Organosilice supporté par de l'oxyde de cobalt magnétique

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14134 (2023) Citer cet article

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Un nouveau nanocomposite d'acide organosilice-sulfonique (Co3O4@SiO2/OS-SO3H) supporté par de l'oxyde de cobalt magnétique structuré noyau-coquille est préparé par un procédé peu coûteux, simple et propre. La caractérisation de Co3O4@SiO2/OS-SO3H a été réalisée en utilisant la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR), l'analyse gravimétrique thermique (TGA), la diffraction des rayons X sur poudre (PXRD), la spectroscopie des rayons X à dispersion d'énergie (EDX), microscopie électronique à balayage (MEB), magnétomètre à échantillon vibrant (VSM) et microscopie électronique à transmission (TEM). Les résultats TGA et FT-IR illustrent la grande stabilité du nanocomposite conçu. L'image SEM a montré une taille d'environ 40 nm pour les nanoparticules Co3O4@SiO2/OS-SO3H. De plus, selon le résultat de l’analyse VSM, la magnétisation à saturation de ce nanocomposite était d’environ 25 emu/g. Ce nouveau matériau a été utilisé comme nanocatalyseur efficace pour la synthèse de dérivés de tétrahydrobenzo[a]xanthène-11-one biologiquement actifs. Ces produits ont été obtenus avec des rendements élevés à excellents dans des conditions vertes. La récupérabilité et la réutilisation de ce catalyseur ont également été étudiées dans des conditions appliquées.

La croissance des nanoparticules magnétiques (MNP) d'un point de vue technologique et scientifique a fourni une nouvelle approche pour les applications médicales, la biotechnologie, le stockage de données, les capteurs solides, les adsorbants électrochromes, solaires et les applications catalytiques1,2,3,4,5,6,7. ,8,9,10,11. Parmi les différentes nanoparticules magnétiques, les NP d'oxyde de cobalt sont très intéressantes pour les chercheurs en raison de leurs propriétés inégalées telles que de bonnes performances, une surface spécifique élevée, une synthèse facile, une stabilité thermique et mécanique élevée et une séparation magnétique facile12,13,14,15,16. ,17,18,19,20,21,22,23. Jusqu'à présent, différentes méthodes telles que la combustion, le sol-gel, la co-précipitation, la pyrolyse chimique et la réduction ont été utilisées pour synthétiser les NP magnétiques d'oxyde de cobalt. Entre celles-ci, la méthode de réduction a fait l’objet d’une attention particulière en raison de son faible coût et de son gain de temps24,25,26,27,28,29,30,31. Étant donné que les NP d’oxyde de cobalt sont chimiquement très actives, elles sont facilement oxydées et s’auto-agrégent également dans l’environnement. Pour résoudre ces problèmes, la surface de ces nanoparticules est recouverte de matériaux organiques et inorganiques et/ou de substances bioactives telles que du carbone, de la silice, des polymères, des peptides, etc.32,33,34,35,36,37,38,39. Parmi celles-ci, la silice est la plus attractive en raison de ses propriétés particulières telles que sa transparence optique et magnétique, sa haute biocompatibilité, sa haute stabilité thermique et chimique et sa non-toxicité. De plus, la silice empêche l’agrégation des NP et augmente leur stabilité. De plus, en raison de la présence de groupes hydroxyle à la surface de la silice, diverses fractions fonctionnelles catalytiques peuvent y être immobilisées pour augmenter la stabilité et les performances des catalyseurs finaux40,41,42. Certains des rapports récents à ce sujet sont Co3O4@SiO2@TiO2-Ag43, Fe3O4@SiO2@GO44, Co3O4@SiO2/carbon nanocomposite45, Co3O4@SiO2-nylon637, Fe3O4@SiO2-supported IL/[Mo6O19]46 et Fe3O4@SiO2. @(BuSO3H)347.

Ces dernières années, les chercheurs ont envisagé l’utilisation de groupes acide sulfonique comme modificateurs de surface des nanoparticules structurées noyau-coquille. Ceux-ci ont été utilisés comme catalyseurs puissants et récupérables dans les réactions organiques. En particulier, les nanocomposites magnétiques fonctionnalisés par l’acide sulfonique se sont révélés plus intéressants en raison de leur séparation magnétique facile. Certains des rapports à ce sujet sont (Fe3O4@γFe2O3-SO3H)48, (Fe3O4@TDI@TiO2-SO3H)49, (Fe3O4@PDA-SO3H)50, (Fe3O4@D-NH-(CH2)4-SO3H) 51 (Fe3O4@NS-GO)52 et (Fe3O4@OS-SO3H)53.

D’un autre côté, les réactions multicomposants en une étape qui conduisent à la synthèse de composés hétérocycliques constituent l’un des processus organiques les plus pratiques et les plus importants. Parmi les composés hétérocycliques contenant de l'oxygène, les dérivés du xanthène ont différentes applications biologiques telles qu'antivirales, antibactériennes, inhibitrices et antitumorales. Par conséquent, ces dernières années, la synthèse des composés xanthène-11-one a été étudiée en utilisant divers catalyseurs. Certains des catalyseurs récemment signalés dans ce domaine sont l'acide p-toluènesulfonique (pTSA)54, le chlorure de trityle (TrCl)55, le ZnO NPs56, le liquide ionique de type zwitterionique (CDIPS)57 et le CoFe2O4/OCMC/Cu (BDC)58.