Diseño e introducción de puntos cuánticos de óxido de grafeno funcionalizados con hidróxido de amonio cuaternario como un pseudo

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 8140 (2023) Citar este artículo

250 Accesos

1 Altmetric

Detalles de métricas

En el presente trabajo se describe el diseño y la síntesis de un nuevo catalizador pseudo-homogéneo. Para este propósito, se prepararon puntos cuánticos de óxido de grafeno funcionalizados con amina (N-GOQD) a partir de óxido de grafeno (GO) mediante un enfoque sencillo de fragmentación oxidativa de un solo paso. Los N-GOQD preparados se modificaron luego con grupos hidróxido de amonio cuaternario. Varias técnicas de caracterización revelaron claramente que los GOQD funcionalizados con hidróxido de amonio cuaternario (N-GOQD / OH-) se han sintetizado con éxito. La imagen TEM reveló que las partículas de GOQD tienen una forma esférica casi regular y están monodispersas con tamaños de partículas < 10 nm. Se investigó la eficiencia de los N-GOQDs/OH− sintetizados como catalizador pseudohomogéneo en la epoxidación de cetonas α,β-insaturadas en presencia de H2O2 acuoso como oxidante a temperatura ambiente. Los productos de epóxido correspondientes se obtuvieron con buenos a altos rendimientos. Este procedimiento tiene las ventajas de un oxidante verde, altos rendimientos, implicación de reactivos no tóxicos y reutilización del catalizador sin pérdida perceptible de actividad.

En una era de nuevas tecnologías, un entorno de vida seguro y saludable se ha vuelto de gran importancia; como resultado, la disponibilidad de enfoques químicos más amigables con el medio ambiente para la producción de compuestos orgánicos también constituiría una ventaja adicional. Los últimos dos siglos han sido testigos de avances significativos en el desarrollo de catalizadores rentables para la transformación orgánica centrándose en algunos aspectos de la química verde1,2.

Un catalizador pseudohomogéneo se ha considerado como un sistema catalítico en el que la superficie del catalizador está exactamente expuesta a los sustratos, es decir, que no hay una diferenciación de fase obvia entre los sustratos y el catalizador y se comporta como un catalizador homogéneo. Sin embargo, en comparación con los catalizadores homogéneos, el catalizador pseudohomogéneo podría separarse fácilmente del medio de reacción y recuperarse como es característico en la catálisis heterogénea. A su vez, se mejoraría el rendimiento y la usabilidad del sistema catalítico ya que el sistema pseudo-homogéneo tendrá las ventajas de la catálisis tanto homogénea como heterogénea3,4.

Los puntos cuánticos de óxido de grafeno (GOQD), una categoría emergente de nanomateriales de dimensión cero, se definen como aquellos materiales en capas carbonosos ricos en oxígeno con dimensiones constituyentes inferiores a 20 nm5. Los GOQD han mostrado potenciales prometedores en detección electroquímica, fotocatálisis, bioimágenes, biodetección, diodos emisores de luz y catálisis debido a sus propiedades excepcionales, como una luminiscencia notable, la existencia de métodos rentables para producir, capacidad de funcionalización fácil, muy buena solubilidad y estabilidad en agua, baja toxicidad y buena biocompatibilidad6,7,8,9. Es interesante señalar que los GOQD se pueden producir de manera eficiente a partir de varias fuentes de carbono disponibles comercialmente, incluido el polvo de grafito, las láminas de óxido de grafeno, las fibras de carbono, el ácido cítrico, los materiales vegetales, como las hojas de mango, etc.

El uso de GOQD como soporte para los sitios activos puede ser sorprendente ya que estos sistemas catalíticos permiten que la reacción catalítica ocurra en condiciones pseudohomogéneas. Por lo tanto, las especies catalíticamente activas pueden suspenderse indefinidamente debido al pequeño tamaño de partícula de los CQD y los grupos funcionales diseñados en él, y el catalizador y los reactivos están en la misma fase, por lo que el sistema puede funcionar de manera similar a un catalizador homogéneo con la ventaja adicional de siendo recuperable sin esfuerzo por membrana de diálisis. Además, la lámina delgada de GOQD contiene una variedad de grupos funcionales de oxígeno reactivo en su superficie, lo que proporciona una alta solubilidad (acuosa) y un potencial considerable para una fácil modificación10,11,12. En general, las técnicas de modificación de superficies pueden ofrecer interesantes posibilidades para cambiar la superficie de los GOQD para aplicaciones particulares13. Recientemente, los catalizadores soportados por GOQD se han explorado en transformaciones orgánicas y han demostrado excelentes resultados. Rezaei et al. pudieron realizar el craqueo oxidativo selectivo de alquenos a aldehídos utilizando los líquidos iónicos soportados por puntos cuánticos de carbono14. Los iones de tungstato inmovilizados en la superficie de los puntos cuánticos de carbono se han aplicado con éxito en la escisión oxidativa de alquenos y la oxidación selectiva de alcoholes a los aldehídos correspondientes15,16,17. Las nanopartículas de Pd y Ag también se han estabilizado en puntos cuánticos de carbono y el catalizador preparado se utilizó como catalizador eficaz para promover la reacción de acoplamiento de Suzuki-Miyaura18.

Los epóxidos han surgido como una clase extremadamente útil de compuestos orgánicos con una gran utilidad sintética. En química orgánica, los epóxidos son sintones útiles y versátiles, por lo que pueden convertirse en una amplia variedad de compuestos valiosos con buenos perfiles farmacéuticos19. Los compuestos epóxidos también son una amplia familia de monómeros para la producción de varios tipos de polímeros. Se ha informado que varios derivados de epóxidos muestran actividades anticancerígenas, antibióticas e inhibidoras de proteasas20,21,22,23. Por lo tanto, los investigadores académicos se han concentrado mucho en la preparación de compuestos que contienen epóxidos.

La epoxidación de dobles enlaces carbono-carbono es una de las reacciones más fundamentales. Esta transformación tiene un amplio campo de aplicaciones en química orgánica sintética24,25. A pesar de la gran cantidad de efectos ambientales y económicos indeseables, se siguen utilizando oxidaciones estequiométricas como el peróxido de sodio, el hipoclorito de sodio, el ácido m-cloroperbenzoico, la oxona, el clorito de sodio, el perborato de sodio tetrahidratado, el dimetildioxirano, el bishidroperóxido de ciclohexilideno y el ácido tricloroisocianúrico26,27,28,29,30. ,31,32,33,34. Durante la última década, se están considerando protocolos catalíticos basados ​​en peróxido de hidrógeno acuoso (H2O2), aire y oxígeno puro como oxidantes amigables con el medio ambiente, de bajo costo y fácilmente disponibles35. La epoxidación de cetonas α,β-insaturadas ocurre en presencia de peróxido de hidrógeno en condiciones básicas y produce compuestos epoxi carbonílicos36. Ejemplos representativos de tales sistemas son ([C4MIm][PF6]) líquido iónico/H2O237, [Al(H2O)6]3+/H2O238, (CTP)3VMo12O40/H2O239, peroxidisulfato de tetrabutilamonio/H2O240, [L-Aaemim]Br ionic líquido/H2O241, poli(L-Leucina)/H2O242 y sales de amina primaria/H2O243.

Aunque se han logrado grandes avances en el desarrollo de catalizadores asequibles para el enfoque de epoxidación de cetonas α, β-insaturadas que se centran en los principios de la química verde, sigue siendo una de las áreas más interesantes de la literatura científica.

Como parte de nuestras investigaciones continuas para desarrollar catalizadores verdes para transformaciones orgánicas y con el objetivo de demostrar aún más el potencial catalítico de los GOQD, en el primer paso de este estudio, se prepararon N-GOQD a partir de óxido de grafeno mediante un enfoque de fragmentación oxidativa. Posteriormente, los N-GOQD preparados se modificaron con grupos hidróxido de amonio cuaternario. La actividad catalítica de este catalizador pseudohomogéneo (N-GOQDs/OH-) se evaluó en la epoxidación de cetonas α,β-insaturadas en presencia de H2O2 acuoso como oxidante a temperatura ambiente.

Los disolventes y productos químicos usados ​​se suministraron de Fluka (Suiza) o Merck (Alemania), y se usaron sin ninguna purificación adicional. Se aplicó agua desionizada (DI) en todas las pruebas. Los espectros de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) de las muestras se registraron con el método de gránulos de KBr mediante el espectrómetro PerkinElmer PE-1600-FTIR. La microscopía electrónica de transmisión (TEM) se investigó en un microscopio EM 208S (PHILIPS) de 100 kV con filamento de tungsteno y Zeiss‐EM10C (Alemania) operando a 100 kV con muestras en rejilla recubierta de carbono formvar Cu mesh 300. Las muestras preparadas se investigaron en campo microscopio electrónico de barrido de emisión (FESEM) (FESEM TESCAN MIRA 3, checo). El análisis de RMN 1H se llevó a cabo con un espectrómetro BRUKER DRX-250 AVANCE a 250,0 MHz. Las características ópticas de las muestras se midieron con el espectrofotómetro UV-visible Shimadzu UV 2100 151PC a temperatura ambiente. Los análisis de espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDX) se llevaron a cabo en un microscopio SIGMA VP 500 (Zeiss) equipado con un sistema de medición EDX.

Primero, las láminas de óxido de grafeno han sido preparadas por el método de Hummer modificado predominante. Brevemente, se añadió H2SO4 concentrado (15 ml) a una mezcla de grafito (0,3 g) y NaNO3 (0,3 g), y la mezcla se enfrió a 0 °C en un baño de hielo y sal. Con agitación, se añadió lentamente KMnO4 (1,5 g) a la suspensión durante 2 h a 0-10 °C con enfriamiento por baño de hielo y sal. La mezcla se calentó a 35 °C y se agitó durante 30 min, y la solución resultante se diluyó añadiendo lentamente 30 ml de agua con agitación. Luego, la reacción se agitó a reflujo durante 15 min a 98 °C. Después de enfriar a temperatura ambiente, la mezcla resultante se trató con solución de H2O2 al 30 % (7 ml). La mezcla se lavó con HCl y H2O respectivamente, seguido de centrifugación y secado, obteniendo así óxido de grafeno (0,35 g)44.

Se dispersaron 0,02 g de GO tal como se preparó en agua (5 ml) en condiciones de sonicación. N-(aminometil)metanodiamina (1 ml) y H2O2 (40 ml, solución al 30 % en H2O). Luego, la mezcla se transfirió a un matraz redondo de fondo plano de una sola boca y se calentó a 80 °C durante 8 h. Luego, el producto se enfrió a temperatura ambiente y se centrifugó para eliminar las partículas más grandes y las láminas GO sin tratar. Finalmente, la solución de color amarillo oscuro se dializó usando una membrana de diálisis (100 Da) para eliminar los materiales de partida que no reaccionaron, luego se concentró al vacío, dando un volumen final de 5 mL45.

Se añadieron 5 mL de metanol y 0,2 mL de yoduro de metilo a 5 mL de solución de N-GOQDs. La mezcla se agitó a reflujo a 25 °C durante 24 h. A continuación, el producto se dializó utilizando una membrana de diálisis (100 Da) para eliminar el yoduro de metilo que no había reaccionado. Finalmente, se trataron 5 ml de N-GOQD funcionalizados con yoduro de amonio cuaternario (N-GOQD/I) con 3 ml de KOH (0,1 M) a temperatura ambiente durante 2 h para obtener GOQD funcionalizados con hidróxido de amonio cuaternario (N-GOQD/OH). −)46. Finalmente, la solución resultante se dializó usando una membrana de diálisis (100 Da) para eliminar cualquier exceso de KOH, luego se concentró al vacío hasta un volumen final de 5 mL.

Los experimentos de catálisis para las N-GOQDs/OH− se llevaron a cabo en una mezcla de 1,4-dioxano:agua (1:1), usando una relación molar de 1:3 de cetonas α,β-insaturadas:H2O2. La cetona α,β-insaturada (1 mmol) se introdujo en un matraz de fondo redondo equipado, al que posteriormente se le añadió N-GOQDs/OH− (4 mL de solución acuosa) y la mezcla solvente (5 mL). Luego, se añadió solución acuosa de H2O2 al 30% (3 mmol), la solución de reacción se agitó (a 1000 rpm) a temperatura ambiente durante 24 h. Después de detectar la finalización de la reacción mediante cromatografía en capa fina (TLC) (n-hexano/acetato de etilo, 2/1), la mezcla de reacción se diluyó con agua (5 ml) y el producto se extrajo con acetato de etilo (3 × 5ml). El catalizador extraído en la capa acuosa se concentró al vacío hasta un volumen final de 4 ml para reutilizarlo en otro ciclo. Por otro lado, la fase orgánica (capa de acetato de etilo) que contenía cetonas α, β-insaturadas sin reaccionar y los productos epóxido correspondientes se evaporó y purificó empleando una cromatografía en columna de gel de sílice (acetato de etilo/n-hexano) para obtener los productos deseados. .

GO se ha sintetizado utilizando el método de Hummer modificado. El método de Hummer es un método eficiente y confiable para producir GO a través de la oxidación de polvo de grafito con permanganato de potasio en presencia de nitrato de sodio en una solución de ácido sulfúrico47. A partir de entonces, GO se transformó en N-GOQD mediante una ruta de fragmentación oxidativa "de arriba hacia abajo" en presencia de H2O2 acuoso y N- (aminometil) metandiamina (Fig. S1 complementaria). Finalmente, N-GOQDs/OH− se preparó convirtiendo los grupos amina en yoduro de metil amonio cuaternario seguido de intercambio iónico con una solución acuosa de KOH, como se muestra en la Fig. 2. La presencia de varios grupos funcionales en la superficie del N -GOQDs/OH− imparte alta solubilidad en agua y solventes orgánicos polares, por lo tanto, puede actuar como un catalizador pseudo-homogéneo.

Los GOQD sintetizados se caracterizaron mediante espectroscopia infrarroja transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDX), microscopia electrónica de transmisión (TEM), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) y Espectroscopia de fluorescencia.

La Figura 1a muestra los espectros FT-IR de GO y N-GOQDs/OH- preparados. GO muestra sus picos característicos en 3375, 1731, 1618 y 1044 cm−1 que surgen debido a O–H, C=O, C=C y C–O–C de los epóxidos, respectivamente. Después de la fragmentación oxidativa, los picos de carbonilo y epóxido desaparecen (1731 y 1044 cm−1 respectivamente)45. La presencia de los grupos –OH y –NH en N-GOQDs/OH− se confirmó por la aparición de un pico ancho centrado entre 3000 cm−1 y 3500 cm−1. La fuerte señal en 1668 cm−1 puede corresponder a la vibración de estiramiento de los enlaces C=N y C=O, y el pico en 1384 cm−1 surge debido a la vibración de estiramiento de los enlaces C y N48. La presencia del grupo C-H alifático se confirma con el pico de 2927 cm−1. Por lo tanto, la imagen FT-IR indica que los compuestos que contienen átomos de nitrógeno se modifican en la superficie de los GOQD. En el espectro de RMN 1H, disperso en D2O, se pudo identificar la presencia de grupos hidróxido de amonio cuaternario (Fig. 1b).

(a) Espectros FT-IR de GO y N-GOQDs/OH− (b) Espectro de RMN 1H de N-GOQDs/OH−.

La Figura 2a, b muestra imágenes TEM del GO obtenido y el N-GOQDs/OH- y la Figura 2c muestra la distribución del tamaño de las partículas. El tamaño promedio de N-GOQDs/OH− debe ser significativamente más pequeño que el GO. Las imágenes de TEM (Fig. 2b) revelan claramente que los N-GOQDs/OH− tienen una forma casi esférica y están monodispersos con tamaños de partículas inferiores a 10 nm cuyo tamaño medio es mucho más pequeño que GO (Fig. 2a). Las Figuras 2d, e muestran imágenes SEM de GO y N-GOQDs/OH- preparados, respectivamente. De acuerdo con la imagen FE-SEM (Fig. 2e), los GOQD muestran una morfología en forma de esfera.

Las imágenes TEM de (a) el GO obtenido, (b) N-GOQDs/OH−, y (c) la distribución del tamaño de las partículas, y la imagen FE-SEM de (d) el GO obtenido, (e) N-GOQDs/OH −.

Para estudiar la distribución y la composición química de los N-GOQDs/OH−, se realizó un análisis EDX (Fig. S2 complementaria). En la figura complementaria S2a se muestra una imagen SEM de la misma región que el EDX. Los picos elementales atribuidos al carbono, el oxígeno y el nitrógeno en el espectro EDX confirmaron la presencia de estos elementos en los N-GOQDs/OH− obtenidos (Fig. S2b complementaria). Además, el espectro EDX revela la presencia de una cantidad ignorable de impurezas de potasio y calcio (0,05 y 0,10 por ciento atómico, respectivamente) (Tabla complementaria S1). La presencia de potasio puede estar relacionada con una cantidad extremadamente pequeña de KOH que no se eliminó en el paso de diálisis y la presencia de calcio es un signo de impureza ambiental en la etapa de identificación del catalizador. Por lo tanto, el espectro EDX confirmó un buen anclaje y estabilidad de los compuestos que contienen átomos de nitrógeno en los GOQD. Además, se puede inferir de las imágenes de mapeo que los elementos de carbono, oxígeno y nitrógeno están muy extendidos en el área de N-GOQDs/OH- debido a la formación uniforme de N-GOQDs/OH- (Figura complementaria S2c).

La espectroscopia de fluorescencia es una metodología sencilla y fiable para confirmar las propiedades de confinamiento cuántico de los semiconductores QD45,49. La respuesta de fluorescencia de N-GOQDs/OH- con respecto a una variedad de longitudes de onda de excitación entre 320 y 540 nm se muestra en la Fig. 3. De acuerdo con investigaciones anteriores, la intensidad de fluorescencia de la muestra de N-GOQDs/OH- aumentó primero y luego disminuyó (Fig. 3). Las muestras exhibidas exhibieron el pico de fluorescencia más fuerte con la emisión máxima centrada en 445 nm a una longitud de onda de excitación de 360 ​​nm. Los resultados indicaron claramente la síntesis exitosa de las muestras de N-GOQDs/OH−. Además, en la figura se muestran fotografías de una dispersión acuosa de N-GOQDs/OH− bajo luz ambiental (izquierda) y bajo radiación UV de 365 nm (derecha).

El espectro de fluorescencia de los N-GOQDs/OH−.

XPS estudió los estados químicos atómicos de la muestra N-GOQDs/OH− sintetizada (Fig. 4). Los espectros XPS completos de N-GOQDs/OH− revelan claramente la existencia de carbono, oxígeno y nitrógeno (Fig. S3 complementaria). El espectro C1s muestra picos en BE de 284 eV (referidos a C–C y C=C), 286 eV (referidos a C–O y C–N) y 288 eV (referidos a C=O) (Fig. 4). El análisis de O1s muestra picos en BEs de 530 eV (asignados a C–O y C=O) y 532 eV (asignados a O–H) (Fig. 4). El N1s muestra picos a 400 eV y 402 eV correspondientes a C–N y al grupo amonio cuaternario, respectivamente (Fig. 4)15,45,50.

Espectros XPS de alta resolución de C1s, O1s, N1s.

La actividad catalítica de N-GOQDs/OH−, como catalizador pseudo-homogéneo, se evaluó en la epoxidación de cetonas α,β-insaturadas. Inicialmente, se estudió la epoxidación de benzalacetofenona como sustrato estándar con el nanocatalizador preparado (Tabla 1). Al principio, se han estudiado muchos parámetros experimentales, como la cantidad de catalizador, las proporciones molares de H2O2/cetonas α, β-insaturadas y el solvente para determinar las condiciones experimentales óptimas. El efecto de las condiciones de reacción sobre la epoxidación de benzalacetofenona (1 mmol) con N-GOQDs/OH− se resume en la Tabla 1. Como puede verse en los resultados de la Tabla 1, en ausencia del catalizador y en presencia de GO o Los N-GOQD, ningún producto obtenido (Tabla 1, Entradas 1-3) y un aumento en la cantidad de catalizador mejoran significativamente los rendimientos (Tabla 2, Entradas 4-6). También se estudió el efecto de la adición de la cantidad de H2O2 en la reacción. Se observaron mejoras significativas en el rendimiento del producto epóxido con una cantidad creciente de H2O2 (entradas 6-10). La investigación del papel del solvente muestra que los solventes próticos reducen los rendimientos de los productos epóxido (entradas 11 a 13). Después de cuidadosos exámenes, el mejor resultado se obtuvo usando 4 mL de solución acuosa de catalizador y en presencia de H2O2 (3 mmol) en 1,4-dioxano a temperatura ambiente (Tabla 1, Entrada 6).

Bajo las condiciones optimizadas, en un procedimiento experimental simple, las transformaciones de una serie de cetonas α, β-insaturadas en los epóxidos correspondientes ocurrieron con rendimientos casi altos. Los resultados se resumen en la Tabla 2. El presente procedimiento es general ya que una amplia gama de derivados de cetonas α, β-insaturadas con grupos donantes y atractores de electrones reaccionaron fácilmente con H2O2 a temperatura ambiente para producir el epoxi α, β correspondiente. cetonas en buenos a altos rendimientos y no se observó efecto electrónico de los sustituyentes.

De acuerdo con la literatura, se proponen mecanismos plausibles para la epoxidación de cetonas α, β-insaturadas como se muestra en la Fig. 5. El OH− juega un papel esencial a través de la especie HOO− formada. Por otro lado, los N-GOQDs/OH− activan las cetonas α,β-insaturadas a través de la interacción de enlaces de hidrógeno. La reacción es seguida por el ataque de nucleófilos del HOO- y forma un enolato de hidroperóxido. Finalmente, la reacción se completa al perder el OH- y formar el anillo epóxido53,54,55,56.

El mecanismo plausible para la reacción de epoxidación.

Una vez completada la reacción en un sistema homogéneo, la mezcla de reacción se diluyó con agua y el producto se extrajo con acetato de etilo. Dado que el catalizador es completamente soluble en agua, el catalizador se retuvo en la fase acuosa. El catalizador extraído en la capa acuosa se concentró al vacío hasta un volumen final de 4 ml para reutilizarlo en otro ciclo. Los experimentos de reciclado confirmaron la reutilización aceptable y la estabilidad química del catalizador, ya que el catalizador recuperado se puede utilizar durante cuatro ejecuciones (Fig. 6).

Reutilización de N-GOQDs/OH− para la epoxidación de benzalacetofenona.

La Tabla 3 enumera la comparación del rendimiento catalítico de N-GOQDs/OH− como catalizador pseudohomogéneo para la epoxidación de benzalacetofenona con varios catalizadores informados. En comparación con algunos datos de la literatura, los N-GOQDs/OH− revelaron un rendimiento catalítico adecuado y una buena reutilización para la epoxidación de benzalacetofenona.

En resumen, se han preparado GOQD funcionalizados con hidróxido de amonio cuaternario. Los GOQD proporcionados se caracterizaron mediante 1H NMR, FT-IR, TEM, SEM, XPS, mapeo EDX y espectroscopia de fluorescencia. En general, los resultados de estos análisis respaldan la estructura esperada de N-GOQDs/OH−. Se encontró que el catalizador era activo frente a la epoxidación de cetonas α, β-insaturadas en presencia de H2O2 acuoso como un oxidante verde, a temperatura ambiente. Los productos de epóxido correspondientes se obtuvieron con buenos a altos rendimientos. Debido a la presencia de varios grupos funcionales en la superficie de los N-GOQDs/OH− imparte alta solubilidad en agua y solventes orgánicos polares. Por lo tanto, los sustratos y el catalizador pueden crear una fase homogénea, lo que ayuda a lograr una alta eficiencia del catalizador. Se espera ampliamente que este catalizador pseudohomogéneo se use para futuras aplicaciones catalíticas en reacciones de oxidación de compuestos orgánicos.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado [y sus archivos de información complementarios].

Varma, RS Tendencias más ecológicas y sostenibles en la síntesis de compuestos orgánicos y nanomateriales. ACS sostener. química Ing. 4, 5866–5878 (2016).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chng, LL, Erathodiyil, N. & Ying, JY Catalizadores nanoestructurados para transformaciones orgánicas. Cuenta química Res. 46, 1825–1837 (2013).

Artículo CAS PubMed Google Académico

García, H. Nanoformas de carbono alotrópicas como catalizadores avanzados libres de metales o como soportes. Adv. química 2014, 906781 (2014).

Artículo Google Académico

Du, JT et al. Nanodispersión de ZnO como catalizador pseudohomogéneo para alcohólisis de tereftalato de polietileno. química Ing. ciencia 220, 115642 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Karimi, B. & Ramezanzadeh, B. Un estudio comparativo sobre los efectos del punto cuántico de óxido de grafeno luminiscente ultrafino (GOQD) y las nanoláminas de óxido de grafeno (GO) en las interacciones interfaciales y las propiedades mecánicas de un compuesto epoxi. J. Interfaz coloidal Sci. 493, 62–76 (2017).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Chen, W. et al. Síntesis y aplicaciones de puntos cuánticos de grafeno: una revisión. Nanotecnología. Rev. 7, 157–185 (2018).

Artículo Google Académico

Shen, J., Zhu, Y., Yang, X. y Li, C. Puntos cuánticos de grafeno: nanoluces emergentes para bioimagen, sensores, catálisis y dispositivos fotovoltaicos. ChemComm. 48, 3686–3699 (2012).

CAS Google Académico

Xie, R. et al. Puntos cuánticos de grafeno como sondas inteligentes para biodetección. Anal. Métodos 8, 4001–4016 (2016).

Artículo CAS Google Académico

Cheng, TY, Chou, FP, Huang, SC, Chang, CY y Wu, TK Electroluminiscencia y evolución de hidrógeno fotocatalítico de puntos cuánticos de óxido de grafeno co-dopado con S, N. J.Mater. química 10, 3650–3658 (2022).

Artículo CAS Google Académico

Sol, Y. et al. Preparación a gran escala de puntos cuánticos de grafeno a partir de grafito con propiedades de fluorescencia ajustables. física química química física 15, 9907–9913 (2013).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Pan, D. et al. Corte de grupos sp 2 en láminas de grafeno en puntos cuánticos de grafeno coloidal con fuerte fluorescencia verde. J.Mater. química 22, 3314–3318 (2012).

Artículo CAS Google Académico

Liu, Y. et al. Síntesis a escala de gramo de puntos cuánticos de grafeno a partir del crecimiento de átomos de carbono individuales a través de la deflagración de material energético. química Mate. 27, 4319–4327 (2015).

Artículo CAS Google Académico

Farshbaf, M. et al. Puntos cuánticos de carbono: avances recientes en síntesis, modificación de superficies y aplicaciones. Artefacto Células Nanomed. Biotecnología. 46, 1331–1348 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Hadian-Dehkordi, L. et al. Puntos cuánticos de carbono anfifílico como puente a un catalizador pseudohomogéneo para el craqueo oxidativo selectivo de alquenos a aldehídos: un sistema de oxidación no metálico. Aplicación ACS. Mate. Interfaces 12, 31360–31371 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Rezaei, A. et al. Catalizador metálico pseudohomogéneo basado en puntos cuánticos de carbono anfifílico decorados con tungstato para la escisión oxidativa selectiva de alquenos a aldehído. ciencia Rep. 11, 4411 (2021).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mohammadi, M., Khazaei, A., Rezaei, A., Huajun, Z. & Xuwei, S. Puntos cuánticos de carbono modificados con líquido iónico como soporte para la inmovilización de iones de tungstato (WO42–): nanocatalizadores heterogéneos para la Oxidación de alcoholes en agua. ACS sostener. química Ing. 7, 5283–5291 (2019).

Artículo CAS Google Académico

Mohammadi, M., Rezaei, A., Khazaei, A., Xuwei, S. y Huajun, Z. Desarrollo específico de catalizadores verdes sostenibles para la oxidación de alcoholes a través de puntos cuánticos de carbono anfifílico multifuncionales decorados con tungstato. Aplicación ACS. Mate. Interfaces 11, 33194–33206 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Bayan, R. & Karak, N. Síntesis fotoasistida de un nanohíbrido Pd-Ag@CQD y su eficiencia catalítica en la promoción de la reacción de acoplamiento cruzado suzuki-miyaura en condiciones ambientales y libres de ligandos. ACS Omega 2, 8868–8876 (2017).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhang, M. et al. Síntesis electroquímica libre de peróxidos y metales de transición de cetonas α, β-epoxi. org. Biomol. química 19, 2481–2486 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Mirzaei, H. & Emami, S. Avances recientes de calconoides citotóxicos dirigidos a la polimerización de tubulina: Síntesis y actividad biológica. EUR. J.Med. química 121, 610–639 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Ortigas, JH et al. El modo de unión de epotilona A en α, ß-tubulina por cristalografía electrónica. Ciencia 305, 866–869 (2004).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Hayashi, KI, Nakagawa, M. & Nakayama, M. Nisamicina, un nuevo antibiótico del grupo manumicina de Streptomyces sp. K106. I. Taxonomía, fermentación, aislamiento, propiedades físico-químicas y biológicas. J. Antibiótico. 47, 1104-1109 (1994).

Artículo CAS Google Académico

Hanada, K. et al. Aislamiento y caracterización de E-64, un nuevo inhibidor de la tiol proteasa. agricola Biol. química 42, 523–528 (1987).

Google Académico

Bauer, K., Garbe, D., Surburg, H. Materiales comunes de fragancias y sabores: preparación, propiedades y usos (Wiley, 2008).

Sienel, G., Rieth, R. y Rowbottom, Enciclopedia de productos químicos orgánicos de KT Ullmann (Wiley-VCH, 1999).

Google Académico

Kim, DY et al. Epoxidación enantioselectiva de cetonas α, β-insaturadas mediante catálisis de transferencia de fase utilizando sales quirales de amonio cuaternario. sintetizador común 33, 435–443 (2003).

Artículo CAS Google Académico

Reddy, VK, Haritha, B. & Yamashita, M. Epoxidación altamente diastereoselectiva de compuestos de carbonilo α, β-insaturados usando peróxido de sodio. Letón. org. química 2, 128–131 (2005).

Artículo CAS Google Académico

Andrus, MB & Poehlein, BW Epoxidación de olefinas con perácido a baja temperatura con catálisis de cobre. tetraedro Lett. 41, 1013–1014 (2000).

Artículo CAS Google Académico

Geng, XL, Wang, Z., Li, XQ y Zhang, C. Un método simple para la epoxidación de olefinas utilizando clorito de sodio como oxidante sin catalizador. J. Org. química 70, 9610–9613 (2005).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Allen, JV, Drauz, KH, Flood, RW, Roberts, SM y Skidmore, J. Epoxidación asimétrica catalizada por poliaminoácidos: percarbonato de sodio como fuente de base y oxidante. tetraedro Lett. 40, 5417–5420 (1999).

Artículo CAS Google Académico

Hashimoto, N. & Kanda, A. Epoxidación práctica y respetuosa con el medio ambiente de olefinas usando oxone. org. Resolución de proceso desarrollo 6, 405–406 (2002).

Artículo CAS Google Académico

Jakka, K., Liu, J. & Zhao, CG Fácil epoxidación de cetonas α, β-insaturadas con ciclohexilidenobishidroperóxido. tetraedro Lett. 48, 1395–1398 (2007).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ye, J., Wang, Y., Chen, J. & Liang, X. Ácido tricloroisocianúrico: un reactivo de oxidación conveniente para la epoxidación catalítica de transferencia de fase de enonas en condiciones no acuosas. Adv. sintetizador Catal. 346, 691–696 (2004).

Artículo CAS Google Académico

Baumstark, AL & Harden, DB Jr. Epoxidación de compuestos de carbonilo α, β-insaturados por dimetildioxirano. J. Org. química 58, 7615–7618 (1993).

Artículo CAS Google Académico

Targhan, H., Evans, P. & Bahrami, K. Una revisión del papel del peróxido de hidrógeno en las transformaciones orgánicas. J. Ind. Ing. química 104, 295–332 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Jin, H. et al. Epoxidación eficiente de chalconas con urea-peróxido de hidrógeno bajo irradiación ultrasónica. Ultrasonido. Sonochem. 16, 304–307 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Wang, B., Kang, YR, Yang, LM & Suo, JS Epoxidación de compuestos de carbonilo α, β-insaturados en un sistema bifásico de agua/líquido iónico en condiciones suaves. J. Mol. Catal. Una química. 203, 29–36 (2003).

Artículo ADS CAS Google Académico

Rinaldi, R., de Oliveira, HF, Schumann, H. & Schuchardt, U. Epoxidación catalizada homogéneamente de cetonas α, β-insaturadas utilizando sales de aluminio simples y H2O2 acuoso: ¿es posible? J. Mol. Catal. Una química. 307, 1–8 (2009).

Artículo CAS Google Académico

Gao, Q., Ding, Y., Liu, H. & Suo, J. Epoxidación de compuestos de carbonilo α, β-insaturados deficientes en electrones sobre compuestos heteropoli de Keggin con H2O2 acuoso. J. Chem. Res. 11, 716–718 (2005).

Artículo Google Académico

Yang, SG, Hwang, JP, Park, MY, Lee, K. & Kim, YH Epoxidación altamente eficiente de olefinas deficientes en electrones con peroxidisulfato de tetrabutilamonio. Tetraedro 63, 5184–5188 (2007).

Artículo CAS Google Académico

Karthikeyan, P. et al. Un nuevo catalizador de bromuro de l-asparaginil amido etil metil imidazolio para la epoxidación heterogénea de cetonas α, β-insaturadas. J. Mol. Liq. 172, 136–139 (2012).

Artículo CAS Google Académico

Bérubé, C., Barbeau, X., Lagüe, P. & Voyer, N. Revisando la epoxidación enantioselectiva de Juliá-Colonna: catálisis supramolecular en agua. química común 53, 5099–5102 (2017).

Artículo Google Académico

Wang, X., Reisinger, CM & List, B. Epoxidación asimétrica catalítica de enonas cíclicas. Mermelada. química Soc. 130, 6070–6071 (2008).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Bahrami, K. & Targhan, H. Una nueva estrategia para diseñar un complejo de paladio con soporte de óxido de grafeno como un nuevo nanocatalizador heterogéneo y aplicación en reacciones de acoplamiento cruzado carbono-carbono y carbono-heteroátomo. aplicación Organomet. química 33, e4842 (2019).

Artículo Google Académico

El-Hnayn, R. et al. Síntesis en un solo paso de puntos cuánticos de grafeno funcionalizados con diamina a partir de óxido de grafeno y sus actividades quelantes y antioxidantes. Nanomateriales 10, 104 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Muhammad, I., Mannathan, S. y Sasidharan, M. Catalizador g-C3N4 funcionalizado con hidróxido de amonio cuaternario para la hidroxilación aeróbica de ácidos arilborónicos a fenoles. J. barbilla. química Soc. 67, 1470–1476 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Sahudin, MR, Makhsin, SR, Ayub, MA, Saad, NH, Rani, PA, Zourob, M. En 2021 Simposio regional de IEEE sobre micro y nanoelectrónica (RSM) (2021).

Shen, T.-Y., Jia, P.-Y., Chen, D.-S. y Wang, L.-N. Síntesis hidrotermal de puntos cuánticos de carbono dopados con N y su aplicación en detección de iones e imágenes celulares. espectroquim. Acta Parte A Mol. Biomol. Espectrosc. 248, 119282 (2021).

Artículo CAS Google Académico

Mutavdzic, D. et al. Determinación del tamaño de puntos cuánticos por espectroscopia de fluorescencia. Analista 136, 2391–2396 (2011).

Artículo ADS PubMed Google Scholar

Li, G. et al. Membrana compuesta ultrafina de electrolito polimérico alcalino para aplicaciones de pilas de combustible. J.Mater. química A. 1, 12497–12502 (2013).

Artículo CAS Google Académico

Lakouraj, MM, Movassagh, B. & Bahrami, K. Epoxidación suave y conveniente de cetonas α, β-insaturadas por hidroperóxido soportado por amberlyst A-26. sintetizador común 31, 1237–1242 (2001).

Artículo CAS Google Académico

Adam, W., Hadjiarapoglou, L. & Smerz, A. Epoxidación de dioxirano de cetonas α, β-insaturadas. química Ber. 124, 227–232 (1991).

Artículo CAS Google Académico

Lu, Y., Zheng, C., Yang, Y., Zhao, G. & Zou, G. Epoxidación altamente enantioselectiva de cetonas α, β-insaturadas catalizada por diaminas primarias y secundarias. Adv. sintetizador Catal. 353, 3129–3133 (2011).

Artículo CAS Google Académico

Kelly, DR & Roberts, SM El mecanismo de la epoxidación asimétrica catalizada por polileucina. química común 18, 2018–2020 (2004).

Artículo Google Académico

Rajput, JK & Kaur, G. Reacción de condensación de Claisen Schmidt catalizada por ácido silicotúngstico: un protocolo eficiente para la síntesis de 1,3-diaril-2-propenonas. tetraedro Lett. 53, 646–649 (2012).

Artículo CAS Google Académico

Banfi, S., Colonna, S., Molinari, H., Julia, S. y Guixer, J. Epoxidación asimétrica de olefinas V pobres en electrones: influencia en la estereoselectividad de la estructura de poli-α-aminoácidos utilizados como catalizadores. Tetraedro 40, 5207–5211 (1984).

Artículo CAS Google Académico

Yamaguchi, K., Mori, K., Mizugaki, T., Ebitani, K. & Kaneda, K. Epoxidación de cetonas α, β-insaturadas usando peróxido de hidrógeno en presencia de catalizadores básicos de hidrotalcita. J. Org. química Rev. 65, 6897–6903 (2000).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Pourali, AR Oxona soportada por polímeros e hidroperóxido de terc-butilo: nuevos reactivos para la epoxidación de aldehídos y cetonas α, β-insaturados. Comunes de Mendeleiev. 20, 113–115 (2010).

Artículo CAS Google Académico

Wu, Y. et al. Epoxidación aeróbica inducida por luz visible de cetonas α, β-insaturadas mediada por amidinas. J. Org. química 83, 13051–13062 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Descargar referencias

Los autores agradecen al Consejo de Investigación de la Universidad Razi por el apoyo de este trabajo.

Centro de Investigación de Nanociencia y Nanotecnología (NNRC), Universidad Razi, Kermanshah, 67144-14971, Irán

Mohammed Salim Mohammed y Kiumars Bahrami

Departamento de Química Orgánica, Facultad de Química, Universidad Razi, Kermanshah, 67144-14971, Irán

Homa Targhan y Kiumars Bahrami

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

KB concibió la idea original y supervisó el proyecto. MSM llevó a cabo los experimentos. MSM y HT escribieron el texto principal del manuscrito. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Kiumars Bahrami.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el intercambio, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre que se otorgue el crédito correspondiente al autor o autores originales y a la fuente. proporcionar un enlace a la licencia Creative Commons e indicar si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Mohammed, MS, Targhan, H. y Bahrami, K. Diseño e introducción de puntos cuánticos de óxido de grafeno funcionalizados con hidróxido de amonio cuaternario como catalizador pseudohomogéneo para la epoxidación de cetonas α, β-insaturadas. Informe científico 13, 8140 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34635-5

Descargar cita

Recibido: 27 diciembre 2022

Aceptado: 04 mayo 2023

Publicado: 19 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34635-5

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y Pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.