CuFe2O4@SiO2@L

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8675 (2023) Citare questo articolo

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Un nuovo catalizzatore magnetico eterogeneo è stato sintetizzato attraverso l'immobilizzazione di ioni rame sul CuFe2O4@SiO2 funzionalizzato con l-arginina. Il catalizzatore preparato è stato caratterizzato mediante infrarosso in trasformata di Fourier (FT-IR), diffrazione di raggi X (XRD), microscopia elettronica a scansione a emissione di campo (FE-SEM), microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (EDX). ). Il catalizzatore risultante è stato utilizzato nella sintesi assistita da ultrasuoni di 1,2,3-triazoli tramite una reazione a tre componenti a un vaso di alchini, alogenuri alchilici e azidi di sodio in condizioni verdi in breve tempo. La riutilizzabilità del catalizzatore è stata studiata dopo cinque cicli e non è stata osservata alcuna perdita significativa di attività.

Ridurre al minimo la generazione di sostanze pericolose è un obbligo importante della chimica verde. I processi catalitici verdi, che includono l'uso di solventi non tossici (acqua, EtOH, ecc.), catalizzatori efficienti e riutilizzabili e un nuovo percorso sintetico possono seguire piacevolmente i principi della chimica verde1,2,3. Recentemente, la sonochimica si è trasformata in un'attraente tecnica sintetica in chiave ecologica4. Contiene molte funzionalità, come la riduzione di sostanze chimiche pericolose, solventi e consumo energetico. Il meccanismo degli ultrasuoni è legato alla creazione, crescita e collasso spontanei delle bolle formate durante il processo di cavitazione acustica, che può accelerare la velocità di reazione5. Il rilascio di una notevole quantità di calore prepara l'energia necessaria per la reazione alla spinta in avanti. Queste proprietà insolite ne giustificano l'ampio utilizzo nella sintesi di materiali organici e inorganici6.

I sistemi triazolici come importanti strutture ad anello a cinque membri composte da tre atomi di azoto si trovano in molte strutture farmaceutiche e agrochimiche. Possiedono ampie attività biologiche come: attività antinfiammatoria7, antimicrobica8, antimalarica9, antivirale10 e antitumorale11. Questi scaffold versatili sono stati specificati in numerosi farmaci utilizzati clinicamente sottolineandone l'importanza. A causa dell'importanza di queste strutture eterocicliche, possono essere facilmente sintetizzate nella reazione clic. La reazione di Huisgen è il primo esempio di reazione to click in cui la cicloaddizione 1,3-dipolare di azidi ad alchini catalizza tramite rame e forma gli eterocicli a cinque membri12. Questa cicloaddizione termica [3 + 2] concertata non può essere effettuata in assenza di catalizzatore. Nel corso degli anni sono stati impiegati catalizzatori a base metallica per ovviare a questa carenza13,14.

I sistemi catalitici omogenei come le nanoparticelle di rame15, i nanocluster di rame16 e la riduzione in situ dei sali di Cu(II) a sali di Cu(I)17, presentano alcuni svantaggi legati alla capacità di recupero e riutilizzo per cicli di reazione successivi e alla presenza di contaminazione metallica in il prodotto finale. L'utilizzo di catalizzatori eterogenei può essere una soluzione promettente per superare questo problema. I catalizzatori eterogenei dovrebbero competere tra loro in questioni economiche e rispettose dell'ambiente. Finora sono state segnalate molte superfici per l'immobilizzazione del rame, come: nanosfera cava di CuO18, shillajit19, carbone20, SBA-1521 e così via che spesso soffrono di problemi di separazione e perdite. Pertanto, l'utilizzo di supporti magnetici può essere una buona scelta per ottenere una facile separazione, stabilità termica e proprietà di bassa tossicità.

Ma i principali svantaggi associati a questi catalizzatori di rame omogenei sono le difficoltà di recupero e riutilizzo per cicli di reazione successivi e la possibilità di contaminazione metallica con il prodotto finale. Per superare questi gravi problemi, vari supporti solidi come zeoliti [53], polimeri [54,55], carbonio [44], silice [56] ecc. sono stati impiegati per sintetizzare i corrispondenti catalizzatori di rame eterogenei immobilizzando gli ioni metallici attivi sui supporti solidi.