УЗИ

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 19917 (2022) Цитировать эту статью

1139 Доступов

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Магнитные наночастицы, покрытые углеродными квантовыми точками и йодидом меди (I) (Fe3O4@CQD@CuI), использовались в качестве экологически чистых гетерогенных кислотных центров Льюиса/Бренстеда и нанокатализаторов Cu(I). На первом этапе он был применен при синтезе производных дигидропирано[3,2-b]пирана на основе койевой кислоты в трехкомпонентной реакции, а на втором этапе - в качестве перерабатываемого катализатора синтеза койевой кислоты-1. Производные дигидропирано[3,2-b]пирана на основе ,2,3-триазола в реакции азидно-алкинового циклоприсоединения (CuAAC), катализируемой CuI. Катализатор был полностью охарактеризован с использованием различных методов, включая инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FT-IR), анализ элементного картирования, рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS), сканирующую электронную микроскопию (SEM), рентгеновскую спектроскопию (EDX), трансмиссионную методы электронной микроскопии (ТЕМ), термогравиметрии (ТГ) и картирования потока создания ценности (VSM). Окончательно синтезированные производные были идентифицированы методами 1H- и 13C-ЯМР-спектроскопии.

Углеродные квантовые точки (УКТ) — это новейший класс и один из используемых наночастиц, включающий в свою структуру углерод и гетероатомы. ККТ из-за трехмерного усечения имеют больше атомов на своей поверхности1,2. Эти материалы имеют параллельное расположение атомов углерода с большим количеством карбоновых групп на поверхности, что обуславливает хорошую растворимость в водных средах. Этот тип структуры играет важную роль для CQD в различных приложениях, таких как катализаторы3,4, биотехнологии5,6, датчики7 и хемилюминесценция8, сточные воды9 и безопасность пищевых продуктов10. ККТ имеют большое разнообразие функциональных групп на своей поверхности, используемых в качестве катализаторов, а субстраты используются при приготовлении различных катализаторов3,4,11,12,13,14.

Проведение химической реакции в условиях ультразвука можно объяснить физическим явлением, называемым кавитацией: кавитация — это явление, при котором снижение давления вызывает локальное испарение жидкости и образование пузырьков15,16. Лопание пузырьков создает ударную волну с достаточной энергией, чтобы разорвать ковалентную связь. Обработку ультразвуком можно использовать для ускорения растворения путем разрушения межмолекулярных взаимодействий17. Ультразвук используется при синтезе различных биологических, фармацевтических и химических соединений в мягких или экологически чистых условиях15,18,19. Ультразвук обеспечивает возможность проведения различных химических реакций, таких как соединение20, уплотнение, нитрование21 и щелчок22, в более мягких условиях, с более высокой эффективностью и с использованием экологически чистых и экологически чистых растворителей.

Гетероциклические соединения — группа органических химических соединений, в которых некоторые или все атомы его молекул в кольце состоят из атома другого элемента, кроме углерода (С)23. Появление гетероатомов в скелете химических соединений является причиной появления различных биологических свойств, которые могут изменить применение химических соединений и использоваться в качестве лекарств, пестицидов и солнечных элементов24,25,26,27,28,29, 30,31,32. Гетероатомные полициклические соединения проявляют широкие биологические свойства по сравнению с простыми моноциклическими соединениями33,34,35,36,37. Наличие каждого кольца в скелете является причиной возникновения в структуре биологических и лечебных свойств38,39. В 2001 году Клуб, Финн и Шарплесс представили реакцию клика как группу химических реакций синтеза гетероциклов, которые имеют потенциальные преимущества перед традиционными реакциями, такие как простота проведения, легкое разделение и недорогие растворители. Наиболее часто используемой реакцией «щелчка», которая может соответствовать этим условиям, на сегодняшний день является катализируемое CuI азидно-алкиновое циклоприсоединение (CuAAC)40,41,42,43,44,45,46,47,48.

В этой статье мы успешно разработали новый метод синтеза гетероциклических полициклических соединений с использованием нового гетерогенного нанокатализатора на основе ККТ в качестве нанокатализатора в ультразвуковых условиях. Новый катализатор Fe3O4@CQD@CuI был использован для синтеза производных дигидропирано[3,2-b]пирана на основе койевой кислоты в многокомпонентной реакции койевой кислоты, малононитрила и различных альдегидов и производных дигидропиранопирана на основе койевой кислоты-триазола через реакция щелчка соответственно. В дальнейшем с использованием производных бензилгалогенида и азида натрия были синтезированы более новые триазольные соединения (рис. 1).