A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור אימות האתר הפעיל של מתכת-אורגני מסגרת זרזים על ידי השוואת stoichiometric והתגובות קטליטיים-ene קטליטי כדי לגלות אם התגובה מתרחשת על פני השטח הפנימי או החיצוני של מתכת-אורגני מסגרות.
האפליה גודל המצע על ידי גודל הנקבובית והומוגניות של סביבת המאצ באתרי התגובה הם בעיות חשובות באימות של אתר התגובה במסגרת מתכת אורגנית מסגרת (MOF)-מבוססי זרזים בתגובה קטליטית סלקטיבית מערכת. לכן, שיטה לאימות אתר התגובה של זרזים מבוססי MOF נחוצה כדי לחקור בעיה זו. האפליה גודל המצע על ידי גודל הנקבוביות הושגה על ידי השוואת גודל המצע לעומת שיעור התגובה בשני סוגים שונים של התגובות קרבונל-ene עם שני סוגים של MOFs. מזרזים MOF שימשו כדי להשוות את הביצועים של שני סוגי התגובה (Zn-תיווך stoichiometric ו-Ti-מיזרז-התגובות) בשני מדיה שונים. באמצעות השיטה המוצעת, זה נצפה כי גביש MOF כולו השתתפו בתגובה, ואת הפנים של נקבובית הגביש שיחק תפקיד חשוב במהלך הפעלת שליטה כאשר התגובה היה stoichiometric. הומוגניות של סביבת השיראאל של הזרזים של MOF הוקמה על ידי שיטת השליטה בגודל של חלקיק המשמש במערכת התגובה הסטושמטרית של Zn-בתיווך. הפרוטוקול שהוצע לתגובה הקטליטית חשף שהתגובה התרחשה בעיקר על משטח הזרז, ללא קשר לגודל המצע, החושף את אתרי התגובה הממשיים בזרזים הטרוגנית מבוססי MOF. שיטה זו לאימות אתר התגובה של זרזים MOF מציעה שיקולים שונים לפיתוח זרזים הטרוגנית אנאנטיוזה סלקטיבי של MOF.
MOFs נחשבים זרז הטרוגנית שימושי עבור תגובות כימיות. ישנם שימושים רבים ושונים מדווחים על mofs עבור מזרזאנאנטיו1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. עדיין, עדיין לא נקבע אם התגובות מתקיימים על המשטח הפנימי או החיצוני של ה-MOFs. מחקרים שנעשו לאחרונה העלו שאלות בנוגע לניצול השטח הזמין והפחתת דיפוזיה20,21,22,23. בעיה מרשימה יותר היא כי הסביבה כיראאל משתנה עם המיקום של כל חלל בגביש MOF. הטרוגניות הזאת של סביבת האצ מרמזת על כך שהסטריאוסלקטיביות של מוצר התגובה תלויה באתר התגובה24. לפיכך, תכנון זרז בררני מקומי יעיל דורש זיהוי של המיקום שבו התגובה יתקיים. כדי לעשות זאת, יש צורך להבטיח כי התגובה מתרחשת רק על פני השטח הפנימי או רק על פני השטח החיצוני של MOF בעת שעזב את הפנים ללא פגע. המבנה הנקבובי של MOFs והשטח הגדול שלהם המכיל אתרים פעילים בסביבה ניתן לנצל עבור הזרז enantioselective סלקטיבי. מסיבה זו, MOFs הם תחליפים מצוינים של זרזים הטרוגנית נתמך מוצק25. השימוש ב-MOFs כמו זרזים הטרוגנית צריך לשקול מראש אם התגובה לא מתרחשת בתוכם. המיקום של אתר התגובות הוא חשוב, כמו גם את גודל החלל. בחומרים נקבובי, גודל החלל קובע את המצע המבוסס על גודלה. יש כמה דיווחים של זרזים מבוססי MOF המשקיפים על גודל חלל בעיה25. הרבה זרזים מבוססי MOF מציגים מינים קטליטי מגושם (למשל, Ti (O-iPr)4) למבנה המסגרת המקורי3,8,13. יש שינוי בגודל החלל כאשר מינים קטליטי מגושם מאומצים במבנה המסגרת המקורית. גודל החלל המוקטן שנגרם על-ידי מינים קטליטיים מגושם הופך את המצע לטשטוש מלא לתוך ה-MOFs. לפיכך, האפליה של גודל המצע לפי גודל החלל של המונים צריכה להיחשב למקרים אלה. תגובות קטליטי על ידי MOFs לעתים קרובות מקשה לתמוך ראיות של תגובות המתרחשים בתוך חלל ה-MOF. מחקרים מסוימים הראו כי מצעים גדולים יותר מאשר חללים MOF מומרים למוצרים צפויים בקלות, אשר נראה סתירה8,13. ניתן לפרש תוצאות אלה כקשר בין הקבוצה הפונקציונלית של המצע והאתר הקטליטי היוזם את התגובה הקטליטית. במקרה זה, אין צורך מצע לפזר לתוך MOFs; התגובה מתרחשת על פני השטח של קריסטלים MOF26 וגודל החלל אינו מעורב ישירות באפליה של המצע המבוסס על גודלה.
כדי לזהות את אתרי התגובה של MOFs, הידועה לואיס חומצה לקדם התגובה פחמן-ene נבחר2. באמצעות 3-מתילגראל והקונגסטרים שלה כסובסטרטים, ארבעה סוגים של התגובות הסלקטיבית של פחמן (איור 1) נחקרו27. התגובות, אשר דווחו בעבר, סווגו לשני כיתות: תגובה סטואיטומטרית באמצעות מגיב Zn ותגובות קטליטי באמצעות מגיב Ti27. התגובה של המצע הקטן ביותר דורש כמות סטויכמטרי של Zn/הקושל-1 (מסגרת האוניברסיטה האורגנית של אוניברסיטת קוריאה מטאל); נמסר כי תגובה זו מתרחשת בתוך הגביש27. בשיטה זו נעשה שימוש בשני סוגים של מונים, Zn/הקושל -1 עבור תגובת סטואיצ'יט ו-Ti/קושל -1 לתגובה הקטליטית. בשל מנגנוני התגובה ברורים של שני סוגים אלה של mofs, השוואה בין שיעור התגובה לעומת גודל המצע אפשרי2,28,29. ההשפעה של גודל החלקיקים על התגובה פחמן-ene עם Zn/קושל-127 הפגינו כי, כפי שנראה בדוח הקודם, את הסביבה כלאצ של המשטח החיצוני היה שונה מהצד הפנימי של קריסטל MOF24. מאמר זה מדגים שיטה הקובעת את אתרי התגובה על ידי השוואת התגובות של שלושה סוגים של מצעים עם שני כיתות של זרזים והשפעת גודל החלקיקים כפי שדווח על הנייר הקודם27.
1. הכנת (י)-הקריסטלים-1 בשלושה גדלים
הערה: כל צעד מלווה בסעיף הנסיוני ובמידע המשלים של הדוחות הקודמים2,24,27. שלושה גדלים שונים של (של)-קומשל -1 היו מוכנים : גדול (s)-הקומשל -1-(L), בינוני (s)-קומשל -1-(M), ו קטנים (ים)-קומבין 1-(s) עם גודל החלקיקים > 100 μm, > 20 μm, ו < 1 μm, בהתאמה כאשר מתוך הממס, (עם)-קומשל 1 פרקת. לכן, על הקריסטלים להיות תמיד רטובים בעת השימוש.
2. הכנת Zn/(ים)-קומשל 1 בשלושה גדלים
הערה: כל צעד מלווה בסעיף הנסיוני ובמידע המשלים של הדוחות הקודמים2,24,27.
3. הכנת Ti/(S)-קומבין 1 בשלושה גדלים
הערה: כל צעד מלווה בסעיף הנסיוני ובמידע המשלים של הדוחות הקודמים2,24,27.
4. התגובה של קרבוניל-פן באמצעות ה-MOFs המוכן
הערה: הכינו סדרת מצעים בהתאם לשיטה המתוארת בדוח הקודם שלנו27. כל שלושת הסובסטרטים משמשים בנפרד בכל תגובה של פחמן-ene, פרט לקביעת אפקט גודל החלקיקים, שבהמשתמשים רקבמצע הקטן ביותר (1a). כל צעד עוקב אחר סעיף ניסיוני ומידע משלים של דוחות קודמים2,24,27.
התגובה הסלקטיבית של קרבונש-פן באמצעות מגיב Zn היא סטואיצ'ימטרי בגלל ההבדל בעיטורים הכריכה של הקבוצות alkoxy ו קרבוניל למתכת (איור 2). מסיבה זו הוסבו הסובפנים למוצרים באתר התגובות ונותרו שם. המוצרים הרצויים הושגו על ידי פירוק הקריסטלים, כמפורט בסעיף 4 לפרוטוקול. התוצאות של הטרוג?...
לאחר סינתזה של (S)-הקומבין 1, גבישים בבקבוקונים מסוימים נראה אבקתי ואינם מתאימים לשימוש בזרז. לכן, הקריסטלים המתאימים של (ים)-קומשל -1 צריך להיבחר. התשואה של (של)-הקומב1 מחושבת באמצעות מבחנות שבהן הוא מסונתז בהצלחה. כאשר מנסוג מן הממס, (עם)-קומש...
. למחברים אין מה לגלות
עבודה זו נתמכת על ידי קרן מחקר לאומי של קוריאה (NRF) מחקר בסיסי תוכנית המדע NRF-2019R1A2C4070584 ואת מרכז מחקר המדע NRF-2016R1A5A1009405 ממומן על ידי ממשלת קוריאה (MSIP). ש. קים נתמכת על ידי ה-NRF הגלובלי של הדוקטורט (NRF-2018H1A2A1062013).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetone | Daejung | 1009-4110 | |
Analytical Balance | Sartorius | CP224S | |
Copper(II) nitrate trihydrate | Sigma Aldrich | 61194 | |
Dichloromethane | Daejung | 3030-4465 | |
Dimethyl zinc | Acros | 377241000 | |
Ethyl acetate | Daejung | 4016-4410 | |
Filter paper | Whatman | WF1-0900 | |
Methanol | Daejung | 5558-4410 | |
Microwave synthesizer | CEM | Discover SP | |
Microwave synthesizer 10 mL Vessel Accessory Kit | CEM | 909050 | |
N,N-Diethylformamide | TCI | D0506 | |
N,N-Dimethylaniline | TCI | D0665 | |
n-Hexane | Daejung | 4081-4410 | |
Normject All plastic syringe 5 mL luer tip 100/pk | Normject | A5 | |
Pasteur Pipette 150 mm | Hilgenberg | HG.3150101 | |
PTFE tape | KDY | TP-75 | |
Rotary Evaporator | Eyela | 243239 | |
Shaker | DAIHAN Scientific | DH.WSO04010 | |
Silica gel 60 (230-400 mesh) | Merck | 109385 | |
Synthetic Oven | Eyela | NDO-600ND | |
Titanium isopropoxide | Sigma Aldrich | 87560 | |
Vial (20 mL) | SamooKurex | SCV2660 | |
Vial (5 mL) | SamooKurex | SCV1545 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved