Conception, préparation et application du semicarbazide

Aug 15, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 14347 (2022) Citer cet article

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Un catalyseur nanomagnétique nouveau, efficace et récupérable portant les lieurs semicarbazide, à savoir, Fe3O4@SiO2@OSi(CH2)3-N(acide 3-pyridoylsulfonique)semicarbazide (FSiPSS) a été conçu, synthétisé et caractérisé par l'utilisation de diverses techniques tels que FT-IR, EDX, analyse de cartographie élémentaire, XRD, SEM, TEM, TGA/DTA, BET et VSM. Ensuite, la capacité catalytique du nouveau catalyseur FSiPSS nanomagnétique préparé a été étudiée avec succès dans la synthèse de divers pyranopyrazoles par le biais d'une réaction de condensation à quatre composants en un seul pot d'acétoacétate d'éthyle, d'hydrate d'hydrazine, d'aldéhydes aromatiques et de malononitrile ou de cyano-acétate d'éthyle par le l'aide des ultrasons en un temps de réaction très court, des rendements bons à élevés et un traitement facile (Fig. 1).

Synthèse de divers pyranopyrazoles par le nano-catalyseur FSiPSS.

Le semicarbazide (SEM) est un dérivé de l'urée ou de l'hydrazine qui possède plusieurs fonctions importantes dans les problèmes médicinaux et liés à la santé. Les motifs SEM constituent les structures centrales de plusieurs médicaments et herbicides tels que la nitrofurazone, le tolazamide, la laromustine, le cafenstrole et le diflufenzopyr1,2,3. De plus, le SEM est appliqué dans les aliments comme marqueur pour détecter l'utilisation illégale de l'antibiotique interdit nitrofurazone4. Ils révèlent également un effet stabilisant sur l'état cristallin liquide des lipides membranaires des chloroplastes, et certains sont connus sous le nom de tensioactifs. Un autre rapport a montré que les SEM sont également appliqués comme agents stabilisants dans l'industrie des polymères5.

En outre, les nanoparticules magnétiques (MNP) suscitent un intérêt croissant en raison de leurs applications généralisées dans divers domaines. Les MNP présentent de nombreux avantages en chimie organique, (1) les MNP sont accessibles ; (2) la stabilité des liaisons catalytiques conduit à l'utilisation de solvants plus respectueux de l'environnement que la catalyse homogène ; (3) simple séparation par un champ magnétique externe ; (4) la fabrication des MNP est généralement simple, évolutive, sûre, rentable et contrôlable ; (5) la lixiviation du catalyseur est généralement inférieure à celle des autres catalyseurs supportés par un matériau6. De nombreux rapports sur les nanoparticules de MNPs sont apparus au cours des années7,8,9,10,11. Parmi les différents types de MNP, l'aluminium et l'oxyde de fer présentent de grands avantages tels qu'un faible coût, une grande disponibilité, une stabilité thermique et une capacité d'adsorption considérable12.

En particulier, les nanoparticules d'oxyde de fer (IONP), qui appartiennent à la classe ferrimagnétique des matériaux magnétiques, sont largement appliquées dans les domaines de la biomédecine et de la bio-ingénierie en raison de leur facilité de modification de surface, de synthèse et de leur faible toxicité. La magnétite (Fe3O4) et la maghémite (γ-Fe2O3) et les ferrites mixtes (MFe2O4 où M=Co, Mn, Ni ou Zn) sont les trois principales formes de nanoparticules à base d'oxyde de fer13,14,15,16. Pour empêcher l'agrégation des MNP et également améliorer leur stabilité, une couche de silice est généralement appliquée sur la surface17. Fe3O4 recouvert de silice était souvent utilisé comme support de catalyseurs métalliques et non métalliques18,19,20,21.

Les nanomatériaux magnétiques sont des adsorbants plus efficaces que le charbon actif, l'oxyde de graphène (GO) et les adsorbants à base de zéolite en raison de leur facilité d'élimination des contaminants des eaux usées en utilisant un champ magnétique appliqué, mais aussi de leurs caractéristiques avantageuses de charge de surface et d'activité redox. L'incorporation de nanomatériaux magnétiques avec des adsorbants tels que WO3, TiO2, ZnO et GO diminue la recombinaison rapide des trous d'électrons photoinduits et améliore le potentiel de photocatalyse de ces matériaux. D'autre part, les nanomatériaux magnétiques peuvent avoir un effet synergique avec les biosorbants. Les biosorbants possèdent une capacité d'adsorption efficace pour éliminer les polluants et une grande abondance et contribuent donc à réduire les problèmes écologiques et environnementaux22,23.

Parmi les nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer, les nanoparticules magnétiques fonctionnalisées par l'acide sulfonique, connues sous le nom d'acide fort solide récupérable, ont attiré beaucoup d'attention en raison de caractéristiques économiquement importantes et respectueuses de l'environnement24.

De plus, les pyranopyrazoles (hétérocycles contenant de l'oxygène à six chaînons) ont reçu une attention considérable en raison du large éventail d'activités biologiques telles que anticancéreux, anti-leishmanien, antimicrobien, anti-inflammatoire, inhibiteur de lactamase, etc.25,26, 27,28. Les réactions à trois composants (3-CR) ou à quatre composants (4-CR) sont souvent utilisées pour la synthèse des pyranopyrazoles29. Plusieurs méthodes ont été établies pour leur synthèse utilisant du liquide ionique immobilisé au cuivre30, du N-oxyde de N-méthylmorpholine et de l'oxyde d'argent (Ag2O)31, de l'acide isonicotinique32, du chlorure de cétyltriméthylammonium (CTACl)33, du [bmim]BF434, de l'eutectique profond chlorure de choline-urée solvant35, catalyseur de cendres de fruits de bael (BFA)36, P2O5/SiO2 ou H3PO4/Al2O337, silice mésoporeuse immobilisée complexe Nd-salen Schiff38, points quantiques de SnO2 non coiffés (QD)39, citrate de sodium40, trityl carbocation41, CeO2/ZrO242, saccharose43, per-6-amino-β-cyclo-dextrine (per-6-ABCD)44, acétate de 2-carboxy-N,N-diéthyléthan-aminium45, alcaloïde de quinquina46, 4CzIPN/Ni0-métallaphotoredox47, ascorbate de sodium48 et méglumine49.

Dans cet article et suite à nos intérêts de présenter des protocoles nouveaux et efficaces pour la synthèse de structures biologiques de valeur par l'utilisation de catalyseurs nanomagnétiques50,51,52,53,54, nous aimerions rapporter la conception rationnelle, la synthèse et la caractérisation de la nouveau nano-catalyseur FSiPSS (Fig. 2).

Synthèse du nano-catalyseur FSiPSS.

Ensuite, le nano-catalyseur FSiPSS a été utilisé comme catalyseur hétérogène efficace pour la synthèse de pyranopyrazoles via une réaction de condensation à quatre composants en un seul pot d'acétoacétate d'éthyle 1, d'hydrate d'hydrazine 2, d'aldéhydes aromatiques 3 et de malononitrile ou d'éthyl-cyano-acétate. 4 sous ultrasons (Fig. 3).

Synthèse des pyranopyrazoles.

Tous les réactifs commerciaux ont été obtenus auprès des sociétés chimiques Merck ou Aldrich et utilisés sans autre purification. La progression de la réaction et la pureté des composés synthétisés ont été contrôlées par TLC réalisée avec des plaques de gel de silice 60 F-254. Les spectres FT‐IR ont été enregistrés sur un PerkinElmer Spectrum Version 10.02.00 en utilisant des pastilles de KBr. Les spectres RMN 1H (250 MHz) et RMN 13C (62,5 MHz) ont été enregistrés sur un spectromètre Bruker (δ en ppm) en utilisant du DMSO‐d6 comme solvant avec les déplacements chimiques mesurés par rapport au TMS comme étalon interne. Les points de fusion ont été mesurés avec un appareil de point de fusion BUCHI 510. L'analyse élémentaire a été effectuée à l'aide d'un analyseur MIRA II. Les images TEM ont été enregistrées sur un analyseur de carbone total CM120. Les images FESEM ont été enregistrées à l'aide d'un analyseur MIRA III. Les mesures de diffraction des rayons X (XRD) ont été réalisées avec un XRD Philips PW1730. L'analyse thermique différentielle thermogravimétrique (TG-DTA) a été réalisée à l'aide d'un appareil SDT-Q600. Un nettoyeur à ultrasons 2200 ETH-SONICA (50 Hz) a été utilisé à des fins d'ultrasons.

Un nouveau catalyseur nanomagnétique efficace et récupérable portant un lieur semicarbazide, à savoir le semicarbazide Fe3O4@SiO2@OSi(CH2)3-N(acide 3-pyridoylsulfonique) a été conçu, synthétisé et caractérisé à l'aide de diverses techniques, notamment l'infrarouge à transformée de Fourier (FT ‐IR) spectroscopie, analyse des rayons X à dispersion d'énergie (EDX), analyse de cartographie élémentaire, diffraction des rayons X (XRD), microscopie électronique à balayage (SEM), microscopie électronique à transmission (TEM), analyse thermogravimétrique/analyse thermique différentielle ( TGA/DTA), magnétomètre à échantillon vibrant (VSM) et Brunauer–Emmett–Teller (BET).

Initialement, le ligand A (2-nicotinoyl-N-(3-(triéthoxysilyl)propyl)hydrazine-1-carboxamide) a été préparé par réaction de triéthoxy(3‐isocyanatopropyl)silane (1,237 g, 5 mmol) et d'hydrazide d'acide nicotinique ( 685 mg, 5 mmol) dans des conditions sans solvant à température ambiante pendant 5 h. Ensuite, le précipité jaune pâle résultant a été lavé avec un mélange de n‐hexane et de dichlorométhane (3 × 10 mL). Le produit obtenu a été séché à l'air et caractérisé par FT-IR, RMN 1H et RMN 13C.

Le nano-catalyseur FSiPSS a été préparé en quatre étapes consécutives :

Étape 1 : Les nanoparticules magnétiques (MNP) de Fe3O4 ont été préparées à partir de la littérature55. Le mélange de FeCl3∙6H2O (11,44 g, 42,39 mmol) et de FeCl2.4H2O (4,3 g, 21,62 mmol) a été dissous dans de l'eau (100 mL) et agité pendant 30 min à 80°C. Ensuite, la solution d'ammoniaque à 37 % (20 ml) a été ajoutée goutte à goutte au mélange résultant et chauffée à 70 °C sous agitation vigoureuse à pH 10 pendant 0,5 h. Après séparation par un super aimant externe, un précipité noir (Fe3O4 = F) a été filtré, lavé à l'eau et séché à l'air.

Étape 2 : La surface des MNP Fe3O4 obtenus a été recouverte de couches de SiO256. Les Fe3O4‐MNP (2,0 g) ont été dispersés dans un mélange d'EtOH et d'eau déionisée (250 ml, V/V = 4:1) sous des conditions ultrasonores pendant 15 min. Ensuite, NH3.H2O (3 ml) et TEOS (2 ml) ont été lentement ajoutés goutte à goutte et le mélange a été agité pendant encore 12 h. Fe3O4@SiO2 (FSi) ont été recueillis par séparation magnétique, lavés avec de l'eau et de l'éthanol et séchés sous vide.

Étape 3 : La surface de Fe3O4@SiO2 a été fonctionnalisée avec le ligand A. Ainsi, Fe3O4@SiO2 (1,0 g) a été mélangé avec le ligand A (0,768 g, 2 mmol) sous reflux de toluène anhydre pendant 48 h. Ensuite, le Fe3O4@SiO2@OSi(CH2)3-N(3-pyridoyl)semicarbazide (FSiPS) obtenu a été séparé avec un super aimant, lavé avec de l'éthanol et séché sous vide.

Étape 4 : Une fonctionnalisation plus poussée de Fe3O4@SiO2@OSi(CH2)3-N(3-pyridoyl)semi-carbazide a été effectuée avec de l'acide chlorosulfurique (chlorosulfonique) (0,133 mL, 233 mg, 2 mmol) dans du CH2Cl2 au bain de glace. Ensuite, le précipité (FSiPSS) a été séparé avec un super aimant, lavé avec CH2Cl2 et séché à l'air. La structure et la morphologie du FSiPSS ont été entièrement confirmées par diverses techniques.

Un mélange d'acétoacétate d'éthyle 1 (0,130 g, 1,0 mmol), d'hydrate d'hydrazine 2 (0,032 g, 1,0 mmol), d'aldéhydes aromatiques 3 (1,0 mmol), de malononitrile 4a ou de cyanoacétate d'éthyle 4b (1,5 mmol) et de FSiPSS (20 mg) a été chauffé à 40 ° C sous irradiation ultrasonique dans EtOH (5 mL). La progression de la réaction a été contrôlée par CCM (n-hexane/EtOAc). Une fois la réaction terminée, le nano-catalyseur FSiPSS a été séparé par un super aimant, les produits purs obtenus par recristallisation dans l'éthanol et caractérisés par des techniques FT-IR, RMN et spectrométrie de masse.

La formation du nano-catalyseur FSiPSS a été confirmée par diverses techniques impliquant FT‐IR, EDX, VSM, XRD, SEM, TEM, TGA/DTA et BET.

Dans une exploration comparative comme indiqué sur la Fig. 4, les spectres FT‐IR de A : Fe3O4, B : Fe3O4@SiO2, le ligand A, C : Fe3O4@SiO2@OSi(CH2)3-N(3-pyridoyl)semicarb -azide et D: Fe3O4@SiO2@OSi(CH2)3-N(acide 3-pyridoylsulfonique)semicarbazide ont été explorés. Le pic à environ 592 cm−1 est lié à la présence des vibrations d'étirement Fe–O dans la courbe de Fe3O4. Le spectre FT‐IR de Fe3O4@SiO2 implique un nouveau pic à 1106 cm−1 qui est lié à la bande d'absorption Si–O–Si. Le spectre FT‐IR du ligand A synthétisé montre trois pics caractéristiques de base à 3335, 1697 et 1648 cm−1 indiquant la présence des liaisons NH, C=O et C=N respectivement. Le spectre de Fe3O4@SiO2@OSi(CH2)3-N(3-pyridoyl)semicarbazide présente tous les pics caractéristiques mentionnés ci-dessus. Enfin, le pic large de 2700 à 3700 cm-1 montre l'existence de fonctions acides OH et NH au sein de la structure du catalyseur recherché. Par conséquent, la comparaison de tous les spectres IR confirme la construction réussie du nano-catalyseur à base d'acide semicarbazide-pyridoyl-sulfonique.

Spectres FT-IR de FSiPSS et des composés correspondants.

Comme le montrent les Fig. 5 et 6, les résultats obtenus à la fois par EDX et par analyse de cartographie élémentaire ont confirmé l'existence d'éléments Fe, Si, O, C, N, S et Cl dans la structure du nanocatalyseur synthétisé. Les pourcentages de chaque élément sont présentés dans le tableau 1.

L'analyse EDX du nano-catalyseur FSiPSS.

Analyse de cartographie élémentaire du nano-catalyseur FSiPSS.

Dans une autre étude, une analyse VSM a été réalisée pour l'exploration du comportement magnétique du nano-catalyseur FSiPSS (D) et des composés correspondants (A, B, C). Comme illustré sur la figure 7, la diminution de l'aimantation à saturation d'environ 70 emu g−1 (pour le noyau principal Fe3O4) à environ 10 emu g−1 pour le nano-catalyseur FSiPSS est liée à la couche nouvellement revêtue, ce qui peut s'expliquer par la réduction dans les interactions dipôle-dipôle entre les nanoparticules magnétiques après leur revêtement avec SiO2 et fonctionnalisation avec le ligand A et l'acide chlorosulfonique.

Les analyses VSM de A, B, C et D.

Pour étudier la taille des particules et la morphologie de surface du catalyseur nouvellement préparé, des images SEM ont également été prises. Les images résultantes sont exposées sur la Fig. 8. Selon ces images, les tailles des particules de nano‐catalyseur FSiPSS sont de l'ordre du nanomètre (entre 13,66 et 35,86 nm).

Les images SEM du nano-catalyseur FSiPSS.

Les images TEM obtenues ont également prouvé que les tailles des particules de nano‐catalyseur FSiPSS sont de l'ordre du nanomètre, comme le montre la Fig. 9. De plus, la structure noyau-coquille du nanocatalyseur peut être perçue à travers des images TEM.

Les images TEM du nano-catalyseur FSiPSS.

A y regarder de plus près, comme illustré sur les histogrammes de distribution granulométrique (Fig. 10), les tailles des nanoparticules sont comprises entre 5 et 20 nm, et la taille moyenne des particules est évaluée à environ 9,61 nm.

La distribution granulométrique (histogramme) du nano-catalyseur FSiPSS.

De plus, l'analyse TGA-DTA a été appliquée pour étudier le comportement thermique du nano-catalyseur FSiPSS. La courbe obtenue est présentée sur la Fig. 11. La courbe thermo-gravimétrique affiche les trois pertes de masse au chauffage. La perte de poids d'environ 60 à 120 °C (23 %) peut être attribuée à la perte de molécules d'eau, la perte de poids de 120 à 300 °C (7 %) peut être liée à la décomposition des groupes fonctionnels acides et au poids la perte de 300 à 650 °C (17 %) peut être attribuée à la décomposition du ligand A. De plus, environ 72 % de la masse initiale reste à 700 °C.

Les modèles TGA-DTA du nano-catalyseur FSiPSS.

Les phases cristallines et les plans de diffraction des nanocomposites FSiPSS ont été déterminés par l'étude XRD, comme présenté à la Fig. 12. Le motif FSiPSS représente un profil à phase unique indiquant une entité unie des homologues assemblés. Les pics de diffraction typiques, dus au nano-catalyseur FSiPSS sont observés à 2θ = 30,1, 35,5, 43,1, 53,5, 57 et 62,8, correspondant à (220), (311), (400), (422), (511 ) et (440) indices Miller, respectivement (ICDD, PDF, dossier n° 01-075-0033)56. Le motif obtenu est en bon accord avec les pics caractéristiques de Fe3O4 nu, ce qui indique la rétention de la structure cristalline du noyau de ferrite spinelle lors de la fonctionnalisation des MNP et la synthèse réussie du catalyseur souhaité57. De plus, la synthèse réussie de Fe3O4@SiO2 core-shell a été confirmée par la présence d'un large pic à 2θ = 20°–30° qui est dû à la couche de silicium amorphe, démontrant que la structure de la fraction magnétique était protégée dans le noyau. où la couverture de SiO2 n'a pas modifié la structure cristalline des nanoparticules magnétiques de Fe3O458. De plus, après ancrage des groupes fonctionnels OSi(CH2)3-N(acide 3-pyridoylsulfonique)semicarbazide, les pics se sont avérés avoir des niveaux de bruit de fond augmentés, provenant des fonctionnalités amorphes d'acide sulfonique ajouté59. Enfin, sur la base de l'équation de Scherrer (D = Kλ/(β cos θ), la taille moyenne des cristallites des nanocomposites FSiPSS s'est avérée être d'environ 16,27 nm.

Les modèles XRD de A, B, C, D et le modèle simulé de la structure.

La surface spécifique du catalyseur synthétisé a été déterminée par l'analyse d'adsorption-désorption de N2. La surface spécifique, les volumes de pores totaux (V total), les diamètres de pores (DBJH) et l'épaisseur de paroi des échantillons ont été inspectés à 77 Kelvin pendant 6 h. Les résultats indiquent que selon la classification IUPAC des isothermes d'adsorption60, l'isotherme N2 ressemble au type III (Fig. 13). Les résultats obtenus des mesures BET ont été représentés dans le tableau 2. Selon les données obtenues, la surface du catalyseur est de 35,6 m2 g-1, ce qui peut fournir une surface suffisante pour que le catalyseur réalise la synthèse souhaitée.

La courbe d'adsorption-désorption d'azote (BET) du nano-catalyseur FSiPSS.

La figure 14 montre la courbe d'adsorption BJH du nano-catalyseur FSiPSS, qui a déterminé une taille de pore d'environ 12,24 nm.

La courbe d'adsorption BJH du nano-catalyseur FSiPSS.

Après synthèse et caractérisation complète du nouveau nano-catalyseur FSiPSS, les performances catalytiques du catalyseur nanomagnétique préparé ont également été évaluées dans la synthèse de dérivés de pyranopyrazole. Pour atteindre cet objectif, la réaction de l'acétoacétate d'éthyle, de l'hydrate d'hydrazine, du malononitrile et du benzaldéhyde en présence du nano-catalyseur FSiPSS a été sélectionnée comme réaction modèle pour trouver les meilleures conditions de réaction. Les données résultantes à différentes températures, quantités de catalyseur et solvants sont décrites dans le tableau 3. Les données obtenues indiquent que les meilleurs résultats ont été obtenus lorsque la réaction est effectuée en présence de 20 mg du nano-catalyseur FSiPSS dans de l'éthanol. à 40 °C sous ultrasons (entrée 2). De plus, l'effet des ultrasons a également été étudié et son importance peut être observée dans le temps de la réaction qui est considérablement réduit comme démontré dans les tableaux 3 et 4.

D'autre part, le rôle de chaque partie du catalyseur dans la réaction a également été étudié, quelle dernière étape est la plus efficace selon l'entrée 7 du tableau 4.

Dans l'étape suivante, avec des conditions de réaction optimales en main, la portée et la généralité de la méthode présentée ont été étudiées en examinant la réaction de l'acétoacétate d'éthyle 1, de l'hydrate d'hydrazine 2, de divers aldéhydes aromatiques 3(an) et du malononitrile 4a ou du cyanoacétate d'éthyle 4b en présence de la quantité catalytique du nano-catalyseur FSiPSS dans des conditions ultrasonores (tableau 5).

Un mécanisme plausible pour cette réaction est illustré à la Fig. 15. Selon notre mécanisme suggéré, premièrement, une attaque nucléophile de l'hydrazine 2 sur le groupe carbonyle de l'acétoacétate d'éthyle activé 1 donne l'intermédiaire A, qui ensuite avec perte de H2O, et intramoléculaire l'attaque nucléophile d'un autre groupe NH2 de l'hydrazine vers le groupe carbonyle suivant de l'acétoacétate d'éthyle génère du 3-méthyl-1H-pyrazol-5-ol (intermédiaire B). Dans l'étape suivante, le benzylidène (intermédiaire C) contenant la double liaison C = C pauvre en électrons est obtenu par condensation de Knoevenagel du méthylène actif 4a, b aux aldéhydes aromatiques 3. Enfin, l'addition de Michael de l'intermédiaire B à C- 2 de l'intermédiaire C résultant donne l'intermédiaire D, qui après la perte de proton et la cyclisation intramoléculaire donne des pyrano[2,3-c]pyrazoles 5(an) avec des rendements modérés à bons (40–80%).

Le mécanisme proposé pour la synthèse de divers pyranopyrazoles 5(an).

Fait intéressant, la réaction de l'acétoacétate d'éthyle 1, de l'hydrazine 2 et du benzaldéhyde 3a avec le cyanoacétate d'éthyle 4b dans les mêmes conditions entraîne la formation d'éthyle 4-benzyl-5-imino-3-méthyl-4,5-dihydro-1H-furo [2,3-c]pyrazole-4-carboxylate 5o avec un rendement de 46 %. Dans cette réaction, l'intermédiaire B obtenu s'ajoute au C-1 de l'intermédiaire C résultant, ce qui a conduit à la formation de l'intermédiaire E comme indiqué sur la Fig. 16. Par la suite, une attaque nucléophile intramoléculaire de l'oxygène du groupe carbonyle à le groupe cyano donne le pyrazole 5o recherché.

Le mécanisme proposé pour la synthèse du pyrazole désiré 5o.

Dans une étude distincte, la recyclabilité et la réutilisation du nano-catalyseur magnétique FSiPSS ont été testées pour la synthèse de la molécule cible 5a dans des conditions de réaction optimales. À la fin de chaque cycle, le nano-catalyseur magnétique FSiPSS est séparé du mélange réactionnel à l'aide d'un simple aimant externe, soigneusement lavé avec EtOH, séché et réutilisé pour le cycle suivant. La figure 17 démontre que l'activité du catalyseur est conservée après quatre cycles successifs sans diminution considérable du rendement et du temps de réaction.

Réutilisabilité du nano-catalyseur FSiPSS.

En outre, l'efficacité de notre protocole proposé a également été évaluée comparativement à certaines méthodes rapportées précédemment pour la synthèse des pyranopyrazoles. Selon le tableau 6, notre protocole proposé utilisé dans cet article pour la synthèse des pyranopyrazoles n'a aucun inconvénient et est accessible, applicable et réutilisable avec un temps de réaction très court, bon pour des rendements élevés et un traitement facile.

En résumé, la synthèse de dérivés de pyranopyrazole a été réalisée à l'aide d'un catalyseur nanomagnétique fonctionnalisé à l'acide sulfonique portant les lieurs semicarbazide en tant que nouveau système catalytique haute performance dans des conditions ultrasonores. La procédure de fabrication simple et facile de ce catalyseur, ainsi que la possibilité de le récupérer et de le réutiliser, le rend économique. Les caractéristiques les plus intéressantes de cette procédure sont une faible charge de catalyseur, des temps de réaction courts, des rendements bons à élevés, une température plus basse que les travaux précédents, la compatibilité avec divers groupes fonctionnels, un traitement facile, une séparation facile et la recyclabilité du catalyseur.

Concernant les limites de ce projet, les points suivants peuvent être mentionnés :

Rendement de la réaction : Le rendement de la réaction est compris entre 40 et 80 %, ce qui peut être amélioré à l'avenir en effectuant la réaction dans de nouvelles conditions optimisées pour augmenter le rendement des produits.

Remplacement du malononitrile par le cyanoacétate d'éthyle : parmi les dérivés synthétisés avec le cyanoacétate d'éthyle, seuls 3 dérivés ont été purifiés. En modifiant les conditions de réaction, on espère réduire le nombre de réactions secondaires et améliorer la purification des produits issus de la réaction avec le cyanoacétate d'éthyle.

Toutes les données générées ou analysées au cours de cette étude sont incluses dans le fichier d'informations complémentaires.

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Les auteurs sont reconnaissants à l'Université Bu-Ali Sina pour le soutien de ce travail.

Département de chimie organique, Faculté de chimie, Université Bu-Ali Sina, Hamedan, Iran

Masoumeh Beiranvand & Davood Habibi

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Ma doctorante, Mlle MB, a écrit le texte principal du manuscrit et le manuscrit a été vérifié, révisé, modifié et réécrit par moi (Prof DH).

Correspondance à Davood Habibi.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Beiranvand, M., Habibi, D. Conception, préparation et application du nanocatalyseur à base d'acide semicarbazide-pyridoyl-sulfonique pour la synthèse des pyranopyrazoles. Sci Rep 12, 14347 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-18651-5

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Reçu : 09 avril 2022

Accepté : 17 août 2022

Publié: 23 août 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-18651-5

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