Desenho, preparação e aplicação da semicarbazida

Aug 15, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 14347 (2022) Citar este artigo

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Um catalisador nanomagnético novo, eficiente e recuperável contendo os ligantes semicarbazida, ou seja, Fe3O4@SiO2@OSi(CH2)3-N(ácido 3-piridoil sulfônico)semicarbazida (FSiPSS) foi projetado, sintetizado e caracterizado pelo uso de várias técnicas como FT-IR, EDX, análise de mapeamento elementar, XRD, SEM, TEM, TGA/DTA, BET e VSM. Em seguida, a capacidade catalítica do novo catalisador nanomagnético FSiPSS preparado foi investigada com sucesso na síntese de diversos piranopirazóis por meio de uma reação de condensação de quatro componentes em um recipiente de acetoacetato de etila, hidrato de hidrazina, aldeídos aromáticos e malononitrila ou cianoacetato de etila pelo ajuda de ultrasonicação em tempo de reação muito curto, bons a altos rendimentos e fácil processamento (Fig. 1).

Síntese de diversos piranopirazóis pelo nanocatalisador FSiPSS.

A semicarbazida (SEM) é um derivado da ureia ou hidrazina que possui várias funções importantes em questões medicinais e relacionadas à saúde. Os motivos SEM constituem as estruturas centrais de várias drogas e herbicidas, como nitrofurazona, tolazamida, laromustina, cafenstrole e diflufenzopir1,2,3. Além disso, SEM é aplicado em alimentos como um marcador para detectar o uso ilegal do antibiótico proibido nitrofurazona4. Eles também revelam um efeito estabilizador no estado líquido cristalino dos lipídios da membrana do cloroplasto, e alguns são conhecidos como surfactantes. Outro relatório exibiu que SEMs também são aplicados como agentes estabilizadores na indústria de polímeros5.

Além disso, as nanopartículas magnéticas (MNPs) estão recebendo um interesse crescente devido às suas amplas aplicações em vários campos. MNPs têm muitas vantagens em química orgânica, (1) MNPs são acessíveis; (2) a estabilidade das ligações do catalisador leva ao uso de solventes mais ecológicos do que a catálise homogênea; (3) separação simples por um campo magnético externo; (4) a fabricação de MNPs é geralmente simples, escalável, segura, econômica e controlável; (5) a lixiviação do catalisador é geralmente menor do que outros catalisadores suportados por material6. Muitos relatos sobre nanopartículas de MNPs surgiram ao longo dos anos7,8,9,10,11. Entre os diferentes tipos de MNPs, o alumínio e o óxido de ferro apresentam grandes vantagens, como baixo custo, ampla disponibilidade, estabilidade térmica e considerável capacidade de adsorção12.

Em particular, as nanopartículas de óxido de ferro (IONPs), que pertencem à classe ferrimagnética de materiais magnéticos, são amplamente aplicadas nos campos da biomedicina e da bioengenharia devido à sua facilidade de modificação de superfície, síntese e baixa toxicidade. Magnetita (Fe3O4) e maghemita (γ-Fe2O3) e ferritas mistas (MFe2O4 onde M=Co, Mn, Ni ou Zn) são as três principais formas de nanopartículas à base de óxido de ferro13,14,15,16. Para evitar a agregação de MNPs e também aumentar a estabilidade dos mesmos, geralmente, uma camada de sílica é revestida na superfície17. Fe3O4 revestido com sílica foi frequentemente usado como suporte de catalisadores metálicos e não metálicos18,19,20,21.

Os nanomateriais magnéticos são adsorventes mais eficientes do que o carbono ativo, óxido de grafeno (GO) e adsorventes à base de zeólita devido à facilidade de remoção de contaminantes de águas residuais empregando um campo magnético aplicado, mas também a sua carga de superfície vantajosa e características de atividade redox. A incorporação de nanomateriais magnéticos com adsorventes como WO3, TiO2, ZnO e GO diminui a rápida recombinação de lacunas de elétrons fotoinduzidas e melhora o potencial de fotocatálise desses materiais. Por outro lado, os nanomateriais magnéticos podem ter um efeito sinérgico com os biossorventes. Os biossorventes possuem capacidade de adsorção eficiente para eliminar poluidores e alta abundância e, portanto, ajudam a diminuir problemas ecológicos e ambientais22,23.

Entre as nanopartículas magnéticas de óxido de ferro, as nanopartículas magnéticas funcionalizadas com ácido sulfônico, conhecidas como ácido forte sólido recuperável, têm atraído muita atenção devido às características economicamente importantes e ambientalmente benignas24.