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Jul 29, 2023

이미다졸 유도체의 녹색 합성을 위한 촉매로서 특정 형태를 갖는 LDH/고분자 복합체의 나노구조 설계 및 준비

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 11288(2022) 이 기사 인용 1289 액세스 8 인용 1 Altmetric Metrics 세부 정보 이 문서는 다음과 같은 새로운 나노 아키텍처를 설계하고 준비했습니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 11288(2022) 이 기사 인용

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본 논문은 특정 형태를 갖는 LDH/고분자 복합체의 새로운 나노구조를 설계하고 준비하였다. 이를 위해 CTAB 계면활성제를 사용하여 층상 이중 수산화물(LDH)의 형태를 제어하고 LDH/고분자 나노복합체(LDH-APS-PEI-DTPA)를 제조했습니다. 폴리머는 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 폴리에틸렌이민을 사용하여 합성되었으며 LDH와 함께 사용되어 열 안정성이 높은 나노복합체를 형성했습니다. 이어서, 제조된 나노복합체를 FTIR, EDX, TGA, XRD, FESEM, BET 기법을 이용하여 확인하였다. 또한, 제조된 LDH-APS-PEI-DTPA 나노복합체는 친환경 조건에서 이미다졸 유도체 합성을 위한 이질적이고 재활용 가능한 촉매로 사용되었습니다. 결과는 LDH-APS-PEI-DTPA 나노복합체가 적절한 형태, 간단한 준비, 높은 촉매 활성 및 높은 표면적의 이점을 가지고 있음을 보여주었습니다. 또한 제안된 LDH-APS-PEI-DTPA 이종 촉매는 녹색 화학 원리와 일치하는 5회 연속 실행에서 높은 안정성과 재사용성을 보여주었습니다.

지난 10년 동안 분산된 나노크기 강화 입자가 있는 폴리머 매트릭스로 구성된 폴리머 나노복합체에 대한 광범위한 연구가 집중되었습니다. 일반적으로 나노복합체는 유사한 마이크로 크기의 복합재료보다 훨씬 더 나은 기계적 특성을 나타냅니다5,6,7,8,9. 고전적인 복합 이론은 폴리머 매트릭스와 다른 구성 요소 사이의 향상된 결합이 향상된 기계적 특성으로 이어진다고 예측합니다8. 폴리머/층상 무기 나노복합체 형성을 위한 폴리머 매트릭스 내 층상 무기 필러의 구성은 독특한 특성으로 인해 매우 중요합니다6,10,11,12. 이와 관련하여, 층상 이중 수산화물(LDH)/고분자 나노복합체는 열적 안정성과 물리적 특성이 크게 향상되었기 때문에 중요한 고분자/층상 무기 나노복합체 클래스에 속합니다. LDH는 조정 가능한 시트형 구조를 가지며 요소 가수분해, 공침, 열수 합성, 동시 침전 및 이온 교환 방법으로 합성할 수 있습니다. LDH 라미네이트는 금속 양이온과 수산화물로 구성되며, 여기서 음이온은 층 사이, 즉 층간 이온에 배치됩니다. 따라서 LDH의 적층 이온, 원자가 상태 및 층간 음이온은 조정 가능하므로 LDH는 다양한 응용 분야에 유망한 후보입니다. 또한 독특한 층상구조로 인해 복합재료의 비표면적과 활성점을 증가시켜 대부분의 재료와의 혼합 가능성을 높일 수 있다26. Ti, Fe, Mg, Ni, Cu 등과 같은 금속을 기반으로 하는 다양한 LDH 촉매가 촉매 반응에 사용되었습니다.

폴리에틸렌이민(PEI)의 화학 구조는 에틸렌 이민(아지리딘) 또는 옥사졸린 단량체로 구성되어 각각 분지형 또는 선형 중합체 백본을 생성합니다. 이 분자는 CH2–CH2–NH 에틸렌 이민 모티프의 간단한 복제물입니다. PEI는 분지형 사슬에 여러 개의 활성 아민 그룹을 갖는 수용성 분지형 양이온 중합체입니다.

디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA) 또는 펜테틱산은 5개의 카르복시메틸 그룹을 가진 디에틸렌트리아민으로 구성된 아미노폴리카르복실산입니다. 물에 대한 용해도가 제한된 흰색 고체입니다32. 분자는 EDTA의 확장된 버전으로 볼 수 있으며 유사하게 사용됩니다.

또한, 헤테로고리 화합물 중에서 이미다졸 유도체는 생물학적 및 의학적 특성으로 인해 특별한 주목을 받고 있습니다34,35. 이 1,3-디아졸 그룹은 항생제 및 항진균제와 같은 치료 작용을 나타냅니다. 이미다졸 화합물은 시메티딘, 케토코나졸, daclatasvir36 및 위장 감염 치료용 항생제인 니트로이미다졸과 같은 일부 약물에서 의약 핵으로 사용됩니다. 최근 수십 년 동안 다양한 촉매 존재 하에서 이미다졸 유도체의 합성이 보고되었습니다. 이미다졸 유도체 합성을 위해 보고된 균질 또는 불균일 촉매에는 분자 요오드, 분자 각인 폴리머, p-톨루엔술폰산, 산화그래핀-키토산 복합체40 등이 포함됩니다. 이미다졸 유도체는 장점에도 불구하고 독성 용매 사용, 높은 로딩으로 인해 단점이 있습니다. 촉매, 낮은 생산 효율 및 금속 촉매 비용.