Preparazione e applicazione catalitica di due diversi nanocatalizzatori a base di silice mesoporosa esagonale (HMS) nella sintesi di tetraidrobenzo[b]pirano e 1,4

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 22108 (2022) Citare questo articolo

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Il presente studio descrive la sintesi, la caratterizzazione e lo studio dell'attività catalitica del complesso xantina-Ni (Xa-Ni) e del complesso 4-feniltiosemicarbazide-Cu (PTSC-Cu) incorporati nella silice mesoporosa esagonale funzionalizzata (HMS/Pr-Xa-Ni e HMS/Pr-PTSC-Cu). Questi utili catalizzatori mesoporosi sono stati sintetizzati e identificati utilizzando varie tecniche come FT-IR, XRD, adsorbimento-desorbimento di azoto, SEM, TEM, EDX-Map, TGA, AAS e ICP. Queste tecniche spettrali hanno confermato con successo la sintesi dei catalizzatori mesoporosi. L'attività catalitica di HMS/Pr-a-Ni (catalizzatore A) e HMS/Pr-PTSC-Cu (catalizzatore B) è stata valutata per la sintesi di tetraidrobenzo[b]pirano e 1,4-diidropirano[2,3-c] derivati ​​pirazolici. HMS/Pr-PTSC-Cu ha mostrato una maggiore efficienza nei terreni verdi in condizioni di reazione più blande a temperatura ambiente. Inoltre, i nanocatalizzatori sintetizzati hanno mostrato un'adeguata recuperabilità che può essere riutilizzata più volte senza perdita significativa di attività catalitica.

Negli ultimi anni, con lo sviluppo della nanoscienza e della nanotecnologia, sono emerse interessanti possibilità per la sintesi di vari nuovi catalizzatori di silice. La silice mesoporosa (2 nm < diametro dei pori > 50 nm), è il materiale molecolare mesoporoso più popolare1 che, grazie alle sue caratteristiche strutturali, come aree superficiali elevate e volumi dei pori, ha trovato varie applicazioni, come adsorbenti, supporti catalitici, somministrazione di farmaci sistemi e biosensori2. Tra questi materiali mesoporosi, la silice mesoporosa esagonale (HMS) con mesoporosità simile a un verme, distribuzione uniforme e stretta delle dimensioni dei pori, elevata area superficiale e volume dei pori, canale corto, stabilità termica, facilmente sintetizzata e funzionalizzata ha trovato applicazioni promettenti come supporto per la sintesi di materiali eterogenei catalizzatori3,4. Inoltre, l'HMS sintetizza facilmente utilizzando un'alchilammina primaria più economica5 a temperatura ambiente e in condizioni indipendenti dal pH, il che rende il metodo robusto, riproducibile e possibile a livello industriale6

Inoltre, a differenza della silice mesoporosa MCM e SBA, HMS ha indicato risultati lodevoli nel campo della ricerca sulla catalisi6. La progettazione e lo sviluppo di strategie sintetiche multicomponente conformi al principio della chimica verde e che utilizzano catalizzatori nuovi ed eterogenei hanno portato all'integrazione di una varietà di novità nella loro linea di indagine7.

Recentemente sono state pubblicate in letteratura le ricerche riguardanti la sintesi e la caratterizzazione di materiali mesoporosi HMS modificati con metalli quali: NiMoW/HMS e NiMoW/Al-HMS8, Cu-Ag/HMS9, FeC4Pc-HMS10, HMS-CPTMS-Cy-Pd4 e HMS /Pr-Rh-Zr11. In questi articoli, l'HMS è stato applicato come supporto efficiente per la sintesi di nuovi catalizzatori, che hanno promosso la velocità di reazione.

Le reazioni multicomponente a vaso unico (MCR) sono processi "in cui più di due porzioni organiche vengono unite in un unico passaggio per ottenere un legame carbonio-carbonio e carbonio-eteroatomo". Questa strategia sintetica non necessita di separazione e purificazione degli intermedi. Rispetto ai tradizionali protocolli multifase, le reazioni multicomponente a vaso singolo presentano vantaggi sia economici che ambientali come riduzione dei tempi, risparmio di costi, energia12, aumento dell'economia atomica7, riduzione della produzione di rifiuti, alta efficienza e semplicità sperimentale13. Pertanto, sono metodologie adatte dal punto di vista economico e ambientale12 e spesso procedono con eccellenti chemoselettività13.

I composti piranopirazolici, eterocicli fusi con anelli di ossigeno e azoto, sono diventati importanti grazie alle loro proprietà farmacologiche e biologiche14. Inoltre, il pirazolo e i suoi derivati ​​trovano applicazione come prodotti agrochimici biodegradabili13. Tra le proprietà medicinali di questi composti si possono citare quelli antinfiammatori15, antiossidanti16, antibatterici17 e antitubercolari18.