Ultrasuoni

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 19917 (2022) Citare questo articolo

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Le nanoparticelle magnetiche rivestite con punto quantico di carbonio e ioduro di rame (I) (Fe3O4@CQD@CuI) sono state utilizzate come siti acidi di Lewis/Brønsted eterogenei ecologici e nanocatalizzatori di Cu (I). Nella prima fase, è stato applicato nella sintesi di derivati ​​diidropirano[3,2-b]piranici a base di acido cogico in una reazione a tre componenti e nella seconda fase, come catalizzatore riciclabile per la sintesi dell'acido cogico-1 Derivati ​​diidropirano[3,2-b]piranici a base di ,2,3-triazolo nella reazione di cicloaddizione azide/alchino catalizzata da CuI (CuAAC). Il catalizzatore è stato caratterizzato completamente utilizzando diverse tecniche tra cui la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR), l'analisi della mappatura elementare, la spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), la microscopia elettronica a scansione (SEM), la spettroscopia a raggi X (EDX), la spettroscopia a trasmissione Metodi di microscopia elettronica (TEM), gravimetrica termica (TG) e mappatura del flusso di valori (VSM). I derivati ​​sintetizzati finali sono stati identificati mediante spettroscopia 1H e 13C-NMR.

I punti quantici di carbonio (CQD) sono la classe più recente e una delle nanoparticelle più utilizzate che includono carbonio ed eteroatomi nella loro struttura. I CQD a causa del troncamento tridimensionale hanno più atomi sulle loro superfici1,2. Questi materiali hanno una disposizione parallela di carboni con un gran numero di gruppi di acidi carbossilici sulla loro superficie che ne determina la buona solubilità in mezzi acquosi. Questo tipo di struttura svolge un ruolo importante per i CQD in varie applicazioni come catalizzatori3,4, biotecnologia5,6, sensori7 e chemiluminescenza8, acque reflue9 e sicurezza alimentare10. I CQD hanno un'ampia varietà di gruppi funzionali sulla loro superficie utilizzati come catalizzatori e i substrati vengono utilizzati nella preparazione di vari catalizzatori3,4,11,12,13,14.

Lo svolgimento di una reazione chimica in condizioni di ultrasuoni può essere spiegato da un fenomeno fisico chiamato cavitazione: la cavitazione è un fenomeno in cui una diminuzione della pressione provoca l'evaporazione locale del liquido e la formazione di bolle15,16. Lo scoppio delle bolle produce un'onda d'urto con energia sufficiente a rompere il legame covalente. La sonicazione può essere utilizzata per accelerare la dissoluzione, rompendo le interazioni intermolecolari17. Gli ultrasuoni vengono utilizzati nella sintesi di vari composti biologici, farmaceutici e chimici in condizioni blande o verdi15,18,19. Gli ultrasuoni offrono la possibilità di eseguire varie reazioni chimiche come accoppiamento20, compattazione, nitrazione21 e clic22 in condizioni più blande, maggiore efficienza e solventi ecologici e rispettosi dell'ambiente.

I composti eterociclici sono un gruppo di composti chimici organici in cui alcuni o tutti gli atomi delle sue molecole nell'anello sono costituiti da un atomo di un elemento diverso dal carbonio (C)23. L'emergere di eteroatomi nello scheletro dei composti chimici è una ragione per l'emergere di varie proprietà biologiche che possono modificare le applicazioni dei composti chimici ed essere utilizzati come farmaci, pesticidi e celle solari24,25,26,27,28,29, 30,31,32. I composti policiclici eteroatomici presentano ampie proprietà biologiche rispetto ai semplici composti monociclici33,34,35,36,37. La presenza di ciascun anello nello scheletro è una ragione per la presenza di proprietà biologiche e medicinali nella struttura38,39. Nel 2001, Club, Finn e Sharpless hanno introdotto la reazione clic come un gruppo di reazioni chimiche nella sintesi di eterocicli che presentano potenziali vantaggi rispetto alle reazioni tradizionali come facilità di esecuzione, facile separazione e solventi poco costosi. La reazione “click” più utilizzata in grado di soddisfare queste condizioni è di gran lunga la cicloaddizione azide/alchino catalizzata da CuI (CuAAC)40,41,42,43,44,45,46,47,48.

In questo articolo, abbiamo sviluppato con successo un nuovo metodo per la sintesi di composti policiclici eterociclici utilizzando un nuovo nanocatalizzatore eterogeneo basato su CQD come nanocatalizzatore in condizioni ultrasoniche. Il nuovo catalizzatore Fe3O4@CQD@CuI è stato utilizzato per sintetizzare derivati ​​diidropirano[3,2-b]piranici a base di acido cogico in una reazione multicomponente di acido cogico, malononitrile e varie aldeidi e derivati ​​diidropiranopiranici a base di acido cogico-triazolo tramite una reazione clic, rispettivamente. Successivamente, i nuovi composti triazolici sono stati sintetizzati utilizzando derivati ​​dell'alogenuro benzilico e sodio azide (Fig. 1).