Name: development of heterogeneous enantioselective catalysts using chiral metal-organic frameworks (mofs)
Uploaded: 2020-01-17T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks MOFs at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af en National Research Foundation of Korea (NRF) grundlæggende videnskab forskning program NRF-2019R1A2C4070584 og Science Research Center NRF-2016R1A5A1009405 finansieret af Korea Government (MSIP). S. Kim blev støttet af NRF global Ph.D. Fellowship (NRF-2018H1A2A1062013).

1. klargøring af (S)-kumof-1 krystaller i tre størrelser
Bemærk: hvert trin følger forsøgs sektionen og supplerende oplysninger fra tidligere rapporter2,24,27. Tre forskellige størrelser af (s)-kumof-1 blev forberedt: store (s)-kumof-1-(L), medium (s)-kumof-1-(M), og små (s)-kumof-1-(s...

<ol>
	<li>Yoon, M., Srirambalaji, R., Kim, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homochiral+Metal-Organic+Frameworks+for+Asymmetric+Heterogeneous+Catalysis.">Homochiral Metal-Organic Frameworks for Asymmetric Heterogeneous Catalysis.</a> Chemical Reviews. 112, 1196-1231 (2012).</li><li>Jeong, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Catalytic+Reactions+by+NbO-Type+Chiral+Metal-organic+Frameworks.">Asymmetric Catalytic Reactions by NbO-Type Chiral Metal-organic Frameworks.</a> Chemical Science. 2, 877-882 (2011).</li><li>Ma, L., Falkowski, J. M., Abney, C., Lin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Series+of+Isoreticular+Chiral+Metal-Organic+Frameworks+as+a+Tunable+Platform+for+Asymmetric+Catalysis.">A Series of Isoreticular Chiral Metal-Organic Frameworks as a Tunable Platform for Asymmetric Catalysis.</a> Nature Chemistry. 2, 838-846 (2010).</li><li>F&#233;rey, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Chromium+Terephthalate-Based+Solid+with+Unusually+Large+Pore+Volumes+and+Surface+Area.">A Chromium Terephthalate-Based Solid with Unusually Large Pore Volumes and Surface Area.</a> Science. 309, 2040-2042 (2005).</li><li>Doitomi, K., Xu, K., Hirao, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Mechanism+of+an+asymmetric+Ring-Opening+Reaction+of+Epoxide+with+Amine+Catalyzed+by+a+Metal-Organic+Framework:+Insights+from+Combined+Quantum+Mechanics+and+Molecular+Mechanics+Calculations.">The Mechanism of an asymmetric Ring-Opening Reaction of Epoxide with Amine Catalyzed by a Metal-Organic Framework: Insights from Combined Quantum Mechanics and Molecular Mechanics Calculations.</a> Dalton Transactions. 46, 3470-3481 (2017).</li><li>Mo, K., Yang, Y., Cui, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Homochiral+Metal-Organic+Framework+as+an+Effective+Asymmetric+Catalyst+for+Cyanohydrin+Synthesis.">A Homochiral Metal-Organic Framework as an Effective Asymmetric Catalyst for Cyanohydrin Synthesis.</a> Journal of the American Chemical Society. 136, 1746-1749 (2014).</li><li>Wu, C., Hu, A., Zhang, L., Lin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Homochiral+Porous+Metal-Organic+Framework+for+Highly+Enantioselective+Heterogeneous+Asymmetric+Catalysis.">A Homochiral Porous Metal-Organic Framework for Highly Enantioselective Heterogeneous Asymmetric Catalysis.</a> Journal of the American Chemical Society. 127, 8940-8941 (2005).</li><li>Tanaka, K., Oda, S., Shiro, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+Chiral+Porous+Metal-Organic+Framework:+Asymmetric+Ring+Opening+Reaction+of+Epoxide+with+Amine+in+the+Chiral+Open+Space.">A Novel Chiral Porous Metal-Organic Framework: Asymmetric Ring Opening Reaction of Epoxide with Amine in the Chiral Open Space.</a> Chemical Communications. , 820-822 (2008).</li><li>Inagaki, S., Guan, S., Ohsuna, T., Terasaki, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Ordered+Mesoporous+Organosilica+Hybrid+Material+with+a+Crystal-like+Wall+Structure.">An Ordered Mesoporous Organosilica Hybrid Material with a Crystal-like Wall Structure.</a> Nature. 416, 304-307 (2002).</li><li>Fang, Q. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoporous+Metal-Organic+Framework+with+Rare+Etb+Topology+for+Hydrogen+Storage+and+Dye+Assembly.">Mesoporous Metal-Organic Framework with Rare Etb Topology for Hydrogen Storage and Dye Assembly.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46, 6638-6642 (2007).</li><li>Gheorghe, A., Tepaske, M. A., Tanase, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homochiral+Metal-organic+Frameworks+as+Heterogeneous+Catalysts.">Homochiral Metal-organic Frameworks as Heterogeneous Catalysts.</a> Inorganic Chemistry Frontiers. 5, 1512-1523 (2018).</li><li>Cho, S. -. H., Ma, B., Nguyen, S. T., Hupp, J. T., Albrecht-Schmitt, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Metal-Organic+Framework+Material+That+Functions+as+an+Enantioselective+Catalyst+for+Olefin+Epoxidation.">A Metal-Organic Framework Material That Functions as an Enantioselective Catalyst for Olefin Epoxidation.</a> Chemical Communications. , 2563-2565 (2006).</li><li>Lin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homochiral+Porous+Metal-Organic+Frameworks:+Why+and+How.">Homochiral Porous Metal-Organic Frameworks: Why and How.</a> Journal of Solid State Chemistry. 178, 2486-2490 (2005).</li><li>Dybtsev, D. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homochiral+Metal-Organic+Material+with+Permanent+Porosity,+Enantioselective+Sorption+Properties,+and+Catalytic+Activity.">Homochiral Metal-Organic Material with Permanent Porosity, Enantioselective Sorption Properties, and Catalytic Activity.</a> Angewandte Chemie International Edition. 45, 916-920 (2006).</li><li>Seo, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homochiral+Metal-Organic+Porous+Material+for+Enantioselective+Separation+and+Catalysis.">Homochiral Metal-Organic Porous Material for Enantioselective Separation and Catalysis.</a> Nature. 404, 982-986 (2000).</li><li>Park, Y. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+Structure+and+Guest+Uptake+of+a+Mesoporous+Metal-Organic+Framework+Containing+Cages+of+3.9+and+4.7+Nm+in+Diameter.">Crystal Structure and Guest Uptake of a Mesoporous Metal-Organic Framework Containing Cages of 3.9 and 4.7 Nm in Diameter.</a> Angewandte Chemie International Edition. 46, 8230-8233 (2007).</li><li>Tanaka, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Ring-+Opening+Reaction+of+meso-Epoxides+with+Aromatic+Amines+Using+Homochiral+Metal-Organic+Frameworks+as+Recyclable+Heterogeneous+Catalysts.">Asymmetric Ring- Opening Reaction of meso-Epoxides with Aromatic Amines Using Homochiral Metal-Organic Frameworks as Recyclable Heterogeneous Catalysts.</a> RSC Advances. 8, 28139-28146 (2018).</li><li>Jaroniec, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organosilica+the+Conciliator.">Organosilica the Conciliator.</a> Nature. 442, 638-640 (2006).</li><li>Tanaka, K., Sakuragi, K., Ozaki, H., Takada, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Enantioselective+Friedel-Crafts+Alkylation+of+N,N-Dialkylanilines+with+trans-&#946;-Nitrostyrene+Catalyzed+by+a+Homochiral+Metal-Organic+Framework.">Highly Enantioselective Friedel-Crafts Alkylation of N,N-Dialkylanilines with trans-&#946;-Nitrostyrene Catalyzed by a Homochiral Metal-Organic Framework.</a> Chemical Communications. 54, 6328-6331 (2018).</li><li>Cao, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Supporting+Metal-Organic+Layers+as+Single-Site+Solid+Catalysts.">Self-Supporting Metal-Organic Layers as Single-Site Solid Catalysts.</a> Angewandte Chemie International Edition. 55, 4962-4966 (2016).</li><li>Hu, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetically+controlled+synthesis+of+two-dimensional+Zr/Hf+metal-organic+framework+nanosheets+via+a+modulated+hydrothermal+approach.">Kinetically controlled synthesis of two-dimensional Zr/Hf metal-organic framework nanosheets via a modulated hydrothermal approach.</a> Journal of Materials Chemistry A. 5, 8954-8963 (2017).</li><li>Ashworth, D. J., Foster, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-organic+framework+nanosheets+(MONs):+a+new+dimension+in+materials+chemistry.">Metal-organic framework nanosheets (MONs): a new dimension in materials chemistry.</a> Journal of Materials Chemistry A. 6, 16292-16307 (2018).</li><li>Zhao, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+metal-organic+framework+nanosheets:+synthesis+and+applications.">Two-dimensional metal-organic framework nanosheets: synthesis and applications.</a> Chemical Society Reviews. 47, 6267-6295 (2018).</li><li>Lee, M., Shin, S. M., Jeong, N., Thallapally, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chiral+Environment+of+Catalytic+Sites+in+the+Chiral+Metal-organic+Frameworks.">Chiral Environment of Catalytic Sites in the Chiral Metal-organic Frameworks.</a> Dalton Transactions. 44, 9349-9352 (2015).</li><li>Wang, C., Zheng, M., Lin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Catalysis+with+Chiral+Porous+MetalOrganic+Frameworks:+Critical+Issues.">Asymmetric Catalysis with Chiral Porous MetalOrganic Frameworks: Critical Issues.</a> The Journal of Physical Chemistry Letters. 2, 1701-1709 (2011).</li><li>Thiele, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relation+between+Catalytic+Activity+and+Size+of+Particle.">Relation between Catalytic Activity and Size of Particle.</a> Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 31, 916-920 (1939).</li><li>Han, J., Lee, M. S., Thallapally, P. K., Kim, M., Jeong, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+Reaction+Sites+on+Metal-Organic+Framework-Based+Asymmetric+Catalysts+for+Carbonyl-Ene+Reaction.">Identification of Reaction Sites on Metal-Organic Framework-Based Asymmetric Catalysts for Carbonyl-Ene Reaction.</a> ACS Catalysis. 9, 3969-3977 (2019).</li><li>Sakane, S., Maruoka, K., Yamamoto, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Cyclization+of+Unsaturated+Aldehyde+Catalyzed+by+a+Chiral+Lewis+Acid.">Asymmetric Cyclization of Unsaturated Aldehyde Catalyzed by a Chiral Lewis Acid.</a> Tetrahedron. 42, 2203-2209 (1986).</li><li>Sakane, S., Maruoka, K., Yamamoto, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Cyclization+of+Unsaturated+Aldehydes+Catalyzed+by+a+Chiral+Lewis+Acid.">Asymmetric Cyclization of Unsaturated Aldehydes Catalyzed by a Chiral Lewis Acid.</a> Tetrahedron Letters. 26, 5535-5538 (1985).</li><li>Shin, S. M., Lee, M. S., Han, J. H., Jeong, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+the+Guest-Accessible+Volume+in+MOFs+Using+Two-Photon+Fluorescence+Microscopy.">Assessing the Guest-Accessible Volume in MOFs Using Two-Photon Fluorescence Microscopy.</a> Chemical Communications. 50, 289-291 (2014).</li></ol>

Efter syntesen af (S)-kumof-1, krystaller i nogle hætteglas synes at være pulveriserede og er ikke egnet til brug i katalyse. Derfor skal passende krystaller af (S)-kumof-1 vælges. Udbyttet af (S)-kumof-1 beregnes ved hjælp af kun de hætteglas, hvor det blev med succes syntetiseret. Ved tilbagetrukket fra opløsningsmidlet, (S)-kumof-1 Demonter. Derfor bør krystallerne altid holdes våde. Af denne grund er vejnin...

MOF'er betragtes som en nyttig heterogen katalysator for kemiske reaktioner. Der er mange forskellige rapporterede anvendelser af mofs for enantioselective katalyse1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. Alligevel er det endnu ikke afgjort, om reaktionerne finder sted på den indre eller ydre overflade af MOFs. Nylige undersøgelser har rejst spørgsmål om udnyttelsen af den tilgængelige overflade og reduceret diffusion20,21,22,23. Et mere slående problem er, at det chirale miljø varierer med placeringen af hvert hulrum i MOF Crystal. Denne heterogenitet af det chirale miljø indebærer, at den stereo selektivitet af reaktionsproduktet afhænger af reaktions stedet24. Således kræver designe en effektiv enantioselektiv katalysator identifikation af det sted, hvor reaktionen ville finde sted. For at gøre dette, er det nødvendigt at sikre, at reaktionen sker enten på den indvendige overflade eller kun på den ydre overflade af MOF samtidig forlader interiøret intakt. Den porøse struktur af MOFs og deres store overfladeareal, der indeholder chiral miljø aktive steder kan udnyttes til enantioselective katalyse. Af denne grund, MOFs er fremragende udskiftninger af solid-støttede heterogene katalysatorer25. Brugen af MOF'er som heterogene katalysatorer skal tages op til fornyet overvejelse, hvis reaktionen ikke forekommer inde i dem. Placeringen af reaktions stedet er vigtigt, samt størrelsen af hulrummet. I porøse materialer, størrelsen af hulrummet bestemmer substrat baseret på dens størrelse. Der er nogle rapporter om MOF-baserede katalysatorer, der overser hulrummet størrelse spørgsmål25. Mange MOF-baserede katalysatorer introducere voluminøse katalytiske arter (f. eks ti (O-ipr)4) til den oprindelige rammestruktur3,8,13. Der er en ændring i hulrum størrelse, når voluminøse katalytiske arter er vedtaget i den oprindelige rammestruktur. Den reducerede kavitets størrelse forårsaget af de voluminøse katalytiske arter gør det umuligt for substratet at sprede sig helt ind i MOFs. Derfor skal der tages hensyn til diskrimination af substrat størrelse ved MOFs kavitets størrelse i disse tilfælde. De katalytiske reaktioner fra MOFs gør det ofte vanskeligt at støtte tegn på reaktioner, der finder sted inde i MOF hulrummet. Nogle undersøgelser har vist, at substrater større end MOF kaviteter omdannes til de forventede produkter med lethed, hvilket synes modstridende8,13. Disse resultater kan tolkes som en kontakt mellem den funktionelle gruppe af substrat og katalytisk site initiering af katalytisk reaktion. I dette tilfælde er der ikke behov for, at substratet diffus i MOFs; Reaktionen sker på overfladen af MOF krystaller26 og hulrummet størrelse er ikke direkte involveret i forskelsbehandling af substrat baseret på dens størrelse.
For at identificere reaktions stederne i MOFs blev en kendt Lewis-syre forfremmet carbonyl-en-reaktion valgt2. Ved hjælp af 3-methylgeranial og dets kongenere som substrater blev der undersøgt fire typer af enantioselektive carbonyl-ene-reaktioner (figur 1)27. Reaktionerne, som tidligere er blevet indberettet, blev klassificeret i to klasser: en støkiometrisk reaktion ved hjælp af en Zn reagens og katalytiske reaktioner ved hjælp af en ti reagens27. Reaktionen af det mindste substrat kræver en støkiometrisk mængde af Zn/kumof-1 (kumof = Korea University metal-organisk ramme); Det er blevet rapporteret, at denne reaktion finder sted inde i krystal27. To typer af MOFs blev anvendt i denne metode, Zn/Kumof-1 for den støkiometriske reaktion og ti/kumof-1 for den katalytiske reaktion. På grund af de forskellige reaktionsmekanismer af disse to former for mofs, en sammenligning mellem reaktionshastigheden versus substrat størrelse er mulig2,28,29. Virkningen af partikelstørrelsen på carbonyl-en-reaktionen med Zn/Kumof-127 viste, at det chirale miljø på den ydre overflade, som det ses i den foregående rapport, var forskelligt fra den indvendige side af MOF Crystal24. Denne artikel viser en metode, der bestemmer reaktions stederne ved at sammenligne reaktionerne fra tre slags substrater med to klasser af katalysatorer og effekten af partikelstørrelse som rapporteret i det foregående papir27.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Daejung</td>
			<td>1009-4110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical Balance</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>CP224S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper(II) nitrate trihydrate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>61194</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>Daejung</td>
			<td>3030-4465</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl zinc</td>
			<td>Acros</td>
			<td>377241000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl acetate</td>
			<td>Daejung</td>
			<td>4016-4410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>WF1-0900</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Daejung</td>
			<td>5558-4410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave synthesizer</td>
			<td>CEM</td>
			<td></td>
			<td>Discover SP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microwave synthesizer 10 mL Vessel Accessory Kit</td>
			<td>CEM</td>
			<td>909050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Diethylformamide</td>
			<td>TCI</td>
			<td>D0506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N-Dimethylaniline</td>
			<td>TCI</td>
			<td>D0665</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-Hexane</td>
			<td>Daejung</td>
			<td>4081-4410</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Normject All plastic syringe 5 mL luer tip 100/pk</td>
			<td>Normject</td>
			<td>A5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pasteur Pipette 150 mm</td>
			<td>Hilgenberg</td>
			<td>HG.3150101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE tape</td>
			<td>KDY</td>
			<td>TP-75</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary Evaporator</td>
			<td>Eyela</td>
			<td>243239</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaker</td>
			<td>DAIHAN Scientific</td>
			<td>DH.WSO04010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica gel 60 (230-400 mesh)</td>
			<td>Merck</td>
			<td>109385</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synthetic Oven</td>
			<td>Eyela</td>
			<td>NDO-600ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Titanium isopropoxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>87560</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vial (20 mL)</td>
			<td>SamooKurex</td>
			<td>SCV2660</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vial (5 mL)</td>
			<td>SamooKurex</td>
			<td>SCV1545</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

development of heterogeneous enantioselective catalysts using chiral metal-organic frameworks (mofs)

Substrat størrelse diskrimination af porestørrelse og homogenitet af chiral miljøet på reaktions stederne er vigtige spørgsmål i valideringen af reaktions stedet i metal-organiske rammer (MOF)-baserede katalysatorer i en enantioselektiv katalytisk reaktion System. Derfor er en metode til validering af reaktions stedet for MOF-baserede katalysatorer er nødvendig for at undersøge dette spørgsmål. Substrat størrelse diskrimination af porestørrelse blev opnået ved at sammenligne substrat størrelse versus reaktionshastigheden i to forskellige typer af carbonyl-ene reaktioner med to slags MOFs. MOF-katalysterne blev anvendt til at sammenligne ydeevnen af de to reaktions typer (Zn-medierede støkiometriske og ti-katalyserede carbonyl-æn-reaktioner) i to forskellige medier. Ved hjælp af den foreslåede metode blev det observeret, at hele MOF Crystal deltog i reaktionen, og det indre af krystal pore spillede en vigtig rolle i at udøve chiral kontrol, når reaktionen var støkiometrisk. Homogeniteten i det chirale miljø af MOF-katalysatorer blev fastlagt ved størrelses kontrolmetoden for en partikel, der anvendes i det Zn-medierede støkiometriske reaktionssystem. Den foreslåede protokol for den katalytiske reaktion afslørede, at reaktionen hovedsagelig opstod på katalysatoroverfladen uanset substrat størrelse, som afslører de faktiske reaktions steder i MOF-baserede heterogene katalysatorer. Denne metode til validering af MOF-katalysatorer på reaktions stedet antyder forskellige overvejelser for udvikling af heterogene enantioselektive MOF-katalysatorer.

Enantioselective carbonyl-ene-reaktionen ved hjælp af Zn-reagenset er støkiometrisk på grund af forskellen i de bindende tilhørsforhold for sluttet-og carbonylgrupperne til metallet (figur 2). Af denne grund blev substrater omdannet til produkterne på reaktions stedet og forblev der. De ønskede produkter blev fremstillet ved demontering af krystallerne, som beskrevet i afsnit 4 i protokollen. Resultaterne af den heterogene enantioselektive carbonyl-en-reaktion fra substrater af Zn/(<em...

Watch this Scientific Journal Video about Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks MOFs at JoVE.com

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks MOFs

Her præsenterer vi en protokol for aktiv site validering af metal-organiske ramme katalysatorer ved at sammenligne støkiometrisk og katalytisk carbonyl-ene reaktioner for at finde ud af, om en reaktion finder sted på den indre eller ydre overflade af metal-organiske rammer.

Udvikling af heterogene Enantioselektive katalysatorer ved hjælp af chiral metal-organiske rammer (MOFs)

Substrate size discrimination by the pore size and homogeneity of the chiral environment at the reaction sites are important issues in the validation of ...

Vores idé til reaktionsstedet validering af MOF-baserede katalysator giver pålidelige data om, hvorvidt en reaktion finder sted på den indre eller ydre overflade af MOFs. Disse metoder kan bruges til at evaluere reaktionssteder, hvilket kan være afgørende for udformningen af MOF-baseret katalysator. Forskningsundersøgelser af udvikling af MOF-baseret katalysator kan bruge disse metoder til at opnå et objektivt perspektiv for katalysator karakterisering.Visuel demonstration af disse metoder er afgørende, da teknikkerne er vanskelige at gennemgå tekstinstruktion alene. Demonstration af proceduren vil være Jeehwan Han, en grad studerende fra mit forskerhold. For lille størrelse KUMOF-1 syntese, opløse 0.2 milligram kobber (II)nitrat, 0.24 milligram dicarboxylsyre ligand i fire milliliter DEF i methanol.Cap reaktionscellen med en PTFE cap og placere cellen i en mikrobølgereaktor på 65 grader Celsius, 100 pounds per kvadrattomme og 50 Watt i 20 minutter. I slutningen af reaktionen piskeris forsigtigt med en lille spatel til at flyde de opnåede blå kubiske krystaller og dekantere krystallerne på filterpapir. Krystallerne vaskes tre gange med tre milliliter varm DEF pr. vask efterfulgt af tre milliliter vandfri DCM pr. vask, før krystallerne overføres til frisk, vandfri DCM til opbevaring.For medium størrelse KUMOF-1 syntese, opløses 7,2 milligram kobbernitrat i 1,5 milliliter methanol og ni milligram dicarboxylsyrelignd i 1,5 milliliter DEF. Kombiner de to opløsninger i et 4 milliliternit og dæk hætteglasset med PTFE tape. Punkter båndet med en nål og læg hætteglasset på 4 milliliter i et 20 milliliterhætteglas.Tilsæt en milliliter DMA i rummet mellem de små og store hætteglas. Cap det store hætteglas stramt for en 24 timers inkubation i en 65 grader Celsius ovn. Næste dag piskeris formel liter hætteglas opløsning forsigtigt med en lille spatel til at flyde den resulterende blå kubiske krystaller og dekantere krystaller på et stykke filterpapir.Tre krystaller vaskes tre gange med tre milliliter frisk varm DEF og methanol som påvist, inden krystallerne opbevares i tre milliliter frisk DCM. Til fremstilling af zink/KUMOF-1 krystal tilsættes 680 mikroliter dimethylink til 180 mg suspension af KUMOF-1 i to milliliter DCM ved minus 78 grader Celsius. Ryst blandingen ved denne temperatur ved 180 omdrejninger i minuttet i tre timer.Ved afslutningen af inkubationen dekantere supernatant og vask det resulterende produkt med tre milliliter kold DCM flere gange for fuldstændig fjernelse af ureagerede dimethyl zink. Og følg KUMOF-1 krystal forberedelse protokol som vist at opnå små, mellemstore og store størrelse zink / KUMOF-1 krystaller. At syntetisere titanium/KUMOF-1 krystaller tilføje 59 mikroliter titanium isopropoxid til en 24 milligram suspension af KUMOF-1 i to milliliter DCM.Ryst blandingen i fem timer ved 180 rotationer i minuttet ved stuetemperatur. Ved inkubationens afslutning, der dekanteres supernatanten, vaskes det resulterende produkt med tre milliliter kold DCM flere gange for fuldstændig fjernelse af eventuel resterende titaniumisopropoxid. Og følg KUMOF-1 krystal forberedelse protokol som vist at opnå små, mellemstore og store størrelse titanium / KUMOF-1 krystaller.For en heterogen støkiometrisk carbonyl-ene reaktion ved zink/KUMOF-1, tilsæt substratopløsningen i 100 mikroliter AF DCM til en 102 milligram suspension af zink/KUMOF-1 i to milliliter DCM ved minus 78 grader Celsius. Reaktionsblandingen skal anvendes i et kryogent kølebad i tre en halv time med omrystning. Ved inkubationens afslutning slukkes reaktionen med tre milliliter af en vandig 6 Normal saltsyreopløsning og den resulterende blanding filtreres gennem en diatomaceous silicapude.For heterogen katalytisk carbonyl-ene reaktion ved titanium/KUMOF-1, tilsæt substrat opløsning i 100 mikroliter af DCM til en 12 milligram suspension af titanium/KUMOF-1, i to milliliter DCM ved nul grad Celsius. Opløsningen rystes i 36 timer ved denne temperatur ved 180 rotationer i minuttet. Ved slutningen af inkubationen opsamler supernatanten og vaskes de resulterende krystaller tre gange med tre milliliter frisk DCM pr. vask.Den enantioselective carbonyl-ene reaktion ved hjælp af zink reagens er støkiometrisk på grund af forskellen i de bindende tilhørsforhold af alkoxy carbonyl grupper til metal. Resultaterne af substratets heterogene enantioselective carbonyl-ene-reaktion ved zink/KUMOF-1 viste, at det mindste substrat kunne spredes inde i krystallen og omdanne det til produktet i et højtydende bevis for, at alle de organiske rammer for metal var tilgængelige. Udbyttet og den enantiomeriske overskydende faldt som substrat størrelse steg tyder på, at de større substrater ikke kunne få adgang til reaktionssteder inde i metal organiske rammer krystal.Det største underlag blev ikke påvirket af reaktionen i dette system, muligvis fordi reaktionskanalen blev blokeret af de tilsvarende reaktionsprodukter. Hvis substratets størrelse er for stor, foretager overfladereaktionsstedet den første kontakt og blokerer direkte indgangen til kanalen, hvilket gør det umuligt for andre substrater at trænge ind. Når substratets størrelse er tilstrækkelig lille i forhold til tomrummets størrelse, kan yderligere substrater trænge ind i krystallen.I modsætning til det zinkmediererede system giver titaniumskatalyseret system flere oplysninger om de hændelser, der forekommer på katalytiske reaktionssteder uden forskelsbehandling med substratstørrelse. Faktisk forekommer de fleste reaktioner på eller under overfladen, og produkterne blev straks fjernet til opløsningen. Omhyggeligt efter trinene i carbonyl-ene reaktionsprocedurer som påvist, er det vigtigt for at opnå pålidelige eksperimentelle resultater.To-foton mikroskopi målinger vil give yderligere data for den faktiske reaktion site af forskellige former for MOF-baserede katalysator. Som en verifikationsprocedure for reaktionsstedet for MOF-katalysatoren er nødvendig. Vores metode kan bruges som et middel til dobbeltkontrol af resultaterne.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Development of Heterogeneous Enantioselective Catalysts using Chiral Metal-Organic Frameworks (MOFs)

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Udarbejdelse af Hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition af perfluoralkaner til fjernelse af ammoniak

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Syntese og karakterisering af funktionaliserede Metal-organisk Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Synthesis of a Water-soluble Metal&#8211;Organic Complex Array

Syntese af en Vandopløseligt Metal-Organic Complex Array

We demonstrate a method for the synthesis of a water-soluble multimetallic peptidic array containing a predetermined sequence of metal centers such as ...

Surface Functionalization of Metal-Organic Frameworks for Improved Moisture Resistance

Overflade Functionalization af Metal-økologiske rammer for forbedret fugt modstand

Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of porous inorganic materials with promising properties in gas storage and separation, catalysis and sensing. ...

Electrophoretic Crystallization of Ultrathin High-performance Metal-organic Framework Membranes

Elektroforetisk krystallisering af ultratynde højtydende Metal-økologiske rammer membraner

We report the synthesis of thin, highly intergrown, polycrystalline metal-organic framework (MOF) membranes on a wide range of unmodified porous and ...

Synthesis of Single-Crystalline Core-Shell Metal-Organic Frameworks

Syntese af enkeltkrystallinske kerne-shell metal-organiske rammer

Because of their designability and unprecedented synergistic effects, core-shell metal-organic frameworks (MOFs) have been actively examined recently. ...

A Technical Guide for Performing Spectroscopic Measurements on Metal-Organic Frameworks

En teknisk vejledning til udførelse af spektroskopiske målinger på metal-organiske rammer

Metal-organic frameworks (MOFs) offer a unique platform to understand light-driven processes in solid-state materials, given their high structural ...

Syntese af lavvalente MOF'er fra multitopic phosphin linkers

Experimental Approaches for the Synthesis of Low-Valent Metal-Organic Frameworks from Multitopic Phosphine Linkers

Forfatter Spotlight: Eksperimentelle tilgange til syntese af lavvalente metalorganiske rammer fra multitopic phosphin linkers  

Eksperimentelle tilgange til syntese af lavvalente metal-organiske rammer fra multitopic phosphin linkers

Metal-organic frameworks (MOFs) are the subject of intense research focus due to their potential applications in gas storage and separation, biomedicine, ...