Applicazione di Zr

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9388 (2023) Citare questo articolo

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In questo articolo di ricerca è stato progettato e preparato il complesso di rame a base di Zr-MOF come nuovo catalizzatore eterogeneo e poroso. La struttura del catalizzatore è stata verificata mediante varie tecniche come FT-IR, XRD, SEM, isoterme di adsorbimento-desorbimento di N2 (BET), EDS, mappatura elementare SEM, analisi TG e DTG. UiO-66-NH2/TCT/2-amino-Py@Cu(OAc)2 è stato utilizzato come catalizzatore efficiente nella sintesi dei derivati ​​del pirazolo[3,4-b]piridina-5-carbonitrile. L'aromatizzazione delle molecole titolate viene effettuata tramite un'ossidazione cooperativa viniloga a base anomerica sia in aria che in atmosfere inerti. Le proprietà uniche del metodo presentato sono tempi di reazione brevi, resa elevata, riutilizzabilità del catalizzatore, sintesi del prodotto desiderato in condizioni blande e verdi.

Al giorno d'oggi, le strutture metallo-organiche come materiali ad elevata area superficiale costituiscono un nuovo gruppo di materiali porosi con potenziali applicazioni come stoccaggio e separazione di gas, somministrazione di farmaci, sensori, batterie, supercondensatori e applicazioni catalitiche1,2. Questa struttura è una classe di materiali cristallini ibridi organici-inorganici costituiti da nuclei metallici collegati da forti legami di coordinazione a ligandi organici3,4. Le diverse proprietà di questi materiali porosi li rendono un buon candidato catalitico per l'accoppiamento incrociato, l'ossidazione/riduzione e le reazioni multicomponente5,6,7,8,9,10. Il metodo di post-modifica migliora le prestazioni catalitiche e la loro variabilità. Secondo questo metodo, il nostro gruppo di ricerca ha segnalato una serie di catalizzatori nella sintesi di composti organici come candidati biologicamente attivi11,12,13,14,15,16. Il complesso di rame è ampiamente utilizzato come catalizzatori in molte reazioni organiche come l'ossidazione, l'accoppiamento incrociato e le reazioni organiche catalitiche17,18,19. Recentemente, sono state studiate reazioni multicomponente in presenza di sistemi catalitici a base di palladio, nichel, rame, Fe e Zr20,21,22. In questo rapporto viene preparato un catalizzatore poroso ed eterogeneo a base di Zr-MOF con un complesso di rame. La presenza simultanea di rame e zirconio migliorerà l'applicazione catalitica. Questo nuovo sistema di complessi porosi porterà ad un nuovo approccio nella progettazione e sintesi dei catalizzatori. La Figura 1 mostra la struttura finale del complesso di rame basato su Zr-MOF nonché la topologia e la struttura della griglia UiO-66(Zr).

Struttura e morfologia di UiO-66(Zr)-NH2 nonché struttura finale di un complesso di rame a base di Zr-MOF.

La diversità di N-eterocicli fusi come pirazolo[3,4-b]piridina e 1,2-diidropiridina-3-carbonitrile contenenti porzioni di indolo e pirazolo possono essere candidati idonei per studi biologici e farmacologici23,24,25,26. Questi materiali sono candidati idonei per il trattamento antimicrobico, antitumorale, anticonvulsivante, antimicotico, anti-HIV, antitumorale, antiossidante, antipertensivo e per l'incontinenza urinaria (Fig. 2a)27,28,29,30,31,32. Le molecole bersaglio sintetizzate in questo documento potrebbero mostrare proprietà biologiche dovute alla presenza simultanea di porzioni di indolo e pirazolo (Fig. 2b).

(a) La struttura dei composti con proprietà medicinali e biologiche comprende pirazolo[3,4-b]piridina, 1,2-diidropiridina-3-carbonitrile, indolo e nucleo pirazolico. (b) Targetizzare molecole sintetizzate con porzioni di indolo e pirazolo.

L'effetto anomerico (AE) come esempio fondamentale di interazioni stereoelettroniche ha grandi applicazioni educative e di ricerca33,34,35. Fu scoperto nel 1955 da JT Edward nei suoi studi sulla chimica dei carboidrati36. La teoria riportata per lo sviluppo del concetto di effetto anomerico (AE) era stata proposta secondo cui la condivisione degli elettroni degli eteroatomi della coppia solitaria (X: N, O) con l'orbitale anti-legame C – Y (nX → σ * C – Y) indeboliva esso (Fig. 3a). Gli effetti stereoelettronici hanno anche un ruolo importante nella riduzione dell'ossidazione di composti biologici sensibili come NADPH/NADP+ (Fig. 3b)37,38,39. Recentemente, noi e i nostri colleghi abbiamo esaminato in modo completo il ruolo dei concetti fondamentali sopra menzionati34,35.