Application de Zr

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9388 (2023) Citer cet article

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Dans cet article de recherche, un complexe de cuivre à base de Zr-MOF en tant que nouveau catalyseur hétérogène et poreux a été conçu et préparé. La structure du catalyseur a été vérifiée par diverses techniques telles que FT-IR, XRD, SEM, isothermes d'adsorption-désorption N2 (BET), EDS, cartographie élémentaire SEM, analyse TG et DTG. UiO-66-NH2/TCT/2-amino-Py@Cu(OAc)2 a été utilisé comme catalyseur efficace dans la synthèse de dérivés de pyrazolo[3,4-b]pyridine-5-carbonitrile. L'aromatisation des molécules titrées est réalisée via une oxydation coopérative à base d'anomères vinyliques sous air et atmosphères inertes. Les propriétés uniques de la méthode présentée sont un temps de réaction court, un rendement élevé, la réutilisation du catalyseur et la synthèse du produit souhaité dans des conditions douces et vertes.

De nos jours, les structures métallo-organiques en tant que matériaux à grande surface constituent un nouveau groupe de matériaux poreux avec des applications potentielles telles que le stockage et la séparation des gaz, l'administration de médicaments, les capteurs, les batteries, les supercondensateurs ainsi que les applications catalytiques1,2. Ce cadre est une classe de matériaux cristallins hybrides organiques-inorganiques constitués de noyaux métalliques liés par de fortes liaisons de coordination à des ligands organiques3,4. Les différentes propriétés de ces matériaux poreux en font un bon candidat catalytique pour les réactions de couplage croisé, d’oxydation/réduction et à plusieurs composants5,6,7,8,9,10. La méthode de post-modification améliore les performances catalytiques et leur variabilité. Selon cette méthode, notre équipe de recherche a signalé un certain nombre de catalyseurs dans la synthèse de composés organiques comme candidats actifs biologiques11,12,13,14,15,16. Le complexe de cuivre est largement utilisé comme catalyseur dans de nombreuses réactions organiques telles que l’oxydation, le couplage croisé et les réactions organiques catalytiques17,18,19. Récemment, des réactions à plusieurs composants ont été étudiées en présence de systèmes catalytiques à base de palladium, de nickel, de cuivre, de Fe et de Zr20,21,22. Dans ce rapport, un catalyseur poreux et hétérogène à base de Zr-MOF avec un complexe de cuivre est préparé. La présence simultanée de cuivre et de zirconium améliorera l'application catalytique. Ce nouveau système de complexes poreux mènera à une nouvelle approche dans la conception et la synthèse de catalyseurs. La figure 1 montre la structure finale du complexe de cuivre basé sur les Zr-MOF ainsi que la topologie et la structure de la grille UiO-66 (Zr).

Structure et morphologie de UiO-66(Zr)-NH2 ainsi que la structure finale d'un complexe de cuivre à base de Zr-MOF.

La diversité des N-hétérocycles fusionnés tels que la pyrazolo[3,4-b]pyridine et le 1,2-dihydropyridine-3-carbonitrile contenant des fragments indole et pyrazole peuvent être des candidats appropriés pour des études biologiques et pharmacologiques23,24,25,26. Ces matériaux sont des candidats appropriés pour le traitement antimicrobien, anticancéreux, anticonvulsivant, antifongique, anti-VIH, antitumoral, antioxydant, antihypertension et de l'incontinence urinaire (Fig. 2a)27,28,29,30,31,32. Les molécules cibles synthétisées dans cet article peuvent présenter des propriétés biologiques en raison de la présence simultanée de fragments indole et pyrazole (Fig. 2b).

(a) La structure des composés ayant des propriétés médicinales et biologiques comprend le noyau pyrazolo[3,4-b]pyridine, 1,2-dihydropyridine-3-carbonitrile, indole et pyrazole. (b) Cibler les molécules synthétisées avec des fragments indole et pyrazole.

L'effet anomérique (AE), en tant qu'exemple fondamental d'interactions stéréoélectroniques, a de grandes applications dans l'enseignement et la recherche33,34,35. Il a été découvert en 1955 par JT Edward dans ses études sur la chimie des glucides36. La théorie rapportée pour le développement du concept d'effet anomérique (AE) avait été proposée selon laquelle le partage des électrons d'hétéroatomes de la paire isolée (X : N, O) avec l'orbitale anti-liaison C-Y (nX → σ*C-Y) affaiblissait il (Fig. 3a). Les effets stéréoélectroniques jouent également un rôle majeur dans l'oxydo-réduction de composés biologiques sensibles tels que le NADPH/NADP+ (Fig. 3b)37,38,39. Récemment, nous et nos collègues avons examiné de manière exhaustive le rôle des concepts fondamentaux mentionnés ci-dessus34,35.