Novo nano heterogêneo ecologicamente correto

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 15364 (2022) Citar este artigo

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Um novo catalisador heterogêneo ecologicamente correto contendo Cu (II) coordenado com base de Schiff ligado covalentemente a nanopartículas de Fe3O4@SiO2 através do ligante imidazólio [Fe3O4@SiO2-Im(Br)-SB-Cu (II)] foi sintetizado e caracterizado usando várias técnicas. A eficiência catalítica deste nanocatalisador foi testada em água na síntese de derivados de tetrazol usando dois modelos de reação multicomponente (MCR) de um único recipiente: A síntese de derivados de 1-aril 1H-tetrazol a partir da reação de anilina, ortoformato de trietila e azida de sódio e a síntese de derivados de 5-aril 1H-tetrazol a partir da reação de benzaldeído, cloridrato de hidroxiamina e azida de sódio. A investigação mostrou que (i) O catalisador é altamente eficiente na síntese de derivados de tetrazóis com alto rendimento (97%) em meio aquoso e temperaturas amenas; (ii) A eficácia catalítica é devida à sinergia entre o centro metálico e o íon imidazólio e (iii) A vantagem de reutilização do catalisador sem contaminação ou perda significativa (12% da faixa de perda) na atividade catalítica.

Os tetrazóis são uma classe essencial de compostos poli-aza-heterocíclicos amplamente descobertos na natureza1. Recentemente, os tetrazóis têm recebido muita atenção devido ao seu amplo espectro de aplicações no campo da medicina e da biologia, como anticâncer, antiviral, antialérgico, antibiótico, anti-HIV, etc.,2,3,4,5. Catalisadores homogêneos foram utilizados predominantemente, devido à sua solubilidade e alta atividade, na síntese de derivados de tetrazol do que seus catalisadores heterogêneos. No entanto, os catalisadores homogéneos sofrem de muitas desvantagens, tais como condições de trabalho a altas temperaturas, difícil reciclagem, contaminação do produto e desactivação através de dimerização. Para superar esses problemas, foram desenvolvidos métodos para heterogeneizar tais catalisadores enxertando-os em suportes orgânicos6 e inorgânicos7,8,9, incluindo polimerização10,11. Considerando as desvantagens associadas a sistemas catalíticos homogêneos e heterogêneos, o pesquisador dedicou esforços consideráveis ​​para desenvolver metodologias sintéticas eficientes para a síntese de derivados de tetrazol utilizando sistemas catalíticos nanoestruturados. Desde 2010, amplos nanocatalisadores ou catalisadores suportados em nanomateriais têm sido explorados para evitar inconvenientes associados às estratégias convencionais para a síntese de derivados de tetrazol . Uma revisão publicada por Mittal e Awasthi resumiu as mais importantes estratégias catalíticas baseadas em Nano usadas na síntese de derivados de 1H-tetrazol 5-substituídos. Exemplos de estratégias úteis de nanocatalisadores, como o uso de NPs de Fe3O4 descritos por Kolo e Sajadi13, o uso do complexo 4'-fenil-2,2':6',2''-terpiridina-cobre (II) imobilizado em ativado nanotubos de carbono de paredes múltiplas [AMWCNTs-O-Cu(II)-PhTPY] relatados por Sharghi e colaboradores14, complexo salen de Cu(II) suportado em nanopartículas superparamagnéticas de Fe3O4@SiO2 [Fe3O4@SiO2/complexo Salen de Cu(II )] relatado por Sardarian e colaboradores15, complexo ligante, incluindo base de Schiff, de cobre(II) suportado em nanopartículas superparamagnéticas de Fe3O4@SiO2 utilizadas por Javidi e colaboradores16 e nanohíbrido de Cu/aminoargila/óxido de grafeno reduzido (Cu/AC/ r-GO nano-híbrido) relatado por Soltan Rad e colaboradores17 foram desenvolvidos para a preparação de vários derivados de tetrazol 5-substituídos para ter todos os benefícios e vantagens possíveis em termos de desempenho, reutilização e facilidade de uso. No entanto, a maioria das estratégias resumidas nesta revisão requerem condições livres de solventes a altas temperaturas ou solventes a altas temperaturas, o que pode ser uma limitação para as suas aplicações. Nanopartículas magnéticas, especialmente o Fe3O418,19,20, de baixo custo e bem estudado, possuem uma série de características notáveis, como alta área de superfície ativa, baixa toxicidade, superparamagnetismo21, facilidade de reciclagem devido à sua remoção de misturas de reação com um ímã externo22,23, alta dispersão e reatividade e estabilidade química/térmica. Além disso, facilidade de modificação da superfície e acoplamento de ligantes devido à natureza química e grupos reativos acessíveis na superfície das nanopartículas . Todas essas características os tornam muito atrativos como suporte ideal para sistemas nanocatalisadores para a síntese de derivados de tetrazóis.