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

Detta arbete stöddes av en nationell forskningsstiftelse i Korea (NRF) Basic Science Research program NRF-2019R1A2C4070584 och Science Research Center NRF-2016R1A5A1009405 finansierat av Koreas regering (MSIP). S. Kim stöddes av NRF global Ph.D. Fellowship (NRF-2018H1A2A1062013).

1. beredning av (S)-kumof-1 kristaller i tre storlekar
Anmärkning: varje steg följer försöks sektionen och kompletterande information om tidigare rapporter2,24,27. Tre olika storlekar av (s)-kumof-1 var beredd: Large (s)-kumof-1-(L), medium (s)-kumof-1-(M), och Small (s)-kumof-1-(s) med p...

<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 av (S)-kumof-1, kristaller i vissa flaskor verkar vara pudrig och är inte lämpliga för användning i katalys. Därför måste ordentlig kristaller av (S)-kumof-1 väljas. Avkastningen av (S)-kumof-1 beräknas med hjälp av endast de flaskor där det framgångsrikt syntetiseras. När de tas ut ur lösningsmedlet, (S)-kumof-1 demonterar. Därför bör kristallerna alltid hållas våta. Av denna anlednin...

MOFs anses vara en användbar heterogena katalysator för kemiska reaktioner. Det finns många olika rapporterade användningar av MOFs för enantioselektiv katalys1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17 ,18,19. Fortfarande, det återstår att fastställa om reaktionerna äger rum på den inre eller yttre ytan av MOFs. Nyligen genomförda studier har väckt frågor om utnyttjandet av den tillgängliga ytan och reducerad diffusion20,21,22,23. En mer slående fråga är att den kirala miljön varierar med placeringen av varje hålighet i MOF-kristallen. Denna heterogenitet av kirala miljön innebär att stereoselektivitet reaktionsprodukten beror på reaktions stället24. Att utforma en effektiv enantioselektiv katalysator kräver således identifiering av den plats där reaktionen skulle äga rum. För att göra detta, är det nödvändigt att se till att reaktionen sker antingen endast på den inre ytan eller endast på utsidan av MOF samtidigt som interiören intakt. Den porösa strukturen av MOFs och deras stora yta som innehåller kirala miljön aktiva platser kan utnyttjas för enantioselektiv katalys. Av denna anledning, MOFs är utmärkta ersättare av solid-stödda heterogena katalysatorer25. Användningen av MOFs som heterogena katalysatorer måste omprövas om reaktionen inte uppträder inuti dem. Placeringen av reaktions platsen är viktigt, liksom storleken på kaviteten. I porösa material, storleken på kaviteten bestämmer underlaget baserat på dess storlek. Det finns några rapporter om MOF-baserade katalysatorer som har utsikt över kaviteten storlek problemet25. Många MOF-baserade katalysatorer införa skrymmande katalytiska arter (t. ex., ti (O-iPR)4) till den ursprungliga ramen struktur3,8,13. Det finns en förändring i hålighet storlek när skrymmande katalytiska arter antas i den ursprungliga ramstrukturen. Den reducerade hålighet storlek som orsakas av skrymmande katalytiska arter gör det omöjligt för underlaget att helt diffusa i MOFs. Således måste diskriminering av substrat storlek genom kaviteten storlek MOFs beaktas för dessa fall. De katalytiska reaktionerna av MOFs gör det ofta svårt att stödja tecken på reaktioner som äger rum inne i MOF-hålan. Vissa studier har visat att substrat större än de MOF-hålrum konverteras till de förväntade produkterna med lätthet, vilket verkar motsägelsefullt8,13. Dessa resultat kan tolkas som en kontakt mellan den funktionella gruppen av substratet och katalytisk plats initierar katalytisk reaktion. I detta fall finns det inget behov av underlaget att diffusa i MOFs; reaktionen sker på ytan av MOF kristaller26 och hålighet storleken är inte direkt inblandade i diskrimineringen av underlaget baserat på dess storlek.
För att identifiera reaktions platser av MOFs, en känd Lewis-Acid främjas carbonyl-ene reaktion valdes2. Med hjälp av 3-metylgeranial och dess kongener som substrat, studerades fyra typer av enantioselektiva karbonylreaktionsreaktioner (figur 1)27. Reaktionerna, som tidigare rapporterats, klassificerades i två klasser: en stökiometrisk reaktion med en Zn-reagens och katalytiska reaktioner med hjälp av en TI-reagens27. Reaktionen av det minsta substratet kräver ett stökiometriska belopp av Zn/kumof-1 (kumof = Korea universitetar belägger med metall-organiskt ram); Det har rapporterats att denna reaktion äger rum insidan av kristallen27. Två typer av MOFs användes i denna metod, Zn/kumof-1 för den stökiometriska reaktionen och Ti/kumof-1 för den katalytiska reaktionen. På grund av de distinkta Reaktionsmekanismerna hos dessa två typer av MOFs, är en jämförelse mellan reaktionshastigheten kontra substrat storleken möjlig2,28,29. Effekten av partikelstorlek på carbonyl-ene reaktion med Zn/Kumof-127 visade att, som framgår av den tidigare rapporten, den kirala miljön av den yttre ytan var annorlunda från insidan av MOF Crystal24. Denna artikel visar en metod som avgör reaktions platser genom att jämföra reaktionerna av tre typer av substrat med två klasser av katalysatorer och effekten av partikelstorlek som rapporterats i föregående papper27.

<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 storlek diskriminering av porstorlek och homogenitet av kirala miljön på reaktions platser är viktiga frågor i valideringen av reaktions stället i Metal-Organic Framework (MOF)-baserade katalysatorer i en enantioselektiv katalytisk reaktion System. Därför krävs en metod för validering av reaktions platsen för MOF-baserade katalysatorer för att undersöka problemet. Substrat storlek diskriminering av porstorlek uppnåddes genom att jämföra substrat storlek kontra reaktionshastigheten i två olika typer av carbonyl-ene reaktioner med två typer av MOFs. MOF-katalysatorer användes för att jämföra prestandan hos de två reaktions typerna (Zn-medierade stökiometriska och TI-katalyserade karbonylenenreaktioner) i två olika medier. Med den föreslagna metoden konstaterades det att hela MOF-kristallen deltog i reaktionen, och interiören i kristall pore spelade en viktig roll i att utöva kirala kontroll när reaktionen var stökiometrisk. Homogenitet hos den kirala miljön hos MOF-katalysatorer fastställdes genom storlekskontroll metoden för en partikel som användes i det Zn-medierade stökiometriska Reaktionssystemet. Det protokoll som föreslagits för katalytisk reaktion avslöjade att reaktionen huvudsakligen inträffade på katalysatorns yta oavsett substrat storlek, vilket avslöjar de faktiska reaktions platserna i MOF-baserade heterogena katalysatorer. Den här metoden för validering av reaktions platsen för MOF-katalysatorer tyder på olika överväganden för att utveckla heterogena enantioselektiva MOF-katalysatorer.

Den enantioselektiva Karbonylklorid-ene-reaktionen med hjälp av Zn-reagens är stökiometrisk på grund av skillnaden mellan alkoxigrupper-och karbonylgruppernas bindnings tillhörighet (figur 2). Av denna anledning omvandlades substrat till produkterna på reaktions platsen och förblev där. De önskade produkterna erhölls genom att demontera kristallerna, som beskrivs i avsnitt 4 i protokollet. Resultaten av den heterogena enantioselektiva carbonyl-ene reaktionen av substrat av Zn/(...

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

Här presenterar vi ett protokoll för Active site validering av metall-organiska ramverk katalysatorer genom att jämföra stökiometriska och katalytiska karbonyl-ene reaktioner för att ta reda på om en reaktion sker på den inre eller yttre ytan av metall-organiska ramverk.

Utveckling av heterogena Enantioselektiva katalysatorer som använder kirala metallorganiska ramverk (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 för reaktionsstället validering av MOF-baserade katalysator ger tillförlitliga uppgifter om huruvida en reaktion sker på inre eller yttre yta MOFs. Dessa metoder kan användas för att utvärdera reaktionsställen, vilket kan vara avgörande vid utformningen av MOF-baserad katalysator. Forskningsstudier av utveckla MOF-baserade katalysator kan använda dessa metoder för att uppnå ett objektivt perspektiv för katalysator karakterisering.Visuell demonstration av dessa metoder är viktigt eftersom teknikerna är svåra att köra igenom textinstruktion ensam. Demonstrera förfarandet kommer att Jeehwan Han, en grad student från min forskargrupp. För liten storlek KUMOF-1 syntes, lös 0,2 milligram koppar(II)nitrat, 0,24 milligram dicarboxylic syra ligand i fyra milliliter av DEF i metanol.Cap reaktionscellen med en PTFE mössa och placera cellen i en mikrovågsugn reaktor på 65 grader Celsius, 100 pounds per kvadrattum och 50 Watt i 20 minuter. I slutet av reaktionen, vispa försiktigt med en liten spatel för att flyta de erhållna blå kubiska kristallerna och dekantera kristallerna på filterpapper. Och tvätta kristallerna tre gånger med tre milliliter varm DEF per tvätt följt av tre tvättar med tre milliliter vattenfri DCM per tvätt innan du överför kristallerna till färska vattenfria DCM för lagring.För medelstora KUMOF-1 syntes, lös 7,2 milligram kopparnitrat i 1,5 milliliter metanol och nio milligram dikarboxylsyra ligand i 1,5 milliliter av DEF. Kombinera de två lösningarna i en fyra milliliter injektionsflaska och täck injektionsflaskan med PTFE tejp. Punktera tejpen med en nål och placera den fyra milliliter injektionsflaskan i en 20 milliliter injektionsflaska.Tillsätt en milliliter DMA i utrymmet mellan de små och stora injektionsflaska. Cap den stora injektionsflaskan tätt för en 24 timmars inkubation i en 65 grader Celsius ugn. Nästa dag, vispa formeln bokstavlig injektionsflaska försiktigt med en liten spatel för att flyta den resulterande blå kubiska kristaller och dekantera kristallerna på en bit filterpapper.Tvätta tre kristaller tre gånger med tre milliliter färsk het DEF och metanol som visas innan du förvarar kristallerna i tre milliliter av färsk DCM. För zink/KUMOF-1 kristallberedning, tillsätt 680 mikroliter av dimetylzink till 180 milligram suspension av KUMOF-1 i två milliliter dcm vid minus 78 grader Celsius. Skaka blandningen vid denna temperatur vid 180 rotationer per minut i tre timmar.I slutet av inkubationen dekantera supernatanten och tvätta den resulterande produkten med tre milliliter kall DCM flera gånger för fullständigt avlägsnande av eventuellt oreagerat dimetylcirink. Och följ KUMOF-1 crystal preparation protokollet som visats för att erhålla små, medelstora, och stora storlek zink / KUMOF-1 kristaller. För att syntetisera titan/KUMOF-1 kristaller lägga till 59 mikroliter av titan isopropoxid till en 24 milligram suspension av KUMOF-1 i två milliliter av DCM.Skaka blandningen i fem timmar vid 180 rotationer per minut vid rumstemperatur. Vid slutet av inkubationen, dekantera supernatanten, tvätta den resulterande produkten med tre milliliter kall DCM flera gånger för fullständigt avlägsnande av eventuell kvarvarande titanisopropoxid. Och följ KUMOF-1 crystal preparation protokollet som visats för att erhålla små, medelstora, och stora storlek titan / KUMOF-1 kristaller.För en heterogen stökiometrisk kolyl-ene reaktion genom zink/KUMOF-1, tillsätt substratlösningen i 100 mikroliter av DCM till en 102 milligram suspension av zink/KUMOF-1 i två milliliter dcm vid minus 78 grader Celsius. Placera reaktionsblandningen i ett kryogent kylbad i tre och en halv timme med skakningar. I slutet av inkubationen, släck reaktionen med tre milliliter av en vattenhaltig 6 Normal saltsyralösning och filtrera den resulterande blandningen genom en kiseldioxidpad för kiseldioxid.För heterogen katalytisk kolyl-ene reaktion genom titan/KUMOF-1, tillsätt substratlösningen i 100 mikroliter dcm till en 12 milligram suspension av titan/KUMOF-1, i två milliliter dcm vid noll grad Celsius. Skaka lösningen i 36 timmar vid denna temperatur vid 180 rotationer per minut. I slutet av inkubationen samla supernatanten och tvätta de resulterande kristallerna tre gånger med tre milliliter färsk DCM per tvätt.Den enantioselectiva karbonyl-ene reaktionen med hjälp av zinkreagensen är stökiometrisk på grund av skillnaden i alkoxikarbonylgruppernas bindningsaffiniteter till metallen. Resultat av den heterogena enantioselective carbonyl-ene reaktion av substrat av zink/KUMOF-1 visade att det minsta substratet kunde diffusa inuti kristallen och konvertera till produkten i en hög avkastning som bevisar att alla av reaktionsställena av metallen organiska ramverk fanns tillgängliga. Avkastningen och det enantiomeriska överskottet minskade då substratstorleken ökade vilket tyder på att de större substraten inte kunde komma åt reaktionsplatserna inuti den organiska ramkristallen för metall.Största substratet inte genomgick reaktionen i detta system eventuellt, därför att reaktionen kanaliserar blockerades av de motsvarande reaktionsprodukterna. Om storleken på substratet är för stor, gör ytan reaktionsstället den första kontakten och direkt blockerar kanalens ingång, vilket gör det omöjligt för andra substrat att tränga igenom. När storleken på substratet är tillräckligt liten jämfört med storleken på tomrummet, kan ytterligare substrat tränga igenom kristallen.Till skillnad från det zinkmedierade systemet ger det katalyserade titansystemet mer information om de händelser som inträffar på de katalytiska reaktionsställena utan diskriminering av substratstorlek. Faktum är att de flesta reaktioner inträffar på eller under ytan och produkterna omedelbart bort till lösningen. Noggrant efter stegen i karbonyl-ene reaktionsförfaranden som visat, Det är viktigt för att få tillförlitliga experimentella resultat.Två-foton mikroskopi mätningar kommer att ge ytterligare data för den faktiska reaktionsstället av olika typer av MOF-baserade katalysator. Som ett kontrollförfarande för reaktionsstället för MOF-katalysatorn är nödvändig. Vår metod kan användas som ett medel för dubbelkontroll av 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

Beredning av hydrofoba metal-organic frame via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition av perfluoralkaner för borttagning av 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

Syntes och karakterisering av funktionaliserad metal-organic frame

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

Syntes av en vattenlösligt metall-organiskt komplex 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

Ytan funktionalisering av belägga med metall-organiska ramar för förbättrad fuktbeständighet

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

Elektrofores kristallisation av ultratunna högpresterande belägga med metall-organiska ramverk membran

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

Syntes av metallorganiska ramverk med enkristallin kärnskal

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 guide för att utföra spektroskopiska mätningar på metallorganiska ramverk

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

Syntes av lågvalenta MOFs från multitopic fosfinlänkar

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

Författare Spotlight: Experimentella metoder för syntes av lågvalenta metallorganiska ramverk från multitopic fosfinkopplare  

Experimentella metoder för syntes av lågvalenta metallorganiska ramverk från multitopiska fosfinlänkar

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