트리아진에 고정된 Ni 나노입자를 사용하여 니트로벤젠에서 티오우레아 유도체의 녹색 합성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12964(2023) 이 기사 인용

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나노하이브리드 금속-유기 프레임워크(MOF)는 최근 큰 표면 대 부피 비율, 맞춤형 기하학적 구조, 균일한 기공 크기 및 활성 부위의 균질한 분포와 같은 고유한 기능과 관련하여 차세대 촉매로 간주되었습니다. 이 보고서에서는 합성 후 변형 접근법에 따라 트리아진-아미노피리딘 변형 3D Cr 중심 MOF MIL-101(Cr)-NH2에 대해 설명합니다. 트리아진-아미노피리딘의 우수한 킬레이트화 능력은 호스트 매트릭스 MOF 위에 Ni 이온을 고정시키기 위해 적용되었습니다. 합성된 물질은 FT-IR, 전자현미경, EDS, 원소 매핑, XRD 및 ICP-OES와 같은 다양한 분석 기술을 사용하여 물리화학적 특성을 분석했습니다. 그 후, 이 물질은 니트로벤젠 유도체 및 페닐 이소시아네이트와 반응하여 새로운 티오우레아 유도체를 합성하는 데 촉매적으로 사용되었습니다. 촉매는 원심분리에 의해 분리되었고 반응성의 심각한 손실 없이 6회 연속 실행으로 재활용되었습니다.

거의 20년 전 MOF가 세상에 나타난 이후 수많은 연구가 수행되었으며 관심이 증가하면서 새로운 연구가 계속 수행되고 있습니다1,2,3,4,5,6. 넓은 표면적, 높은 다공성 구조 및 쉬운 기능화와 같은 특성은 이러한 관심을 받을 만한 MOF의 중요한 특징 중 하나로 간주될 수 있습니다7,8,9. 그들은 가스 저장, 촉매 공정, 약물 전달, 캡슐화 재료, 슈퍼 커패시터 및 중금속 흡수제10,11,12,13와 같은 많은 최첨단 응용 분야를 보유하고 있습니다.

다른 종류의 다공성 재료에 비해 MOF는 더 큰 내구성, 다양한 형태 및 다양한 다공성을 나타냅니다. 다공성 화합물 중 MOF는 다양한 조건에서 안정적이며 화학적 및 열적 탄력성으로 인해 다공성을 유지할 수 있습니다. 과학과 기술에서 MOF가 광범위하게 적용되기 때문에 용량과 선택성을 향상시키기 위해 다양한 구조를 가진 새로운 분자 지지체를 만드는 것이 큰 관심을 끌고 있습니다. MOF는 이종 촉매로서 큰 잠재력을 갖고 있으며 연구자들로부터 큰 관심을 받고 있지만, 이를 산업 단계에서 사용하려는 계획은 아직 상당한 진전을 이루지 못했습니다. 기공 내에 활성종을 가두는 것은 리간드 조작만으로는 균일한 단계에서 달성하기 어려운 다른 반응성 종으로부터 어느 정도 보호 기능을 촉매에 제공할 수 있습니다.

다양한 유기 및 무기 기능을 프레임워크에 삽입함으로써 합성 후 변형(PSM)은 자성 나노입자, 규산염, 보에마이트 및 MOF와 같은 유기 지지체의 화학적 및 물리적 특성을 최적화하는 데 중요한 역할을 합니다2,13,28,29,30 ,31,32,33,34,35,36. 지난 10년 동안 MOF를 기반으로 한 다양한 지지형 나노구조 촉매가 보고되었으며, 이는 높은 선택성을 갖는 새로운 촉매 물질을 개발하는 데 있어 이러한 물질의 중요한 역할을 강조합니다. 촉매 공정에서 가장 중요한 과제 중 하나는 합성 후 MOF 공정의 적용과 유기 합성에 사용하기 위한 유기금속 복합체의 형성을 조사하는 것입니다.

티오우레아 유도체는 중간체 및 천연 생성물의 촉매 변형 및 합성에 중요한 역할을 합니다39,40. 이러한 중요성을 바탕으로 새로운 촉매 시스템 및 방법론과 관련된 연구가 계속해서 주목을 받고 있습니다. 티오우레아 유도체를 제조하는 다양한 방법이 개발되었습니다. 2014년 Nguyen과 동료들은 원소 황 존재 하에서 이소시아나이드와 지방족 아민의 반응에서 티오우레아 유도체의 합성을 조사했습니다. 또 다른 보고서에서는 수성 매질에서 아민과 이황화탄소 사이의 축합을 통해 대칭 및 비대칭 치환 티오우레아 유도체의 효율적인 합성이 가능하다고 합니다. 2단계 공정에서 황과 클로로포름의 조합으로 티오카르보닐을 합성하는 것은 Tan에 의해 2017년에 보고되었습니다. 카르바모일 이소티오시아네이트와 아민의 디클로로메탄 매개 반응은 Linton에 의해 보고되었습니다(SI, 그림 1, 식 1-4). )41,42,43,44. 지금까지 알려진 대부분의 방법은 가혹한 반응 조건, 고가의 독성 촉매 사용, 부산물 형성 및 원하는 생성물의 낮은 수율과 같은 제한 사항을 겪고 있습니다. 합성 티오우레아 화합물의 중요한 생물학적 특성과 관련하여 기능화된 MOF를 사용한 니트로아렌 환원을 통해 티오우레아 유도체를 제조하는 효과적인 절차가 개발되었습니다(SI, 그림 1, 식 5).