تهیه نانوکامپوزیت مغناطیسی شامل زيركونيم (IV) اكسي دي‌كلريد بر پایه رزین مریفیلد و استفاده از آن به عنوان کاتالیزگر در سنتز مشتقات کرومن
محورهای موضوعی : سنتز و مشخصه یابی نانوساختارها
ميلاد صادقي
1
,
عليرضا پورعلي
2
*
1 - گروه شيمي آلي و پليمر، دانشکده شيمي، دانشگاه دامغان، دامغان، ايران.
2 - گروه شيمي آلي و پليمر، دانشکده شيمي، دانشگاه دامغان، دامغان، ايران.
کلید واژه: نانوکامپوزیت پلیمری, کلرومتیل پلی‌استایرن (رزین مریفیلد), نانو ذرات آهن, زيركونيم (IV) اكسي دي‌كلريد, کرومن.,
چکیده مقاله :
در این پژوهش یک نانوکامپوزیت ناهمگن از کلرومتیل پلی استایرن (رزین مریفیلد)، نانوذرات مغناطیسی آهن و ZrOCl2 تهیه شد و خواص كاتاليزگري آن در واكنش سه جزئي سنتز مشتقات كرومن مورد بررسی قرار گرفت. نانوذرات آهن طی دو مرحله شامل (1) واكنش با تترا اتيل ارتو سیلیکات(TEOS) و (2) واكنش با 3-آمینوپروپیل تری‌اتوکسی‌سیلان (APTES) اصلاح سطحي شدند. در هر مرحله رسوب توسط آهن‌ربای خارجی نسبتاَ قوی جدا و توسط آب و اتانول شستشو داده شد. سپس کاتالیزگر ناهمگن Fe3O4@SiO2@CMPS@ZrOCl2 طی سه مرحله شامل (1) متورم سازی پلیمر با حلال مناسب، (2) تهیه نانوکامپوزیت Fe3O4@SiO2@CMPS از طريق برقراري اتصال كوالانسي پلي استايرن كلرومتيله با نانوذرات آهن اصلاح سطحي شده و (3) واكنش با ZrOCl2 تهيه شد. برای مشخصه‌يابي کاتالیزگر از آنالیزهای FTIR، FESEM، EDX، XRD، ICP، TGA و VSM استفاده شد. نانوکامپوزیت Fe3O4@SiO2@CMPS@ZrOCl2به عنوان یک کاتالیزگر ناهمگن برای سنتز سه جزئي مشتقات کرومن (بنزآلدهید، دیمدون و مالونیتریل) به‌کار گرفته شد. مشتقات در زمان واکنش كوتاه با بازده عالي تهیه شدند. علاوه بر این، کاتالیزگر خواص مغناطیسی خوبی را نشان داد به طوری که به صورت مغناطیسی از مخلوط واکنش به راحتی جدا می‌شود. این نانوکاتالیزگر هم‌چنین می‌تواند تا پنج دوره متوالی بازیافت و دوباره استفاده شود، بدون اینکه اثربخشی آن کاهش یابد.
In this study, a heterogeneous nanocomposite was prepared from chloromethyl polystyrene (Merrifield resin), iron magnetic nanoparticles and ZrOCl2 and its catalytic properties were investigated in the three-component reaction of the synthesis of chromene derivatives. The iron nanoparticles were surface modified in two steps including (1) reaction with tetraethyl orthosilicate (TEOS) and (2) reaction with 3-aminopropyl triethoxysilane (APTES). In each step, the precipitate was separated by a relatively strong external magnet and washed with water and ethanol. Then, the heterogeneous catalyst Fe3O4@SiO2@CMPS@ZrOCl2 was prepared in three steps including (1) polymer swelling with a suitable solvent (2) preparation of Fe3O4@SiO2@CMPS nanocomposite by covalently linking chloromethylated polystyrene with surface-modified iron nanoparticles (3) reaction with ZrOCl2. FTIR, FESEM, EDX, XRD, ICP, TGA and VSM analyses were used to characterize the catalyst. The Fe3O4@SiO2@CMPS@ZrOCl2 nanocomposite was used as a heterogeneous catalyst for the three-component synthesis of chromene derivatives (benzaldehyde, dimedone and malononitrile). The derivatives were prepared in a short reaction time with high yield. In addition, the catalyst showed good magnetic properties so that it was easily separated magnetically from the reaction mixture. This nanocatalyst can also be recycled and reused up to five consecutive cycles without any reduction in its effectiveness.
1. P.Y. Bruice, Organic Chemistry, 7th edn. (Pearson Education, Boston, 2014), pp. 1079–1081.
2. A.S. Sharma, V.S. Sharma, P. Yadav, H. Kaur, R.S. Varma. ChemCatChem, 15, e202201493 (2023).
3. T. Aalhusaini, D. Pore, G. Rashinkar. J. Organomet. Chem. 1023, 123406 (2025).
4. A. Aggarwal, H.K. Chopra. J. Mol. Liq. 415, Part A, 126329 (2024).
5. A. Aggarwal, A. Singh, H.K. Chopra. Curr. Org. Chem. 27, 130-152 (2023).
6. P. Kachhap, N. Chaudhary, C. Haldar. React. Funct. Polym. 189, 105606 (2023).
7. M. Fantinel, N. Valiati, P.A.M. Moro, M.M. Sá. Tetrahedron 86, 132081, (2021).
8. K. Rajasree, K. S. Devaky. J. Appl. Polym. Sci. 82, 593-600 (2001).
9.M. Xu, Z. Ou, Z. Shi, M. Xu, H. Li, S. Yu, B. He React. Funct. Polym. 48, 85-95 (2001).
10.N. Iranpoor, H. Firouzabadi, A.R. Pourali. Tetrahedron, 58, 5179-5184 (2002).
11. A.R. Pourali, S. Ghayeni, F. Afghahi. Bull. Korean Chem. Soc. 34, 1741-1744 (2013).
12. A.R. Pourali, S. Bahrami-Nasab, S.M.R. Nazifi. Natl. Acad. Sci. Lett. 38, 45–48 (2015).
13. N. Ghaffari Khaligh, P. Ghods Ghasem-Abadi, T. Mihankhah. Comptes Rendus Chimie 17, 23-29 (2014).
14. G. Zhao, Z. Chai. in Recoverable and Recyclable Catalysts, ed. By M. Benaglia, (John Wiley & Sons, 2009), pp. 49-50.
15. J. Govan, Y.K. Gun’ko. Nanomaterials, 4, 222–241 (2014).
16. A.M. Abu-Dief, S.M. Abdel-Fatah. Beni-Suef Univ. J. Basic Appl. Sci., 7, 55–67 (2018).
17. H.L. Singh, M. Chahar, Sangeeta, S. Sahal, S. Khaturia. Results in Chemistry 5, 100884 (2023).
18. M.K. Katiyar, G.K. Dhakad, S. Arora, S. Bhagat, T. Katyal, R. Kumar. J. Mol. Struct. 1263, 133012 (2022).
19. P.B. Hiremath, K. Kantharaju. ChemistrySelect 5, 1896 –1906 (2020).
20. M. Kidwai, S. Saxena, M.K.R. Khan, S.S. Thukral. Bioorg. Med. Chem. Lett. 15, 4295-4298 (2005).
21. L. Bonsignore, G. Loy, D. Secci, A. Calignano. Eur. J. Med. Chem., 28, 517-520 (1993).
22. L. Alvey, S. Prado, B. Saint-Joanis, S. Michel, M. Koch, S.T. Cole, F. Tillequin, Y.L. Janin. Eur. J. Med. Chem. 44, 2497-2505 (2009).
23. D. Kumar, V.B. Reddy, S. Sharad, U. Dube, S. Kapur. Eur. J. Med. Chem. 44, 3805-3809 (2009).
24. L. R. Wen, H. Y. Xie, M. Li. J. Heterocyclic Chem. 46, 954-959 (2009).
25. R.S. Bhosale, C.V. Magar, K.S. Solanke, S.B. Mane, S.S. Choudhary, R.P. Pawar. Synth. Commun. 37, 4353–4357 (2007).
26. F. Shahbazi, K. Amani. Catal. Commun. 55, 57–64 (2014).
27. V.M. Joshi, R.L. Magar, P.B. Throat, S.U. Tekale, B.R. Patil, M.P. Kale, R.P. Pawar. Chin. Chem. Lett. 25, 455-458 (2014).
28. X.S. Wang, D.Q. Shi, S.J. Tu, C.S. Yao. Synth. Commun. 33, 119–126 (2003).
29. H. Firouzabadi, M. Jafarpour. J. Iran. Chem. Soc. 5, 159-183 (2008).
30. K. Nikoofar, Z. Khademi. Res. Chem. Intermed. 42, 3929–3977 (2016).
31. B. Karami, M. Kiani. Catal. Commun. 14, 62-67 (2011).
32. N. Hazeri, M. T. Maghsoodlou, F. Mir, M. Kangani, H. Saravani, E. Molashahi, Chinese J. Catal. 35, 391-395 (2014).
33. B. Paplal, S. Nagaraju, P. Veerabhadraiah, K. Sujatha, S. Kanvah, B.V. Kumar, D. Kashinath, RSC Adv. 4, 54168-54174 (2014).