مع ارتفاع quantitieالصورة المحفز (وبالتالي، فإن المزيد من حمض الفيرليك وبقية المواد الكيميائية) انخفض والعائد تحويل انخفاضا كبيرا.

وهناك حاجة فقط مزيج من المحفز غير المتجانس تفعيلها مع بيروكسيد الهيدروجين لتحفيز أكسدة الأحماض -ferulic غير المشبعة. من أجل تميز تحويل الحفاز غير متجانسة، اختبارات فارغة (واحد بدون HKUST-1 وآخر دون H 2 O 2) تم تنفيذ 44. بعد الانتهاء من هذه التفاعلات، في نفس الظروف، وتحليل تكوين المنتج لم تظهر وجود فانيليا 44.

أظهرت منهجية التحفيزية المقدمة في هنا كيف المحفز غير المتجانس (HKUST-1) يمكن استخدامها لتحويل الفعال للحمض -ferulic العابر للنيلين عندما يتم تنشيطه في الموقع. بالإضافة إلى ذلك وقد أيد الإبقاء على تبلور المحفز من قبل PXRD 44 بعد أن تم إعادة استخدامها هذا.السابقة منهجيات نيلين الاصطناعية تستخدم عامل مؤكسد قوي والمذيبات السامة 41-43. المنهجية الحالية يتجنب تماما هذه المخاطر كما أنه يوفر القدرة على إعادة استخدام المحفز غير المتجانس (HKUST-1).

وأخيرا، نحن نحقق في تطبيق هذه التقنية المحفزة للأكسدة α مختلفة،-β غير المشبعة الأحماض الكربوكسيلية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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

  1. Corma, A., García, H., Llabrés i Xamena, F. X. Engineering Metal Organic Frameworks for Heterogeneous Catalysis. Chem. Rev. 110 (8), 4606-4655 (2010).
  2. Gascon, J., Corma, A., Kapteijn, F., Llabrés i Xamena, F. X. Metal Organic Framework Catalysis: Quo vadis? ACS Catal. 4 (2), 361-378 (2014).
  3. Ranocchiari, M., van Bokhoven, J. A. Catalysis by metal-organic frameworks: fundamentals and opportunities. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 6388-6392 (2011).
  4. Dhakshinamoorthy, A., Alvaro, M., Garcia, H. Commercial metal-organic frameworks as heterogeneous catalysts. Chem. Commu. 48 (92), 11275-11288 (2012).
  5. Corma, A., García, H. Lewis Acids as Catalysts in Oxidation Reactions: From Homogeneous to Heterogeneous Systems. Chem. Rev. 102 (10), 3837-3892 (2002).
  6. Corma, A., García, H. Lewis Acids: From Conventional Homogeneous to Green Homogeneous and Heterogeneous Catalysis. Chem. Rev. 103 (11), 4307-4366 (2003).
  7. Chui, S. S. Y., Lo, S. M. F., Charmant, J. P. H., Orpen, A. G., Williams, I. D. A Chemically Functionalizable Nanoporous Material [Cu3(TMA)2(H2O)3]n. Science. 283 (5405), 1148-1150 (1999).
  8. Farha, O. K., Shultz, A. M., Sarjeant, A. A., Nguyen, S. T., Hupp, J. T. Active-Site-Accessible, Porphyrinic Metal−Organic Framework Materials. J. Am. Chem. Soc. 133 (15), 5652-5655 (2011).
  9. Zhang, J. P., Horike, S., Kitagawa, S. A Flexible Porous Coordination Polymer Functionalized by Unsaturated Metal Clusters. Angew. Chem. Int. Ed. 46 (6), 889-892 (2007).
  10. Wang, Z., Cohen, S. M. Postsynthetic modification of metal-organic frameworks. Chem. Soc. Rev. 38 (5), 1315-1329 (2009).
  11. Llabresi Xamena, F. X., Luz, J., Cirujano, F. G. Chapter 7, Strategies for Creating Active Sites in MOFs. Metal organic frameworks as heterogeneous catalysts. Llabres i Xamena, F. X., Gascon, J. , (2013).
  12. Cho, S. H., Ma, B., Nguyen, S. T., Hupp, J. T., Albrecht-Schmitt, T. E. A metal-organic framework material that functions as an enantioselective catalyst for olefin epoxidation. Chem. Commun. (24), 2563-2565 (2006).
  13. Xie, M. H., Yang, X. L., Wu, C. D. A metalloporphyrin functionalized metal-organic framework for selective oxidization of styrene. Chem. Commun. 47 (19), 5521-5523 (2011).
  14. Zhang, X., Llabrés i Xamena, F. X., Corma, A. Gold(III) - metal organic framework bridges the gap between homogeneous and heterogeneous gold catalysts. J. Catal. 265 (2), 155-160 (2009).
  15. Bohnsack, A. M., Ibarra, I. A., Bakhmutov, V. I., Lynch, V. M., Humphrey, S. M. Rational Design of Porous Coordination Polymers Based on Bis(phosphine)MCl2 Complexes That Exhibit High-Temperature H2 Sorption and Chemical. J. Am. Chem. Soc. 135 (43), 16038-16041 (2013).
  16. Ingleson, M. J., Perez-Barrio, J., Guilbaud, J. B., Khimyak, Y. Z., Rosseinsky, M. J. Framework functionalisation triggers metal complex binding. Chem. Commun. (23), 2680-2682 (2008).
  17. Burrows, A. D., Frost, C. G., Mahon, M. F., Richardson, C. Post-Synthetic Modification of Tagged Metal-Organic Frameworks. Angew. Chem. Int. Ed. 47 (44), 8482-8486 (2008).
  18. Dincă, M., Long, J. R. Hydrogen Storage in Microporous Metal-Organic Frameworks with Exposed Metal Sites. Angew. Chem. Int. Ed. 47 (36), 6766-6779 (2008).
  19. Ibarra, I. A., et al. Structures and H2 Adsorption Properties of Porous Scandium Metal-Organic Frameworks. Chem. Eur. J. 16 (46), 13671-13679 (2010).
  20. Gustafsson, M., et al. A Family of Highly Stable Lanthanide Metal−Organic Frameworks: Structural Evolution and Catalytic Activity. Chem. Mater. 22 (11), 3316-3322 (2010).
  21. Mitchell, L., et al. Remarkable Lewis acid catalytic performance of the scandium trimesate metal organic framework MIL-100(Sc) for C-C and C=N bond-forming reactions. Catal. Sci. Technol. 3 (3), 606-617 (2013).
  22. Jeong, K. S., et al. Asymmetric catalytic reactions by NbO-type chiral metal-organic frameworks. Chem. Sci. 2 (5), 877-882 (2011).
  23. Henschel, A., Gedrich, K., Kraehnert, R., Kaskel, S. Catalytic properties of MIL-101. Chem. Commun. (35), 4192-4194 (2008).
  24. Dhakshinamoorthy, A., et al. Iron(III) metal-organic frameworks as solid Lewis acids for the isomerization of α-pinene oxide. Catal. Sci. Techol. 2 (2), 324-330 (2012).
  25. Kurfiřtová, L., Seo, Y. K., Hwang, Y. K., Chang, J. S., Čejka, J. High activity of iron containing metal-organic-framework in acylation of p-xylene with benzoyl chloride. Catal. Today. 179 (1), 85-90 (2012).
  26. Beier, M. J., et al. Aerobic Epoxidation of Olefins Catalyzed by the Cobalt-Based Metal-Organic Framework STA-12(Co). Chem. Eur. J. 18 (3), 887-898 (2012).
  27. Ruano, D., Díaz-García, M., Alfayate, A., Sánchez-Sánchez, M. Nanocrystalline M-MOF-74 as Heterogeneous Catalysts in the Oxidation of Cyclohexene: Correlation of the Activity and Redox. Chem. Cat. Chem. 7 (4), 674-681 (2015).
  28. Prestipino, C., et al. Local Structure of Framework Cu(II) in HKUST-1 Metallorganic Framework:Spectroscopic Characterization upon Activation and Interaction with Adsorbates. Chem. Mater. 18 (5), 1337-1346 (2006).
  29. Opanasenko, M., et al. Comparison of the catalytic activity of MOFs and zeolites in Knoevenagel condensation. Catal. Sci. Technol. 3 (2), 500-507 (2013).
  30. Pérez-Mayoral, E., et al. Synthesis of quinolines via Friedländer reaction catalyzed by CuBTC metal-organic-framework. Dalton Trans. 41 (14), 4036-4044 (2012).
  31. Schlichte, K., Kratzke, T., Kaskel, S. Improved synthesis, thermal stability and catalytic properties of the metal-organic framework compound Cu3(BTC)2. Micropor. Mesopor. Mater. 73 (1-2), 81-88 (2004).
  32. Addis, D., et al. Hydrosilylation of Ketones: From Metal-Organic Frameworks to Simple Base Catalysts. Chem. Asian J. 5 (11), 2341-2345 (2010).
  33. Wu, Y., et al. Kinetics of oxidation of hydroquinone to p-benzoquinone catalyzed by microporous metal-organic frameworks M3(BTC)2 [M = copper(II), cobalt(II), or nickel(II); BTC = benzene-1,3,5-tricarboxylate] using molecular oxygen. Transition Met. Chem. 34 (3), 263-268 (2009).
  34. Marx, S., Kleist, W., Baiker, A. Synthesis, structural properties, and catalytic behavior of Cu-BTC and mixed-linker Cu-BTC-PyDC in the oxidation of benzene derivatives. J. Catal. 281 (1), 76-87 (2011).
  35. May, P., Cotton, S. Molecules That Amaze Us. , CRC Press. 193 (2015).
  36. Havkin-Frenkel, D., Belanger, F. C. Handbook of Vanilla Science and Technology. , Wiley-BlackWell. 3 (2011).
  37. Zhao, S., et al. Preparation of ferulic acid from corn bran: Its improved extraction and purification by membrane separation. Food Bioprocess Technol. 92 (3), 309-313 (2014).
  38. Gobley, T. W. Recherche sur le principe odorant de la vanilla. J. Pharm. Chem. 3, 401 (1858).
  39. Tiemann, F., Haarmann, W. Uber das coniferin und seine Umwandlung in das aromatisches princip der vanilla. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 7 (1), 608-623 (1858).
  40. Dignum, M. J. W., Kerler, J., Verpoorte, R. Vanilla production: technological, chemical, and biosynthetic aspects. Food. Rev. Int. 17 (2), 199-219 (2001).
  41. Walton, N. J., Mayer, M. J., Narbad, A. Vanilin. Phytochemistry. 63 (5), 505-515 (2003).
  42. Serra, S., Fuganti, C., Brenna, E. Biocatalytic preparation of natural flavours and fragrances. Trends Biotechnol. 23 (4), 193-198 (2005).
  43. Longo, M. A., Sanromán, M. A. Production of Food Aroma Compounds: Microbial and Enzymatic Methodologies. Food Technol. Biotechnol. 44 (3), 335-353 (2006).
  44. Yepez, R., et al. Catalytic activity of HKUST-1 in the oxidation of trans-ferulic acid to vanillin. New. J. Chem. 39 (7), 5112-5115 (2015).

Tags

الكيمياء، العدد 113، المسامية التنسيق البوليمرات (PCPs)، HKUST-1، الحفز غير المتجانس، والمواقع المفتوحة المعادن، والأكسدة، العابرة للالفيرليك حامض، فانيليا
HKUST-1 بمثابة محفز غير المتجانسة للتوليف ونيلين
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yépez, R., Illescas, J. F.,… More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter