Зеленый синтез производных тиомочевины из нитробензолов с использованием наночастиц Ni, иммобилизованных на триазине

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12964 (2023) Цитировать эту статью

2953 Доступа

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Наногибридные металлоорганические каркасы (MOF) недавно считались катализаторами нового поколения из-за их уникальных особенностей, таких как большое соотношение поверхности к объему, настраиваемая геометрия, однородные размеры пор и однородное распределение активных центров. В этом отчете мы рассматриваем модифицированный триазиномаминопиридином 3D Cr-центрированный MOF MIL-101(Cr)-NH2 после подхода постсинтетической модификации. Превосходная хелатирующая способность триазина-аминопиридина была применена для иммобилизации ионов Ni на матрице-хозяине MOF. Синтезированный материал был физико-химически охарактеризован с использованием различных аналитических методов, таких как FT-IR, электронная микроскопия, EDS, картирование элементов, XRD и ICP-OES. Впоследствии этот материал был каталитически использован при синтезе новых производных тиомочевины путем реакции с производными нитробензола и фенилизоцианатом. Катализатор был выделен центрифугированием и повторно использован в 6 последовательных проходах без существенной потери его реакционной способности.

Многочисленные исследования были проведены с тех пор, как MOF появились в нашем мире почти два десятилетия назад, и новые исследования продолжают проводиться с возрастающим интересом1,2,3,4,5,6. Такие свойства, как большая площадь поверхности, высокопористая структура и простота функционализации, можно отнести к числу важных особенностей MOF, заслуживающих такого внимания7,8,9. Они имеют множество передовых применений, таких как хранение газа, катализ процессов, доставка лекарств, герметизирующий материал, суперконденсаторы и поглотители тяжелых металлов10,11,12,13.

По сравнению с другими классами пористых материалов МОФ обладают большей прочностью, разнообразной морфологией и различной пористостью. MOF среди пористых соединений стабильны в различных условиях и могут сохранять пористость благодаря своей химической и термической устойчивости14,15,16,17. В связи с широким применением MOF в науке и технике большой интерес представляет создание новых молекулярных каркасов различной структуры для повышения их емкости и селективности18,19,20,21,22,23. Хотя MOF обладают большим потенциалом в качестве гетерогенных катализаторов и вызывают большой интерес со стороны исследователей, планы по их использованию на промышленной стадии еще не достигли значительного прогресса13,24,25. Удержание активных частиц внутри пор может обеспечить катализатору некоторую степень защиты от других реакционноспособных частиц, чего трудно достичь в гомогенных фазах только за счет манипуляций с лигандами26,27.

Постсинтетическая модификация (PSM) путем введения в каркас различных органических и неорганических функциональных групп играет важную роль в оптимизации химических и физических свойств органических носителей, таких как магнитные наночастицы, силикаты, бемит и MOF2,13,28,29,30. ,31,32,33,34,35,36. За последнее десятилетие сообщалось о большом разнообразии нанесенных наноструктурированных катализаторов на основе MOF, что подчеркивает решающую роль таких материалов в разработке новых каталитических материалов с высокой селективностью37. Одной из наиболее важных задач каталитических процессов является исследование применения постсинтетических процессов MOF и образования металлоорганических комплексов для использования в органическом синтезе38.

Производные тиомочевины играют жизненно важную роль в модификации катализаторов и синтезе промежуточных и натуральных продуктов39,40. Учитывая эту важность, исследования новых каталитических систем и методологий продолжают привлекать внимание. Разработаны различные методы получения производных тиомочевины. В 2014 году Нгуен и его коллеги исследовали синтез производных тиомочевины реакцией изоцианидов с алифатическими аминами в присутствии элементарной серы. В другом сообщении конденсация аминов и сероуглерода в водной среде позволяет эффективно синтезировать симметричные и несимметричные замещенные производные тиомочевины. О синтезе тиокарбонила из комбинации серы и хлороформа в двухстадийном процессе сообщил Тан в 2017 году. О реакции карбамоилизотиоцианатов с аминами, опосредованной дихлорметаном, сообщил Линтон (SI, рис. 1, уравнения 1–4). )41,42,43,44. Большинство известных до сих пор способов страдают от ограничений, таких как жесткие условия реакции и использование дорогих токсичных катализаторов, образование побочных продуктов и низкие выходы желаемых продуктов. Что касается важных биологических свойств синтетических соединений тиомочевины, была разработана эффективная процедура получения производных тиомочевины путем восстановления нитроарена с использованием функционализированного MOF (SI, рис. 1, уравнение 5).