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

Dit werk werd gesteund door een National Research Foundation van Korea (NRF) basis wetenschappelijk onderzoeksprogramma NRF-2019R1A2C4070584 en het Science Research Center NRF-2016R1A5A1009405 gefinancierd door de Korea Government (MSIP). S. Kim werd gesteund door NRF Global Ph.D. Fellowship (NRF-2018H1A2A1062013).

1. bereiding van (S)-kumof-1 kristallen in drie maten
Opmerking: elke stap volgt de experimentele sectie en aanvullende informatie van eerdere rapporten2,24,27. Drie verschillende maten van (s)-kumof-1 werden voorbereid: groot (s)-kumof-1-(L), medium (s)-kumof-1-(M), en kleine (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>

Na de synthese van (S)-kumof-1lijken kristallen in sommige flacons poederachtig te zijn en zijn ze niet geschikt voor gebruik in katalyse. Daarom moeten de juiste kristallen van (S)-kumof-1 worden geselecteerd. De opbrengst van (S)-kumof-1 wordt berekend met behulp van alleen die flesjes waarin het met succes werd gesynthetiseerd. Wanneer teruggetrokken uit het oplosmiddel, (S)-kumof-1 ontmantelt. Daarom moeten de kris...

Mof's worden beschouwd als een nuttige heterogene katalysator voor chemische reacties. Er zijn veel verschillende gemelde toepassingen van mof's voor enantioselectieve katalyse1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. Toch moet nog worden nagegaan of de reacties plaatsvinden op het binnen-of buitenoppervlak van de Mof's. Recente studies hebben vragen opgeworpen over het gebruik van het beschikbare oppervlak en verminderde diffusie20,21,22,23. Een opvallend probleem is dat de chirale omgeving varieert met de locatie van elke holte in het MOF-kristal. Deze heterogeniteit van de chirale omgeving impliceert dat de stereoselectiviteit van het reactieproduct afhangt van de reactie plaats24. Dus, het ontwerpen van een efficiënte enantioselectieve katalysator vereist identificatie van de locatie waar de reactie zou plaatsvinden. Om dit te doen, is het noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de reactie gebeurt alleen op het binnenste oppervlak of alleen op het buitenoppervlak van de MOF, terwijl het verlaten van het interieur intact. De poreuze structuur van Mof's en hun grote oppervlakte met chirale omgeving actieve locaties kunnen worden benut voor enantioselectieve katalyse. Om deze reden zijn Mof's uitstekende vervangingen van solide ondersteunde heterogene katalysatoren25. Het gebruik van Mof's als heterogene katalysatoren moet worden heroverwogen als de reactie er niet in voorkomt. De locatie van de reactie plaats is belangrijk, evenals de grootte van de holte. In poreuze materialen bepaalt de grootte van de holte het substraat op basis van zijn grootte. Er zijn enkele meldingen van op MOF gebaseerde katalysatoren die uitkijken op de holte grootte issue25. Veel katalysatoren op basis van de MOF introduceren omvangrijke katalytische soorten (bijv. ti (O-iPR)4) op de oorspronkelijke kader structuur3,8,13. Er is een verandering in de grootte van de holte wanneer volumineuze katalytische soorten worden aangenomen in de oorspronkelijke kader structuur. Door de omvangrijke katalytische soorten is het onmogelijk om de ondergrond volledig in de Mof's te verspreiden. Daarom moet voor deze gevallen worden overwogen om de grootte van de ondergrond te discrimineren door de holte grootte van de Mof's. De katalytische reacties van Mof's maken het vaak moeilijk om bewijs van reacties die in de MOF-holte plaatsvinden te ondersteunen. Sommige studies hebben aangetoond dat substraten groter dan de MOF-Holten worden omgezet in de verwachte producten met gemak, die lijkt tegenstrijdig8,13. Deze resultaten kunnen worden geïnterpreteerd als een contact tussen de functionele groep van het substraat en de katalytische plaats die de katalytische reactie initieert. In dit geval is het niet nodig om het substraat in de Mof's te verspreiden; de reactie vindt plaats op het oppervlak van de MOF-kristallen26 en de holte grootte is niet direct betrokken bij de discriminatie van het substraat op basis van de grootte.
Om de reactie locaties van Mof's te identificeren, werd een bekende Lewis-zuur bevorderde carbonyl-ene-reactie geselecteerd2. Met behulp van 3-methylgeranial en zijn congeneren als substraten, werden vier soorten enantioselectieve carbonyl-een-Reacties (Figuur 1) bestudeerd27. De reacties, die eerder zijn gemeld, werden ingedeeld in twee klassen: een stoichiometrische reactie met behulp van een Zn-reagens en katalytische reacties met behulp van een TI-reagens27. De reactie van het kleinste substraat vereist een stoichiometrische hoeveelheid Zn/kumof-1 (kumof = Korea University metaal-organisch kader); Er is gemeld dat deze reactie plaatsvindt binnen het kristal27. In deze methode werden twee soorten Mof's gebruikt, Zn/kumof-1 voor de stoichiometrische reactie en Ti/kumof-1 voor de katalytische reactie. Vanwege de verschillende reactiemechanismen van deze twee soorten mof's is een vergelijking tussen de reactiesnelheid versus de substraat grootte mogelijk2,28,29. Het effect van deeltjesgrootte op de carbonyl-een-reactie met Zn/Kumof-127 toonde aan dat, zoals te zien is in het vorige rapport, de chirale omgeving van het buitenste oppervlak anders was dan de binnenzijde van het MOF-kristal24. Dit artikel toont een methode die de reactie locaties bepaalt door het vergelijken van de reacties van drie soorten substraten met twee klassen van katalysatoren en het effect van deeltjesgrootte zoals gerapporteerd in het vorige papier27.

<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)

Substraat grootte discriminatie door de poriegrootte en homogeniteit van de chirale omgeving op de reactie locaties zijn belangrijke kwesties bij de validatie van de reactie locatie in metaal-organische Framework (MOF)-gebaseerde katalysatoren in een enantioselectieve katalytische reactie Systeem. Daarom is een methode voor het valideren van de reactie locatie van op MOF gebaseerde katalysatoren nodig om dit probleem te onderzoeken. Substraat grootte discriminatie door poriegrootte werd bereikt door het vergelijken van de substraat grootte versus de reactiesnelheid in twee verschillende soorten carbonyl-ene reacties met twee soorten Mof's. De MOF-katalysatoren werden gebruikt om de prestaties van de twee reactie typen (Zn-gemedieerde stoichiometrische en Ti-gekatalyseerde carbonyl-een reacties) te vergelijken in twee verschillende media. Met behulp van de voorgestelde methode, werd waargenomen dat de gehele MOF kristal deelgenomen aan de reactie, en de binnenkant van het kristal porie speelde een belangrijke rol in het uitoefenen van chirale controle wanneer de reactie was stoichiometric. De homogeniteit van de chirale omgeving van MOF-katalysatoren werd vastgesteld aan de hand van de maatregel methode voor een deeltje dat wordt gebruikt in het door Zn gemedieerde stoichiometrische reactiesysteem. Uit het voorgestelde protocol voor de katalytische reactie bleek dat de reactie voornamelijk plaatsvond op het katalysator oppervlak, ongeacht de grootte van de ondergrond, die de eigenlijke reactie locaties in op de MOF gebaseerde heterogene katalysatoren onthult. Deze methode voor reactie site validatie van MOF-katalysatoren suggereert verschillende overwegingen voor het ontwikkelen van heterogene enantioselectieve MOF-katalysatoren.

De enantioselectieve carbonyl-een-reactie met behulp van het Zn-reagens is stoichiometrisch vanwege het verschil in de bindende verwantschap van de Alkoxy-en carbonylgroepen aan het metaal (Figuur 2). Om deze reden werden de substraten omgezet in de producten op de reactie plaats en bleven daar. De gewenste producten werden verkregen door het demonteren van de kristallen, zoals beschreven in punt 4 van het protocol. De resultaten van de heterogene enantioselectieve carbonyl-ene reactie van s...

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

Hier presenteren we een protocol voor de validatie van actieve locaties van metaal-organische katalysatoren door het vergelijken van stoichiometrische en katalytische carbonyl-een reacties om erachter te komen of een reactie plaatsvindt op het binnen-of buitenoppervlak van metaal-organische kaders.

Ontwikkeling van heterogene enantioselectieve katalysatoren met behulp van chirale metaal-organische kaders (Mof's)

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

Ons idee voor de reactiesite validatie van MOF-gebaseerde katalysator geeft betrouwbare gegevens over de vraag of een reactie plaatsvindt op het binnenste of buitenste oppervlak van MOFs. Deze methoden kunnen worden gebruikt om reactiesites te evalueren, wat cruciaal kan zijn voor het ontwerp van MOF-gebaseerde katalysator. Onderzoeken naar de ontwikkeling van MOF-gebaseerde katalysator kunnen deze methoden gebruiken om een objectief perspectief voor katalysatorkarakterisering te bereiken.Visuele demonstratie van deze methoden is essentieel omdat de technieken moeilijk alleen door tekstinstructie kunnen worden uitgevoerd. Het aantonen van de procedure zal Jeehwan Han zijn, een student van mijn onderzoeksteam. Los voor kleine KUMOF-1-synthese 0,2 milligram koper(II)nitraat op, 0,24 milligram dicarboxylzuurligand in vier milliliter DEF in methanol.Cap de reactiecel met een PTFE dop en plaats de cel in een magnetron reactor op 65 graden Celsius, 100 pond per vierkante inch en 50 Watt voor 20 minuten. Klop aan het einde van de reactie voorzichtig met een kleine spatel om de verkregen blauwe kubieke kristallen te laten zweven en de kristallen op filterpapier te decanteren. En was de kristallen drie keer met drie milliliter hete DEF per was, gevolgd door drie wasbeurten met drie milliliter watervrije DCM per wasbeurt voordat u de kristallen in verse watervrije DCM voor opslag.Los voor middelgrote KUMOF-1-synthese 7,2 milligram kopernitraat op in 1,5 milliliter methanol en negen milligram dicarboxylzuurligand in 1,5 milliliter DEF. Combineer de twee oplossingen in een vier milliliter flesje en bedek het flesje met PTFE-tape. Prik de tape met een naald en plaats de vier milliliter flesje in een flacon van 20 milliliter.Voeg een milliliter DMA toe in de ruimte tussen de kleine en grote flesjes. Dok de grote flacon stevig vast voor een 24-uurs incubatie in een 65 graden Celsius oven. Klop de volgende dag de formule liter flaconoplossing voorzichtig met een kleine spatel om de resulterende blauwe kubieke kristallen te laten zweven en de kristallen op een stuk filterpapier te decanteren.Was drie kristallen drie keer met drie milliliter verse hete DEF en methanol zoals aangetoond voordat de kristallen worden opgeslagen in drie milliliter verse DCM. Voeg voor zink/KUMOF-1 kristalpreparaat 680 microliter dimethylzink aan 180 milligram suspensie van KUMOF-1 toe in twee milliliter DCM bij min 78 graden Celsius. Schud het mengsel bij deze temperatuur bij 180 rotaties per minuut gedurende drie uur.Aan het einde van de incubatie decanteert het supernatant en was het resulterende product met drie milliliter koude DCM meerdere malen voor de volledige verwijdering van ongereacteerde dimethyl zink. En volg het KUMOF-1 kristalpreparaat zoals aangetoond om kleine, middelgrote en grote zink/KUMOF-1 kristallen te verkrijgen. Voor het synthetiseren van titanium/KUMOF-1 kristallen voeg 59 microliter titanium isopropoxide aan een 24 milligram suspensie van KUMOF-1 in twee milliliter DCM.Schud het mengsel vijf uur bij 180 rotaties per minuut bij kamertemperatuur. Aan het einde van de incubatie, decanteer het supernatant, was het resulterende product met drie milliliter koude DCM meerdere malen voor de volledige verwijdering van eventuele resterende titanium isopropoxide. En volg het KUMOF-1 kristalvoorbereidingsprotocol zoals aangetoond om kleine, middelgrote en grote titanium/KUMOF-1 kristallen te verkrijgen.Voor een heterogene stoichiometrische carbonyl-ene reactie door zink/KUMOF-1, voeg de substraatoplossing in 100 microliter van DCM toe aan een 102 milligram suspensie van zink/KUMOF-1 in twee milliliter DCM bij min 78 graden Celsius. Plaats het reactiemengsel drie en een half uur met schudden in een cryogene koelbad. Aan het einde van de incubatie, blus de reactie met drie milliliter van een waterige 6 Normaal zoutzuuroplossing en filter het resulterende mengsel door een diatomeeënsiliciumpad.Voor heterogene katalytische carbonyl-ene reactie door titanium/KUMOF-1, voeg de substraatoplossing in 100 microliter van DCM toe aan een 12 milligram suspensie van titanium/KUMOF-1, in twee milliliter DCM bij nul graden Celsius. Schud de oplossing 36 uur bij deze temperatuur bij 180 rotaties per minuut. Verzamel aan het einde van de incubatie de supernatant en was de resulterende kristallen drie keer met drie milliliter verse DCM per wasbeurt.De enantioslectieve carbonyl-ene reactie met behulp van het zinkreagens is stoichiometrisch vanwege het verschil in de bindende affiniteiten van de alkoxy carbonylgroepen op het metaal. Resultaten van de heterogene enantioselectieve carbonyl-ene reactie van substraten door zink/KUMOF-1 toonden aan dat het kleinste substraat zich in het kristal kon verspreiden en kon omzetten in het product in een hoogrenderende bewijs dat alle reactieplaatsen van de organische metalen kaders beschikbaar waren. De opbrengst en het enantiomereeoverschot daalden naarmate de substraatgrootte toenam, wat erop wijst dat de grotere substraten geen toegang hadden tot de reactieplaatsen in het organische raamwerk.Het grootste substraat onderging de reactie in dit systeem niet misschien omdat het reactiekanaal door de overeenkomstige reactieproducten werd geblokkeerd. Als de grootte van het substraat te groot is, maakt de oppervlaktereactieplaats het eerste contact en blokkeert direct de ingang van het kanaal, waardoor het voor andere substraten onmogelijk is om door te dringen. Wanneer de grootte van het substraat voldoende klein is in vergelijking met de grootte van de leegte, kunnen extra substraten het kristal binnendringen.In tegenstelling tot het zinkgemiddelde systeem, biedt het titanium gekatalyseerde systeem meer informatie over de gebeurtenissen die zich voordoen op de katalytische reactieplaatsen zonder discriminatie door substraatgrootte. Inderdaad, de meeste reacties optreden op of onder het oppervlak en de producten werden onmiddellijk verwijderd naar de oplossing. Zorgvuldig na de stappen van carbonyl-ene reactie procedures zoals aangetoond, het is belangrijk voor het verkrijgen van betrouwbare experimentele resultaten.Twee-foton microscopie metingen zullen aanvullende gegevens voor de werkelijke reactie site van verschillende soorten MOF-gebaseerde katalysator. Aangezien een verificatieprocedure voor de reactieplaats van de MOF-katalysator noodzakelijk is. Onze methode kan worden gebruikt als een middel voor het dubbele controleren van de resultaten.

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

Voorbereiding van hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition van perfluoralkanen voor de verwijdering van 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

Synthese en karakterisering van gefunctionaliseerde metaal-organische roosters

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

Synthese van een water-oplosbaar metaal-organisch 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

Oppervlakte Functionalization van metaal-organische kaders voor verbeterde vochtbestendigheid

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

Elektroforetische kristallisatie van ultradunne High-performance metaal-organische kader membranen

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

Synthese van enkelkristallijne kern-schil metaal-organische raamwerken

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

Een technische gids voor het uitvoeren van spectroscopische metingen aan metaal-organische raamwerken

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

Synthese van laag-valente MOF's uit multitopische fosfinelinkers

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

Auteur in de schijnwerpers: Experimentele benaderingen voor de synthese van laagvalente metaal-organische raamwerken uit multitopische fosfinelinkers  

Experimentele benaderingen voor de synthese van laagwaardige metaal-organische raamwerken uit multitopische fosfine-linkers

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