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 arbeidet ble støttet av en National Research Foundation of Korea (NRF) Basic Science Research program NRF-2019R1A2C4070584 og Science Research Center NRF-2016R1A5A1009405 finansiert av Korea-regjeringen (MSIP). S. Kim ble støttet av NRF global Ph.D. Fellowship (NRF-2018H1A2A1062013).

1. utarbeidelse av (S)-KUMOF-1 krystaller i tre størrelser
Merk: hvert trinn følger den eksperimentelle delen og utfyllende informasjon om tidligere rapporter2,24,27. Tre forskjellige størrelser av (s)-KUMOF-1 er utarbeidet: Large (s)-KUMOF-1-(L), medium (s)-KUMOF-1-(M) og små (s)-KUMOF-1...

<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>

Etter syntesen av (S)-KUMOF-1, krystaller i noen hetteglass synes å være pulveraktig og er ikke egnet for bruk i katalyse. Derfor riktig krystaller av (S)-KUMOF-1 må velges. Utbyttet av (S)-KUMOF-1 beregnes ved hjelp av bare de hetteglassene der det ble syntetisert. Når trukket tilbake fra løsemiddel, (S)-KUMOF-1 demonterer. Derfor bør krystallene alltid holdes våt. Av denne grunn, veiing av intakt (S)-...

MOFs betraktes som en nyttig heterogen katalysator for kjemiske reaksjoner. Det er mange forskjellige rapporterte anvendelser av MOFs for enantioselective katalyse1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. Likevel, det har ennå ikke bestemt om reaksjonene finner sted på den indre eller ytre overflaten av MOFs. Nyere studier har reist spørsmål om utnyttelse av den tilgjengelige overflaten og redusert diffusjon20,21,22,23. Et mer slående problem er at det chiral miljøet varierer med plasseringen av hvert hulrom i MOF-krystallen. Denne heterogenitet av chiral miljø innebærer at stereoselectivity av reaksjons produktet avhenger av reaksjons stedet24. Således, designe en effektiv enantioselective katalysator krever identifisering av stedet der reaksjonen ville finne sted. For å gjøre dette, er det nødvendig å sikre at reaksjonen oppstår enten bare på den indre overflate eller bare på den ytre overflaten av MOF mens du forlater interiøret intakt. Den porøse strukturen av MOFs og deres store overflateareal som inneholder chiral miljø aktive områder kan utnyttes for enantioselective katalyse. Av denne grunn, MOFs er utmerket erstatninger av solid-støttede heterogene katalysatorer25. Bruk av MOFs som heterogene katalysatorer må vurderes på igjen dersom reaksjonen ikke forekommer inne i dem. Plasseringen av reaksjonen området er viktig, så vel som størrelsen på hulrommet. I porøse materialer bestemmer størrelsen på hulrommet underlaget basert på størrelsen. Det er noen rapporter om MOF-baserte katalysatorer som overser hulrom størrelsen problemet25. Mange MOF-baserte katalysatorer introduserer store katalysatorer (for eksempel ti (O-iPR)4) til den opprinnelige rammestrukturen3,8,13. Det er en endring i hulrommet størrelse når klumpete katalysatorer er vedtatt i den opprinnelige rammestrukturen. Den reduserte hulrom størrelsen forårsaket av de store katalysatorer gjør det umulig for underlaget å fullt diffus inn i MOFs. Således, diskriminering av substrat størrelse av hulrom størrelsen på MOFs må vurderes for disse tilfellene. Katalysatoren fra MOFs gjør det ofte vanskelig å støtte bevis på reaksjoner som finner sted inne i MOF-hulen. Noen studier har vist at underlag større enn MOF hulrom er konvertert til den forventede produkter med letthet, som synes motstridende8,13. Disse resultatene kan tolkes som en kontakt mellom den funksjonelle gruppen av underlaget og katalysatoren som initierer katalysatoren. I dette tilfellet er det ikke behov for underlaget å spre inn i MOFs; reaksjonen oppstår på overflaten av MOF-krystaller26 og hulrommet størrelsen er ikke direkte involvert i diskriminering av underlaget basert på størrelsen.
For å identifisere reaksjonen steder av MOFs, en kjent Lewis-acid fremmet karbonyl-ene reaksjonen ble valgt2. Ved å bruke 3-methylgeranial og dets kongenere som underlag, ble det undersøkt fire typer enantioselective karbonyl-ene-reaksjoner (figur 1)27. Reaksjonene, som tidligere har blitt rapportert, ble klassifisert i to klasser: en støkiometriske reaksjon ved hjelp av en Zn reagens og katalysator ved hjelp av en ti reagens27. Reaksjonen av det minste underlaget krever en støkiometriske mengde Zn/KUMOF-1 (KUMOF = Korea University metal-Organic Framework); Det har blitt rapportert at denne reaksjonen finner sted inne i krystall27. To typer MOFs ble brukt i denne metoden, Zn/KUMOF-1 for støkiometriske reaksjonen og ti/KUMOF-1 for katalysatoren. På grunn av de forskjellige reaksjons mekanismene til disse to typene MOFs, er en sammenlikning mellom reaksjons raten versus substrat størrelse mulig2,28,29. Effekten av partikkelstørrelsen på den karbonyl-ene reaksjonen med Zn/KUMOF-127 viste at, som sett i forrige rapport, var det chiral miljøet i den ytre overflaten forskjellig fra innsiden av MOF-krystall24. Denne artikkelen demonstrerer en metode som bestemmer reaksjonen nettsteder ved å sammenligne reaksjonene til tre typer underlag med to klasser av katalysatorer og effekten av partikkelstørrelse som rapportert i forrige 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 diskriminering av pore størrelse og homogenitet av chiral miljøet på reaksjons steder er viktige spørsmål i validering av reaksjons stedet i metall-organiske rammeverk (MOF)-baserte katalysatorer i en enantioselective katalysator System. Derfor er en metode for å validere reaksjons stedet til MOF-baserte katalysatorer nødvendig for å undersøke dette problemet. Substrat størrelse diskriminering av pore størrelse ble oppnådd ved å sammenligne underlaget størrelse versus reaksjonshastigheten i to forskjellige typer karbonyl-ene reaksjoner med to typer MOFs. Den MOF-katalysatorer ble brukt til å sammenligne ytelsen til de to reaksjons typer (Zn-mediert støkiometriske og ti-katalysert karbonyl-ene reaksjoner) i to forskjellige medier. Ved hjelp av den foreslåtte metoden ble det observert at hele MOF-krystallen deltok i reaksjonen, og det indre av krystall pore spilte en viktig rolle i å øve chiral kontroll når reaksjonen ble støkiometriske. Homogenitet av det chiral miljøet til MOF-katalysatorer ble etablert av størrelses kontroll metoden for en partikkel som brukes i Zn-mediert støkiometriske reaksjons system. Protokollen som ble foreslått for katalysatoren viste at reaksjonen i hovedsak oppsto på katalysatoren overflaten uavhengig av substrat størrelsen, som avslører de faktiske reaksjons stedene i MOF-baserte heterogene katalysatorer. Denne metoden for validering av MOF-områder for en reaksjon antyder ulike hensyn for utvikling av heterogene enantioselective MOF-katalysatorer.

Den enantioselective karbonyl-ene reaksjonen ved hjelp av Zn-reagens er støkiometriske på grunn av forskjellen i bindings slektskap av alkoksy og karbonyl gruppene til metallet (figur 2). Av denne grunn ble underlaget omgjort til produktene på reaksjons stedet og forble der. De ønskede produktene ble innhentet ved å demontere krystallene, som beskrevet i punkt 4 i protokollen. Resultatene av den heterogene enantioselective karbonyl-ene reaksjonen av underlag av Zn/(S)-K...

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 presenterer vi en protokoll for aktivt områdevalidering av metall-organiske rammeverk katalysatorer ved å sammenligne støkiometriske og katalysatorer karbonyl-ene reaksjoner for å finne ut om en reaksjon finner sted på den indre eller ytre overflate av metall-organiske rammer.

Utvikling av heterogene Enantioselective katalysatorer bruker chiral metal-organiske rammeverk (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 ...

Vår idé for validering av MOF-basert katalysator gir pålitelige data om hvorvidt en reaksjon finner sted på den indre eller ytre overflaten av MOFs. Disse metodene kan brukes til å evaluere reaksjonssteder, noe som kan være avgjørende i utformingen av MOF-basert katalysator. Forskningsstudier av utvikling av MOF-basert katalysator kan bruke disse metodene for å oppnå et objektivt perspektiv for katalysatorkarakterisering.Visuell demonstrasjon av disse metodene er avgjørende da teknikkene er vanskelige å kjøre gjennom tekstinstruksjon alene. Å demonstrere prosedyren vil være Jeehwan Han, en gradstudent fra forskningsteamet mitt. For liten størrelse KUMOF-1 syntese, oppløse 0,2 milligram kobber (II) nitrat, 0,24 milligram dikarboksylsyre ligand i fire milliliter DEF i metanol.Cap reaksjonscellen med en PTFE cap og plasser cellen i en mikrobølgeovn reaktor på 65 grader Celsius, 100 pounds per kvadrattomme og 50 watt i 20 minutter. På slutten av reaksjonen visp forsiktig med en liten slikkepott for å flyte de oppnådde blå kubikkkrys krystallene og dekantere krystallene på filterpapir. Og vask krystallene tre ganger med tre milliliter varm DEF per vask etterfulgt av tre vasker med tre milliliter vannfri DCM per vask før du overfører krystallene til frisk vannfri DCM for lagring.For middels størrelse KUMOF-1 syntese, oppløse 7,2 milligram kobbernitrat i 1,5 milliliter metanol og ni milligram dikarboksylsyre ligand i 1,5 milliliter DEF. Kombiner de to løsningene i en fire milliliter hetteglass og dekke hetteglasset med PTFE tape. Punkter båndet med en nål og legg det fire milliliter hetteglasset i et 20 milliliter hetteglass.Tilsett en milliliter DMA i mellomrommet mellom små og store hetteglass. Cap det store hetteglasset tett for en 24 timers inkubasjon i en 65 graders Celsius ovn. Neste dag visp formel liter hetteglassoppløsning forsiktig med en liten slikkepott for å flyte de resulterende blå kubikkkrys krystallene og dekantere krystallene på et stykke filterpapir.Vask tre krystaller tre ganger med tre milliliter frisk varm DEF og metanol som demonstrert før du lagrer krystallene i tre milliliter frisk DCM. For sink /KUMOF-1 krystallforberedelse, tilsett 680 mikroliter dimetylsink til 180 milligram suspensjon av KUMOF-1 i to milliliter DCM ved minus 78 grader Celsius. Rist blandingen ved denne temperaturen ved 180 rotasjoner per minutt i tre timer.På slutten av inkubasjonen dekanterer det overnaturlige og vasker det resulterende produktet med tre milliliter kald DCM flere ganger for fullstendig fjerning av uaktert dimetylsink. Og følg KUMOF-1 krystallforberedelsesprotokollen som demonstrert for å oppnå små, mellomstore og store sink /KUMOF-1-krystaller. For å syntetisere titan/KUMOF-1-krystaller tilsett 59 mikroliter titanisopropoksid til en 24 milligram suspensjon av KUMOF-1 i to milliliter DCM.Rist blandingen i fem timer ved 180 rotasjoner per minutt ved romtemperatur. På slutten av inkubasjonen, dekantere supernatant, vask det resulterende produktet med tre milliliter kald DCM flere ganger for fullstendig fjerning av eventuell gjenværende titan isopropoksid. Og følg KUMOF-1 krystallforberedelsesprotokollen som demonstrert for å oppnå små, mellomstore og store titan/KUMOF-1-krystaller.For en heterogen stoichiometrisk karbonyl-ene reaksjon av sink / KUMOF-1, tilsett substratløsningen i 100 mikroliter dcm til en 102 mg suspensjon av sink / KUMOF-1 i to milliliter DCM ved minus 78 grader Celsius. Plasser reaksjonsblandingen i et kryogent kjølebad i tre og en halv time med risting. På slutten av inkubasjonen slukker du reaksjonen med tre milliliter av en vandig 6 Normal saltsyreoppløsning og filtrerer den resulterende blandingen gjennom en diatomésliklik.For heterogen katalytisk karbonyld reaksjon av titan / KUMOF-1, tilsett substratløsningen i 100 mikroliter dcm til en 12 milligram suspensjon av titan / KUMOF-1, i to milliliter DCM ved null grad Celsius. Rist løsningen i 36 timer ved denne temperaturen ved 180 rotasjoner per minutt. På slutten av inkubasjonen samle supernatant og vaske de resulterende krystaller tre ganger med tre milliliter frisk DCM per vask.Den enantioselective karbonyl-ene reaksjonen ved hjelp av sinkreagensen er stoichiometrisk på grunn av forskjellen i de bindende affinitetene til alkoxy carbonylgruppene til metallet. Resultatene av den heterogene enantioselective karbonyl-ene reaksjonen av substrater av sink / KUMOF-1 viste at det minste substratet kunne spre seg inne i krystallen og konvertere til produktet i en høy avkastning som beviser at alle reaksjonsstedene til metall organiske rammer var tilgjengelige. Utbyttet og det enantiomeriske overskuddet ble redusert etter hvert som substratstørrelsen økte, noe som tyder på at de større underlagene ikke kunne få tilgang til reaksjonsstedene inne i metalloksiøsrammekrystallen.Største substrat gjennomgikk ikke reaksjonen i dette systemet muligens fordi reaksjonskanalen ble blokkert av de tilsvarende reaksjonsproduktene. Hvis størrelsen på underlaget er for stor, gjør overflatereaksjonsstedet den første kontakten og blokkerer direkte inngangen til kanalen, noe som gjør det umulig for andre underlag å trenge inn. Når størrelsen på underlaget er tilstrekkelig liten i forhold til størrelsen på tomrommet, kan flere underlag trenge inn i krystallen.I motsetning til sinkmediert system, titan katalysert systemet gir mer informasjon om hendelsene som oppstår på katalytiske reaksjonssteder uten diskriminering av substrat størrelse. Faktisk oppstår de fleste reaksjoner på eller under overflaten, og produktene ble umiddelbart fjernet til løsningen. Nøye følge trinnene i carbonyl-ene reaksjonsprosedyrer som demonstrert, er det viktig for å oppnå pålitelige eksperimentelle resultater.To-foton mikroskopi målinger vil gi ytterligere data for selve reaksjonsstedet for ulike typer MOF-basert katalysator. Som en verifiseringsprosedyre for reaksjonsstedet til MOF-katalysatoren er nødvendig. Vår metode kan brukes som et middel for dobbeltsjekking av resultatene.

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

Utarbeidelse av hydrofobe Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Nedfall av Perfluoroalkanes for fjerning av ammoniakk

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 av funksjon Metal-organisk Rammeverk

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 av en vann-løselig metall-organisk kompleks rekke

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

Overflate Functionalization av metall-organisk rammeverk for forbedret fukt motstand

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

Electrophoretic krystallisering av Ultrathin høyytelses Metal-organisk Framework 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 av enkeltkrystallinske kjerne-skall metallorganiske 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 veiledning for å utføre spektroskopiske målinger på metall-organiske rammer

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

Syntese av lavvalente MOF-er fra multitopic fosfinlinkere

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

Forfatter Spotlight: Eksperimentelle tilnærminger for syntese av lavvalente metallorganiske rammeverk fra multitopic fosfinlinkere  

Eksperimentelle tilnærminger for syntese av lavvalente metallorganiske rammer fra multitopiske fosfinlinkere

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