Nanopartícules més petites per un catalitzador més eficient
La reacció de Biginelli és una ciclocondensació orgànica, els productes de la qual són utilitzats a la indústria farmacèutica per a la fabricació de medicines per al tractament de la hipertensió i contra la proliferació de cèl·lules canceroses. Aquesta important reacció es veu afavorida per catalitzadors d'òxids de ferro i coure, que augmenten considerablement la seva velocitat. Ja que els catalitzadors són actius a la seva superfície, l'eficiència d'aquests es veu incrementada si s'aconsegueix una gran dispersió entre les seves partícules, evitant la seva conglomeració. Aquest treball s'ha adreçat a aconseguir partícules de catalitzador amb mides de poc més de 5nm, amb les quals s'ha reduït la durada per a la reacció de Biginelli de 18 a només 2 hores, augmentant fins i tot la seva eficiència, en necessitar fins a 30 vegades menys de catalitzador.
Durant l'última dècada, les reaccions de components múltiples han anant adquirint més importància com a eina eficaç i de baix cost per a la síntesi combinatòria als camps de la química orgànica i medicinal. La reacció de Biginelli consisteix en una ciclocondensació d'aldehid, un β-cetoèster i urea que dóna lloc a la formació de dihidropirimidones diferents (veure Esquema 1). Aquesta reacció sol estar catalitzada per un àcid de Lewis.
La gran importància de les dihidropirimidones és degut a que són compostos àmpliament utilitzats a la indústria farmacèutica com a bloquejadors de canals de calci, agents antihipertensius, inhibidors de la quinasa mitòtica i agents antivirals entre d'altres aplicacions.
En aquest article es mostren els resultats obtinguts a partir de la síntesi i caracterització de clústers que contenen nuclis de {Fe2CuO} com a precursors per a la preparació de sistemes catalítics de tamany nanomètric amb la finalitat de ser utilitzats per a la reacció de Niginelli, necessitant així una concentració inferior de catalitzador. Les nanopartícules monodispersades de ferro i òxids de coure solubles en els dissolvents orgànics s'obtenen per la descomposició tèrmica dels clústers de [Fe2CuO(CCl3COO)6(THF)3] i [Fe2CuO(CCl3COO)6(4-DMAP)3] en 1-hexadecilamina (HDA) en argó (atmosfera THF = tetrahidrofurà, i 4-DMAP = 4-dimetilaminopiridina).
L'anàlisi de TEM dels productes de descomposició mostren que els millors resultats es van obtenir en el cas de la descomposició de [Fe2CuO (CCl3COO)6 (4-DMAP)3]. Les nanopartícules dels productes resultants són de forma arrodonida i tenen una distribució homogènia al tamany i amb diàmetres d'entre 4 i 7 nm (veure figura 1). A partir de l'histograma corresponent es va obtenir que el diàmetre de partícula promig és de 5.65 nm.
S'ha estudiat la reacció de Biginelli d'acetoacetat d'etil amb aldehids aromàtics i urea sense dissolvent en presència de nanocatalitzadors de γ-Fe2O3-CuO a 105-120ºC (Esquema 1). La reacció va donar lloc a la formació de 3,4-dihidropirimidin-2-(1H)-ones (Esquema 1, 5a-c), que es formaren amb diferents rendiments. S'ha demostrat que la naturalesa del catalitzador i de l'aldehid inicial influeixen significativament tant a la velocitat de reacció com al rendiment del producte. Sota aquestes noves condicions, el temps de resposta va ser significativament reduït de 18 h del mètode Biginelli clàssic a 2h, amb l'aventatge addicional de que la concentració del catalitzador es va reduir en més de 30 vegades: de 0,6-5,0% mol a 0,02% mol.
Referències
"Synthesis and characterization of {Fe2CuO} clusters as precursors for nanosized catalytic system for Biginelli reaction". D. Prodius, F. Macaev, V. Mereacre, S. Shova, Y. Lutsenco, E. Styngach, P. Ruiz, D. Muraviev, J. Lipkowski, Y. A. Simonov, C. Turta. Inorganic Chemistry Communications, 12, 642-645 (2009).
Destaquem
La intersecció de la justícia ambiental i les emissions del transport a Barcelona
Un estudi de la UAB revela les dimensions polítiques de la contaminació atmosfèrica de Barcelona. La...