세미카바지드의 설계, 준비 및 적용

Aug 01, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14347(2022) 이 기사 인용

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세미카바지드 링커, 즉 Fe3O4@SiO2@OSi(CH2)3-N(3-피리도일 설폰산)세미카바지드(FSiPSS)를 포함하는 새롭고 효율적이며 복구 가능한 나노자기 촉매는 다양한 기술을 사용하여 설계, 합성 및 특성화되었습니다. FT‐IR, EDX, 원소 매핑 분석, XRD, SEM, TEM, TGA/DTA, BET 및 VSM 등. 그런 다음, 새로 제조된 나노자성 FSiPSS 촉매의 촉매 성능은 에틸 아세토아세테이트, 히드라진 수화물, 방향족 알데히드 및 ​​말로노니트릴 또는 에틸 시아노-아세테이트의 원팟 4성분 축합 반응을 통해 다양한 피라노피라졸을 합성하는 데 성공적으로 조사되었습니다. 매우 짧은 반응 시간에 초음파 처리가 가능하며 높은 수율과 쉬운 작업이 가능합니다(그림 1).

FSiPSS 나노촉매에 의한 다양한 피라노피라졸의 합성.

Semicarbazide(SEM)는 의약 및 건강 관련 문제에서 몇 가지 중요한 기능을 갖는 요소 또는 히드라진의 파생물입니다. SEM 모티프는 니트로푸라존, 톨라자미드, 라로무스틴, 카펜스트롤 및 디플루펜조피르1,2,3과 같은 여러 약물 및 제초제의 핵심 구조를 구성합니다. 또한 SEM은 금지된 항생제 nitrofurazone4의 불법 사용을 탐지하기 위한 지표로 식품에 적용됩니다. 그들은 또한 엽록체 막 지질의 액정 상태에 대한 안정화 효과를 나타내며 일부는 계면활성제로 알려져 있습니다. 또 다른 보고서에 따르면 SEM은 폴리머 산업에서 안정화제로도 적용됩니다5.

또한, 자성나노입자(MNP)는 다양한 분야에서 폭넓게 활용되면서 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. MNP는 유기화학에서 많은 장점을 가지고 있습니다. (1) MNP는 접근 가능합니다. (2) 촉매 결합의 안정성으로 인해 균일한 촉매 작용보다 환경 친화적인 용매를 사용하게 됩니다. (3) 외부 자기장에 의한 단순 분리; (4) MNP의 제작은 일반적으로 간단하고 확장 가능하며 안전하고 비용 효율적이며 제어 가능합니다. (5) 촉매 침출은 일반적으로 다른 물질 담지 촉매6보다 낮습니다. MNP 나노입자에 대한 많은 보고서가 수년 동안 나타났습니다7,8,9,10,11. 다양한 유형의 MNP 중에서 알루미늄과 산화철은 저렴한 비용, 광범위한 가용성, 열 안정성 및 상당한 흡착 용량과 같은 큰 장점을 가지고 있습니다.

특히, 페리자성체 계열의 자성체에 속하는 산화철나노입자(IONP)는 표면 개질이 용이하고 합성이 용이하며 독성이 낮아 바이오의학 및 생명공학 분야에 널리 응용되고 있다. 자철석(Fe3O4), 마그헤마이트(γ-Fe2O3) 및 혼합 페라이트(MFe2O4, 여기서 M=Co, Mn, Ni 또는 Zn)는 산화철 기반 나노입자의 세 가지 주요 형태입니다13,14,15,16. MNP의 응집을 방지하고 안정성을 향상시키기 위해 일반적으로 표면에 실리카 층을 코팅합니다. 실리카로 코팅된 Fe3O4는 금속 및 비금속 촉매의 지지체로 자주 사용되었습니다.

자성 나노물질은 적용된 자기장을 사용하여 폐수에서 오염물질을 쉽게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 유리한 표면 전하 및 산화환원 활성 특성으로 인해 활성탄, 산화 그래핀(GO) 및 제올라이트 기반 흡착제보다 더 효율적인 흡착제입니다. WO3, TiO2, ZnO, GO 등의 흡착제와 자성 나노물질을 결합하면 광유도 전자 정공의 빠른 재결합이 감소하고 이들 물질의 광촉매 잠재력이 향상됩니다. 반면에 자성나노물질은 생체흡착제와 시너지 효과를 낼 수 있다. 생체 흡착제는 오염 물질을 제거하는 효율적인 흡착 능력과 높은 풍부함을 가지고 있어 생태학적 및 환경 문제를 줄이는 데 도움이 됩니다22,23.

산화철 자성 나노입자 중에서 회수 가능한 고체 강산으로 알려진 술폰산 기능화된 자성 나노입자는 경제적으로 중요하고 환경 친화적인 특성으로 인해 많은 주목을 받고 있습니다.