Synthèse verte de dérivés de thiourée à partir de nitrobenzènes à l'aide de nanoparticules de Ni immobilisées sur triazine

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12964 (2023) Citer cet article

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Les structures métal-organiques nanohybrides (MOF) ont récemment été considérées comme des catalyseurs de nouvelle génération en raison de leurs caractéristiques uniques telles qu'un rapport surface/volume élevé, une géométrie personnalisable, des tailles de pores uniformes et une distribution homogène des sites actifs. Dans ce rapport, nous abordons le MOF MIL-101(Cr)-NH2 3D centré sur le Cr modifié par la triazine-aminopyridine suite à une approche de modification post-synthétique. L’excellente capacité de chélation de la triazine-aminopyridine a été appliquée pour immobiliser les ions Ni sur la matrice hôte MOF. Le matériau tel que synthétisé a été caractérisé physicochimiquement à l'aide de diverses techniques analytiques telles que FT-IR, microscopie électronique, EDS, cartographie élémentaire, XRD et ICP-OES. Par la suite, le matériau a été utilisé de manière catalytique dans la synthèse de nouveaux dérivés de thiourée par réaction avec des dérivés du nitrobenzène et de l'isocyanate de phényle. Le catalyseur a été isolé par centrifugation et recyclé en 6 essais consécutifs sans perte importante de sa réactivité.

De nombreuses études ont été réalisées depuis l'apparition des MOF dans notre monde il y a près de deux décennies, et de nouvelles études continuent d'être réalisées avec un intérêt croissant1,2,3,4,5,6. Des propriétés telles que de grandes surfaces, une structure hautement poreuse et une fonctionnalisation facile peuvent être comptées parmi les caractéristiques importantes des MOF qui méritent cette attention7,8,9. Ils ont de nombreuses applications de pointe telles que le stockage de gaz, les processus de catalyse, l'administration de médicaments, les matériaux d'encapsulation, les supercondensateurs et les absorbants de métaux lourds10,11,12,13.

Comparés à d’autres classes de matériaux poreux, les MOF présentent une plus grande durabilité, des morphologies diverses et une porosité différente. Les MOF parmi les composés poreux sont stables dans diverses conditions et peuvent maintenir la porosité en raison de leur résilience chimique et thermique14,15,16,17. En raison des larges applications du MOF en science et technologie, il est d’un grand intérêt de créer de nouveaux échafaudages moléculaires avec différentes structures pour améliorer leur capacité et leur sélectivité18,19,20,21,22,23. Bien que les MOF présentent un grand potentiel en tant que catalyseurs hétérogènes et suscitent un grand intérêt de la part des chercheurs, les projets visant à les utiliser au stade industriel doivent encore faire des progrès significatifs13,24,25. Le confinement des espèces actives dans les pores peut fournir au catalyseur un certain degré de protection contre d’autres espèces réactives, difficile à obtenir dans des phases homogènes par la seule manipulation du ligand26,27.

La modification post-synthétique (PSM) via l'insertion de diverses fonctionnalités organiques et inorganiques dans la structure joue un rôle important dans l'optimisation des propriétés chimiques et physiques des supports organiques tels que les nanoparticules magnétiques, les silicates, la boehmite et les MOF2,13,28,29,30. ,31,32,33,34,35,36. Une grande variété de catalyseurs nanostructurés supportés basés sur des MOF ont été rapportés au cours de la dernière décennie, soulignant le rôle essentiel de ces matériaux dans le développement de nouveaux matériaux catalytiques à haute sélectivité37. L’un des défis les plus importants des processus catalytiques consiste à étudier les applications des processus MOF post-synthétiques et la formation de complexes organométalliques destinés à être utilisés en synthèse organique38.

Les dérivés de la thiourée jouent un rôle essentiel dans la modification des catalyseurs et la synthèse d'intermédiaires et de produits naturels39,40. Compte tenu de cette importance, les études impliquant de nouveaux systèmes et méthodologies de catalyseurs continuent d’attirer l’attention. Différentes méthodes de préparation de dérivés de thiourée ont été développées. En 2014, Nguyen et ses collègues ont étudié la synthèse de dérivés de thiourée à partir de la réaction d'isocyanures avec des amines aliphatiques en présence de soufre élémentaire. Dans un autre rapport, une condensation entre les amines et le disulfure de carbone en milieu aqueux permet une synthèse efficace de dérivés de thiourée substitués symétriques et asymétriques. La synthèse du thiocarbonyle à partir de la combinaison de soufre et de chloroforme dans un processus en deux étapes a été rapportée par Tan en 2017. Une réaction médiée par le dichlorométhane d'isothiocyanates de carbamoyle avec des amines a été rapportée par Linton (SI, Fig. 1, Eqs. 1–4 )41,42,43,44. La plupart des procédés connus jusqu'à présent souffrent de limitations telles que des conditions de réaction difficiles et l'utilisation de catalyseurs toxiques et coûteux, la formation de produits secondaires et de faibles rendements en produits souhaités. En ce qui concerne les propriétés biologiques importantes des composés synthétiques de thiourée, une procédure efficace de fabrication de dérivés de thiourée a été développée par réduction du nitroarène à l'aide de MOF fonctionnalisé (SI, Fig. 1, Eq. 5).