超音波

Scientific Reports volume 12、記事番号: 19917 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

カーボン量子ドットとヨウ化銅 (I) でコーティングされた磁性ナノ粒子 (Fe3O4@CQD@CuI) は、環境に優しい不均一ルイス / ブレンステッド酸サイトおよび銅 (I) ナノ触媒として使用されました。 第一段階では、三成分反応によるコウジ酸ベースのジヒドロピラノ[3,2-b]ピラン誘導体の合成に適用され、第二段階ではコウジ酸-1合成用のリサイクル可能な触媒として使用されました。 CuI 触媒によるアジド/アルキン付加環化 (CuAAC) 反応における、2,3-トリアゾールベースのジヒドロピラノ[3,2-b]ピラン誘導体。 触媒は、フーリエ変換赤外分光法 (FT-IR)、元素マッピング分析、X 線光電子分光法 (XPS)、走査型電子顕微鏡 (SEM)、X 線分光法 (EDX)、透過率などのさまざまな技術を使用して完全に特性評価されました。電子顕微鏡法 (TEM)、熱重量分析法 (TG)、およびバリュー ストリーム マッピング (VSM) 法。 最終的に合成された誘導体は、1H-および 13C-NMR 分光法によって同定されました。

カーボン量子ドット (CQD) は最新のクラスであり、その構造内に炭素とヘテロ原子を含むナノ粒子の用途の 1 つです。 三次元の切断により、CQD の表面にはより多くの原子が存在します 1,2。 これらの材料は、表面に多数のカルボン酸基を持つ炭素が平行に配置されており、これにより水性媒体中での溶解性が良好です。 このタイプの構造は、触媒 3,4、バイオテクノロジー 5,6、センサー 7、化学発光 8、廃水 9、食品安全 10 などのさまざまな用途において CQD にとって重要な役割を果たします。 CQD はその表面に触媒として使用される多種多様な官能基を持ち、基質はさまざまな触媒の調製に使用されます 3、4、11、12、13、14。

超音波条件下での化学反応の実行は、キャビテーションと呼ばれる物理現象によって説明できます。キャビテーションは、圧力の低下により液体が局所的に蒸発し、気泡が形成される現象です 15,16。 泡がはじけると、共有結合を破壊するのに十分なエネルギーを持った衝撃波が発生します。 超音波処理を使用すると、分子間相互作用を破壊して溶解を促進できます17。 超音波は、温和な条件または環境に優しい条件でのさまざまな生物学的化合物、医薬品化合物、および化学化合物の合成に使用されます15、18、19。 超音波は、カップリング 20、圧縮、ニトロ化 21、クリック 22 などのさまざまな化学反応を、より温和な条件、より高い効率、グリーンで環境に優しい溶媒で実行できる可能性を提供します。

複素環式化合物は、環内の分子の原子の一部またはすべてが炭素 (C) 23 以外の元素の原子で構成されている一群の有機化合物です。 化合物の骨格におけるヘテロ原子の出現は、化合物の用途を変え、医薬品、殺虫剤、太陽電池として使用できるさまざまな生物学的特性の出現の理由です24,25,26,27,28,29。 30、31、32。 ヘテロ原子多環式化合物は、単純な単環式化合物と比較して幅広い生物学的特性を示します 33、34、35、36、37。 骨格内の各環の存在は、その構造における生物学的および薬学的特性の発生の理由です 38,39。 2001 年、Club、Finn、Sharpless は、複素環の合成における化学反応のグループとしてクリック反応を導入しました。この反応には、実行の容易さ、分離の容易さ、および安価な溶媒など、従来の反応に比べて潜在的な利点があります。 これらの条件を満たすことができる最もよく使用される「クリック」反応は、これまでのところ、CuI 触媒によるアジド/アルキン付加環化反応 (CuAAC)40,41,42,43,44,45,46,47,48 です。

この論文では、CQD をベースとした新しい不均一ナノ触媒をナノ触媒として用い、超音波条件下で複素環式多環式化合物を合成するための新しい方法の開発に成功しました。 新しい触媒 Fe3O4@CQD@CuI を使用して、コウジ酸、マロノニトリル、およびさまざまなアルデヒドの多成分反応でコウジ酸ベースのジヒドロピラノ[3,2-b]ピラン誘導体と、コウジ酸-トリアゾールベースのジヒドロピラノ-ピラン誘導体を合成しました。それぞれクリック反応。 続いて、ハロゲン化ベンジル誘導体とアジ化ナトリウムを用いて、新しいトリアゾール化合物が合成されました（図1）。