ultrassom

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 19917 (2022) Cite este artigo

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As nanopartículas magnéticas revestidas com pontos quânticos de carbono e iodeto de cobre (I) (Fe3O4@CQD@CuI) foram utilizadas como nanocatalisadores heterogêneos ecologicamente corretos de Lewis / Brønsted e Cu (I). Na primeira etapa, foi aplicado na síntese de derivados dihidropirano[3,2-b]pirano à base de ácido kójico em uma reação de três componentes e na segunda etapa, como catalisador reciclável para a síntese de ácido kójico-1 Derivados de di-hidropirano[3,2-b]pirano à base de ,2,3-triazol na reação de cicloadição de azida/alcino catalisada por CuI (CuAAC). O catalisador foi totalmente caracterizado usando diferentes técnicas, incluindo espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), análise de mapeamento elementar, espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS), microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia de raios X (EDX), transmissão métodos de microscopia eletrônica (TEM), gravimétrico térmico (TG) e mapeamento de fluxo de valor (VSM). Os derivados sintetizados finais foram identificados por espectroscopia de 1H- e 13C-NMR.

Os pontos quânticos de carbono (CQDs) são a classe mais recente e uma das nanopartículas de uso, incluindo carbono e heteroátomos em sua estrutura. Os CQDs devido ao truncamento tridimensional possuem mais átomos em suas superfícies1,2. Esses materiais possuem um arranjo paralelo de carbonos com um grande número de grupos de ácidos carboxílicos em sua superfície que causaram boa solubilidade em meio aquoso. Esse tipo de estrutura desempenha um papel importante para CQDs em várias aplicações, como catalisador3,4, biotecnologia5,6, sensores7 e quimioluminescência8, águas residuais9 e segurança alimentar10. Os CQDs possuem uma grande variedade de grupos funcionais em sua superfície usados ​​como catalisadores e substratos são usados ​​na preparação de vários catalisadores3,4,11,12,13,14.

A realização de uma reação química na condição de ultrassom pode ser explicada por um fenômeno físico denominado cavitação: a cavitação é um fenômeno no qual a diminuição da pressão faz com que o líquido evapore localmente e forme bolhas15,16. O estouro das bolhas produz uma onda de choque com energia suficiente para quebrar a ligação covalente. A sonicação pode ser usada para acelerar a dissolução, quebrando as interações intermoleculares17. O ultrassom é usado na síntese de vários compostos biológicos, farmacêuticos e químicos em condições suaves ou verdes15,18,19. O ultrassom oferece a possibilidade de realizar várias reações químicas, como acoplamento20, compactação, nitração21 e click22 em condições mais amenas, maior eficiência e solventes ecológicos e ecológicos.

Os compostos heterocíclicos são um grupo de compostos químicos orgânicos em que alguns ou todos os átomos de suas moléculas no anel consistem em um átomo de um elemento diferente do carbono (C)23. O surgimento de heteroátomos no esqueleto de compostos químicos é uma razão para o surgimento de várias propriedades biológicas que podem alterar as aplicações de compostos químicos e serem usados ​​como drogas, pesticidas e células solares24,25,26,27,28,29, 30,31,32. Os compostos policíclicos heteroatômicos exibem amplas propriedades biológicas em comparação com compostos monocíclicos simples33,34,35,36,37. A presença de cada anel no esqueleto é motivo para a ocorrência de propriedades biológicas e medicinais na estrutura38,39. Em 2001, Club, Finn e Sharpless introduziram a reação de clique como um grupo de reações químicas na síntese de heterociclos que apresentam vantagens potenciais sobre as reações tradicionais, como facilidade de execução, separação fácil e solventes baratos. A reação de "clique" mais usada que pode atender a essas condições é de longe a cicloadição de azida/alcino catalisada por CuI (CuAAC)40,41,42,43,44,45,46,47,48.

Neste artigo, desenvolvemos com sucesso um novo método para a síntese de compostos policíclicos heterocíclicos usando um novo nanocatalisador heterogêneo baseado em CQDs como nanocatalisador sob condições ultrassônicas. O novo catalisador Fe3O4@CQD@CuI foi usado para sintetizar derivados de di-hidropirano[3,2-b]pirano à base de ácido kójico em uma reação multicomponente de ácido kójico, malononitrila e vários aldeídos e derivados de di-hidropirano-pirano à base de ácido kójico-triazol via uma reação de clique, respectivamente. Posteriormente, os compostos triazólicos mais recentes foram sintetizados usando derivados de haleto de benzila e azida de sódio (Fig. 1).