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May 17, 2023

金属としての層状複水酸化物のニッケル置換ポリオキソメタレート

Rapporti scientifici Volume 13,

Scientific Reports volume 13、記事番号: 4114 (2023) この記事を引用

940 アクセス

2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

3 つのニッケル置換ケギン型ポリオキソメタレート、α-[SiW9O37{Ni(H2O)}3]-10 (SiW9Ni3 と表記) を、選択的イオン交換技術によって Zn3Al ベースの層状複水酸化物 (Zn3Al-LDH) にインターカレートしました。 合成されたままのナノ複合材料である SiW9Ni3@Zn3Al は、不均一ナノリアクターとして使用され、非存在下でよく知られている Ugi 型の Groebke-Blackburn-Bienaymé 反応 (GBB 3-CR) を介して薬物のようなアミノイミダゾピリジン小分子骨格の合成を促進しました。あらゆる酸/添加剤を使用せず、穏やかで溶剤を含まない条件下で使用します。 SiW9Ni3 ポリオキソメタレートと Zn3Al-LDH 前駆体間の相乗的な触媒効果は、個々の成分を個別に比較した場合と比べて、SiW9Ni3@Zn3Al 複合材料のより高い触媒特性によって証明されています。 SiW9Ni3 ポリオキソメタレートおよび Zn3Al-LDH 前駆体のルイス/ブレンステッド酸性は、複合材料の触媒性能に不可欠であると考えられます。 さらに、穏やかな無溶媒条件下でのアミノイミダゾチアゾールの GBB 3-CR 合成においても、SiW9Ni3@Zn3Al の触媒性能をテストしました。

世界的な化学プロセスの「グリーン化」は、化学産業における重要な課題となっています1。 グリーンケミストリーは、副生成物、生成される廃棄物、エネルギーコスト、材料消費量の削減だけでなく、無害な溶媒とグリーン触媒の選択に関する十分なアドバイスによって、反応に「グリーン」な経路を提供します2。 さらに、効率的なグリーン合成手順の開発においては、古典的な合成方法に勝る利点があるため、無溶剤（SF）アプローチが研究者の主要な焦点となっています。 SF 手順により、有毒な有機溶剤と揮発性有機化合物 (VOC) の使用が削減され、その他の廃棄物の生成が最小限に抑えられます 3,4。 一方、均一触媒の不均一化のためのさまざまなアプローチの開発は、溶媒などの材料、エネルギー、時間の消費を最小限に抑え、経済的および環境的に大きな利益をもたらす可能性があります。 したがって、環境と経済の両方の観点から、無溶媒で回収可能な触媒条件下での有機反応が近年かなりの関心を集めています5。

コンビナトリアル法による多成分反応 (MCR) は、さまざまなクラスの化合物の合成に対する便利なアプローチとして使用されてきました 6、7、8、9。 汎用性の高いよく知られた Ugi、Passerini、および Oakes-Yavari-Nair (OYN) 反応 10 などのイソシアニドベースの多成分反応 (IMCR) は、この分野で極めて重要な反応の 1 つです 11。 一部のアミノイミダゾ[1,2-a]ピリジンの抗真菌活性および抗菌活性により、これらの小さな薬物様分子は重要な種類の医薬化合物です11。 現在までに、酢酸、TsOH、Cell-SO3H、RuCl3、MOFs12、MgCl2、SnCl2、ZrCl4、および ZnCl2 などの多くのルイス酸およびブレンステッド酸が、GBB 3-CR を介したアミノイミダゾピリジンの合成に適用されています 13。 これらの触媒系の一部は、低収率、過酷な反応条件、長い反応時間、多量の有毒廃棄物の生成やいくつかの副反応の同時発生につながる面倒な後処理などの問題を抱えていることを考慮すると、14、15、16、17、 18、19、20、21、22。 その後、経済性・環境性の観点から一部使用不可となる場合がございます。 同様に、魅力的な目標として、新しい合成法の開発のための十分な余地があります。

ポリオキソメタレート (POM) は、無機アニオンクラスターの大きなグループであり、その大部分は、最も高い酸化状態にあるタングステン、モリブデン、バナジウムなどのオキソ架橋された初期遷移金属 (TM) で構成されています 23。 それらの構造の多様性と、酸化還元挙動、ルイス/ブレンステッド酸性度、分子構造の多様性、高い負電荷などの調整可能な化学的および物理的特性により、触媒、医療、材料、環境を含む幅広い分野で応用されています24,25。 26、27。 現在までに、幅広い種類の POM、特にブレンステッド酸が酸および酸化触媒として一般に適用されてきました。 ただし、表面オキソ配位子が高価金属中心の d 軌道を占有するため、ルイス酸触媒としての使用は制限されています 28,29。 この場合、POM を触媒として開発するには、その骨格に遷移金属を組み込むことによって POM の物理的および化学的特性を調整することができ、これにより POM の構造内に触媒活性部位を作り出すことができます 30,31。 しかし、POM の応用における問題は、可溶性 POM は表面積が比較的低く (< 10 m2 g-1)、極性溶媒への溶解度が高いため、固体材料に変換する必要があることにあります 32。 したがって、POM の不均一化により、POM はさまざまな種類の化学反応やグリーンケミストリーのナノ触媒として有力な候補となります 33,34。 以前の報告に基づいて、層状複水酸化物 (LDH) への POM のインターカレーションは、独特の特性を持つ不均一化 POM ベースの触媒を開発する方法です。 一般式 [M2+1−xM3+x(OH)2]x+(An−)x/n・yH2O を持つ LDH は、二価および三価の金属カチオンの構成要素も含む、正に帯電したブルーサイト状層の大きなクラスです。層間でCl-、CO32-、NO3-などの交換可能なアニオンとして。

この研究では、原子的に薄い材料としてα-[SiW9O37{Ni(H2O)}3]-10アニオンのケギン型3ニッケル置換基を柱としたZn3Al-NO3 LDHのナノリアクターを合成し、確認した。 TGA、FT-IR、SEM、X線回折(XRD)、エネルギー分散型X線(EDX)、透過型電子顕微鏡(TEM)、ブルナウアー・エメット・テラー(BET)、ゼータ電位などのさまざまな技術を使用して構造を解析します。 ここでは、ブレンステッド酸を必要とせず、温和なSF条件下でGBB 3-CRを介してアミノイミダゾピリジンの小分子を酸触媒合成するための不均一系触媒として、ニッケル置換ポリオキソメタレートインターカレーションZn3Al-NO3層状複水酸化物の触媒応用に焦点を当てます。または添加剤（図1）。

SiW9Ni3@Zn3Al ナノ複合材料の手順と POM-LDH 触媒によるアミノイミダゾチアゾールの合成ルートの図。

すべての化学物質は商業会社から購入し、さらに精製せずに使用しました。 粉末 X 線回折 (XRD) パターンは、Cu Kα 放射線 (λ = 1.54056 Å) を備え、40 kV 30 mA で動作する Philips X’Pert MPD 回折計で記録されました。 FT-IR スペクトルは、KBr Pellet を使用して Bruker モデル ベクトル 22 フーリエ変換分光光度計で記録しました。 表面積と細孔サイズの分布は、Micromeritics Tristar II Plus 表面積分析装置で 77 K での窒素物理吸着を使用して調査されました。 SEM 画像および対応するエネルギー分散型 X 線 (EDX) 分析データは、EDX 検出器を備えた FESEM-TESCAN MIRA3 走査型電子顕微鏡を使用して測定されました。 TEM は、80 kV で動作する Zeiss-EM10C 顕微鏡を使用して実行されました。 熱重量分析 (TGA) は、STA PT-1000 LINSEIS 装置によって実行されました。

SiW9Ni3@Zn3Al ナノ複合材料の調製は、(1) α-[SiW9O37{Ni(H2O)}3]-10 の合成、(2) Zn3Al-NO3 層状複水酸化物の水熱合成、および最後に (3) N2 雰囲気下での陰イオン交換プロセスによる [SiW9O37{Ni(H2O)}3]-10 陰イオンの Zn3Al-NO3 へのインターカレーション。 実験では脱炭酸・脱イオン水を使用します。 これは、脱イオン水に窒素ガスを沸騰させてバブリングさせて、溶解した CO2 を除去することによって調製されます。

まず、タングステン酸ナトリウム９１ｇを水１００ｍＬに溶解した。 清澄後、５．５ｇのケイ酸ナトリウムを上記溶液に磁気的に溶解した。 次いで、６５ｍＬのＨＣｌ酸（６Ｍ）を撹拌溶液に添加した。 次に、混合物を沸騰させて、その体積を半分に濃縮した。 冷却後、溶液を濾過し、濾液に無水炭酸ナトリウム２０ｇを加えた。 次いで、溶液を２０分間磁気撹拌した。 最後に、α-9-タングストシリケートのナトリウム塩が沈殿した。 FT-IR スペクトルは文献データと一致しました 35。

まず、３．４ｇ（１２ｍｍｏｌ）のＮｉＳＯ４・７Ｈ２Ｏを１５０ｍＬの酢酸ナトリウム（０．５Ｍ）に溶解した。 次のステップでは、11.2 g (4 mmol) の SiW9 を 70 °C で溶液に添加しました。 室温まで冷却した後、12mLの蒸留水中の4.2gのKClの溶液を添加して、虹色の緑色の生成物を得た。 得られた沈殿を熱水から再結晶した。 FT-IR スペクトルは文献データと一致しました 36。

典型的な実験では、100 ml の脱炭酸水中の 3.8 g Al(NO3)3 ・9H2O (0.01 mol) と 7.8 g Zn(NO3)2 ・4H2O (0.03 mol) の溶液を、3.2 g NaOH ( 0.08 mol）を 100 ml の脱炭酸 H2O に溶解します。 2 分以内に、得られたスラリーをオートクレーブに移し、100 °C で 12 時間熟成させました。 室温まで冷却し、脱炭酸水とエタノールで数回洗浄しました37。

典型的な手順では、40 mL の脱炭酸水中の 3.2 g SiW9Ni3 (1.14 mmol) の溶液を、N2 雰囲気下で激しく撹拌しながら Zn3Al-NO3 のスラリーに滴下しました。 次に、得られた緑色のスラリーを60℃で5時間撹拌した。 最後に、SiW9Ni3@Zn3Al の緑色の沈殿物を濾過し、脱炭酸水とエタノールで数回洗浄して未反応試薬を除去し、真空下 60 °C で一晩乾燥させました。

典型的な手順では、アルデヒド (1 mmol) と 2-アミノピリジン (1 mmol) の混合物に、SiW9Ni3@Zn3Al 触媒 (1 mol%) を SF 条件下、室温で添加しました。 次いで、得られた溶液を５分間よく撹拌した。 その後、1.2 mmolのアルキルイソシアニドを反応媒体に取り、35℃で適切な時間十分に撹拌した。 反応の進行はTLCで確認した。 反応の終わりに、反応混合物を冷却した後、CH2Cl2(4mL)を加えた。 触媒は、遠心分離（３０００ｒｐｍで１０分間）分離を使用して反応媒体から容易に回収された（ＣＨ ２ Ｃｌ ２ の添加後）。 その後、それをジエチルエーテルおよびジクロロメタン溶媒で洗浄し、真空下で乾燥させて、次の実行(ESI)で再使用した。

Zn3Al-NO3 LDHは、Zn(NO3)2・4H2O、Al(NO3)3・9H2OおよびNaOHを含む水溶液の水熱処理により合成に成功した。 N2雰囲気下でα-[SiW9O37{Ni(H2O)}3]10−のPOMアニオンをZn3Al-NO3中間層に挿入すると、SiW9Ni3@Zn3Alナノ複合材料の新規な挿入集合体の構築につながります（図2）。

Zn3Al-LDH への SiW9Ni3 アニオンのインターカレーションの調製ルートの概略図。

Zn3Al-NO3へのSiW9Ni3アニオンのインターカレーションの成功は、Zn3Al-NO3、SiW9Ni3、およびSiW9Ni3@Zn3Alナノ複合材料のFT-IRスペクトルの比較によって証明されます（図3a、b）。 Zn3Al-NO3 前駆体の FT-IR スペクトルは、約 100 mA に鋭いピークを示します。 1379 cm-1 は、中間層ギャラリー内の硝酸塩の ν3 伸縮振動に関連しています 38。 SiW9Ni3@Zn3Al のスペクトルにおける対応するバンドの強度は極端に減少しており、これは大量の硝酸アニオンがゲスト アニオンと交換されたことを示しています。 SiW9Ni3 の FT-IR スペクトルは、Si-O、W-Od、W-Ob、W-Oc の伸縮振動に起因する 987、939、889、および 810 cm-1 の特徴的なピークを示します。ここで、d、b、およびc はそれぞれ、末端、コーナー共有、エッジ共有の酸素を表します36。 これらの伸縮ピークは、SiW9Ni3@Zn3Al の FT-IR スペクトルで明確に観察できます。 SiW9Ni3@Zn3Al の SiW9Ni3 の対応するバンドのそれぞれ 973、946、898、および 778 へのわずかなシフトは、LDH 層と POM アニオン間の水素結合相互作用とみなすことができます 38,39。 これらすべてのデータは、LDH ホスト層へのゲスト アニオン SiW9Ni3 のインターカレーションが成功したことを示しています。 Zn3Al-NO3とその挿入生成物であるSiW9Ni3@Zn3AlのXRDパターンを図3cに示します。 Zn3Al-NO3 の場合、2θ = 10° と 2θ = 20° での 2 つの鋭い基底反射は、それぞれ (003) 面と (006) 面にインデックスされます40。 SiW9Ni3@Zn3Al の XRD 分光法によると、小さな硝酸アニオンが大きな SiW9Ni3 アニオンに交換されると、ラメラ層間の空間が拡大し、SiW9Ni3@Zn3Al の基底 (003) および (006) 反射が低い位置に移動します。 SiW9Ni3@Zn3Al 複合材料の場合、Zn3Al-NO3 と比較して特徴的な回折ピーク (003) が左に明らかにシフトしていることから、POM のインターカレーションが成功していることが確認できます。 約 0.98 nm のギャラリー高さの値は、SiW9Ni3@Zn3Al の d(003) 間隔の値から Zn3Al-NO3 層の厚さ (0.48 nm) を差し引くことによって得られます。これはケギン型の直径に一致します。 POM41． さらに、SiW9Ni3@Zn3Al の XRD パターンの回折ピークは、ポリオキソメタレートの強い特性と重なっているため、明らかに広がっています 38。 さらに、元のZnAl-NO3に関連するすべての回折ピークは、SiW9Ni3アニオンのインターカレーション後も変化せず、層状複水酸化物の結晶構造が保持されていることを示しています（図3c）。

（a、b）Zn3Al-NO3、SiW9Ni3@Zn3AlおよびSiW9Ni3のFT-IRスペクトル。 (c) Zn3Al-NO3 および SiW9Ni3@Zn3Al の XRD パターン。 (d) Zn3Al-NO3 および SiW9Ni3@Zn3Al の TGA 曲線。

Zn3Al-NO3 および SiW9Ni3@Zn3Al 複合材料の熱特性を TGA サーモグラムで調査した。 図3dで観察できるように、Zn3Al-NO3およびSiW9Ni3@Zn3AlのTGA曲線には3つの重量損失レベルがあります。 Zn3Al-NO3 および SiW9Ni3@Zn3Al の最初の重量損失 7.27% および 1.12% は、それぞれ 50 °C と 150 °C の間で発生します。 これは、表面水分の蒸発と構造的に結合して挿入された水分子によるものです。 150 ～ 500 °C での Zn3Al-NO3 および SiW9Ni3@Zn3Al の 2 番目で最大の重量損失 25% および 15.3% は、脱ヒドロキシル化と層間アニオンの除去という 2 つのプロセスに関連しています。 150 ～ 500 °C での Zn3Al-NO3 および SiW9Ni3@Zn3Al の 2 番目で最大の重量損失 25% および 15.3% は、層状構造の破壊に関連しています。 Zn3Al-NO3 および SiW9Ni3@Zn3Al の重量減少の最終段階は、500 ～ 80042 の温度範囲での混合金属酸化物の崩壊と Zn3Al LDH 上の POM アニオンの分解によるスピネル相の形成に起因すると考えられます。 、43、44。 さらに、SiW9Ni3@Zn3Alは、残留物をZn3Al LDHの64％からSiW9Ni3@Zn3Alの84％に増やすことにより、高温でZn3Al-NO3と比較して優れた耐熱性を示します（図3d）。

図4に示すように、Zn3Al-NO3およびSiW9Ni3@Zn3Alの形態特性をSEMおよびTEM分析によって調査しました。 純粋なZn3Al-NO3は、厚さ約26 nmの不規則な六角形のスタックとLDH微結晶のプレートで構成されています（図4a、b）。 図4c、dに示すように、SiW9Ni3アニオンのインターカレーション後、Zn3Al-NO3プレートのラメラ構造は大きく変化していませんが、層間の明らかな分離は、大きなポリオキソメタレートアニオンの効果的なホストに起因すると考えられます。 さらに、SiW9Ni3@Zn3AlのTEM分析は、不規則なエッジを持つ擬似六角形のLDHラメラを表しており、SEM分析から報告された結果を確認しています（図4e、f）。 ナノシートの平均サイズは約300nmです。 さらに、均一に分布した暗い小さな点（黄色の矢印）は、挿入されたSiW9Ni3陰イオンに起因すると考えられます（図4h）。 LDH血小板は赤い矢印で示されています（図4h）。 POM粒子のサイズ分布ヒストグラム（図4h、挿入図）は、平均直径6.5〜7 nmを示し、LDH支持体上での固定化後もPOMがその単分散性を維持していることを確認しています。

(a、b) Zn3Al-NO3 の FE-SEM 画像。 (c、d) SiW9Ni3@Zn3Al。 (e – h) SiW9Ni3@Zn3Al の TEM 画像。 SiW9Ni3@Zn3Al の POM 粒径ヒストグラム (h、挿入図)。

Zn3Al-NO3 および Zn3Al-SiW9Ni3 の EDX 結果は、サンプル中に Zn3Al LDH および SiW9Ni3 アニオンのすべての元素 (Zn、Al、O、W、および Ni) が存在することを明らかにし、SiW9Ni3 アニオンが交換されたというこの仮定を裏付けています。 Zn3Al LDHの中間層NO3-アニオンで成功しました（図5a、b）。 標準的な特性評価手法としてゼータ電位を使用して、SiW9Ni3@Zn3Al の表面電荷を評価しました。 現在の研究によると、層間の硝酸塩アニオンは、高い負電荷をもつ SiW9Ni3 アニオンと交換される可能性が高く、ナノ複合材料の表面電荷の増加につながります。 図5cでは、SiW9Ni3@Zn3Alナノ複合材料におけるZn3Al-NO3のゼータ電位が正の値（37.3）から負の値（-20.9）にシフトしたことがわかります。 その結果、SiW9Ni3@Zn3Alナノ複合材料の電荷密度の増加は、POMアニオンのZn3Al-LDHへのインターカレーションが成功したことに起因すると考えられます（図5c）。 図5dに示すように、SiW9Ni3@Zn3Alの吸着等温線は、H3タイプのヒステリシスループを備えた低圧（P / P0 < 0.1）でのタイプIVの等温線を示しています。 Brunauer、Deming、Deming and Teller (BDDT) 分類によれば、吸着等温線により 39、45、46 の存在が確認されます。 さらに、BET データは、SiW9Ni3@Zn3Al の比表面積（46 m2/g）が、他の研究で報告されている Zn3Al-NO3 のデータ（9 m2/g）と比較して大幅に増加していることを明らかにしました40。 この発見は、おそらく POM アニオンの存在による層間開口によって引き起こされたと考えられます。

(a) Zn3Al-NO3 および (b) SiW9Ni3@Zn3Al の EDX パターン。 (c) Zn3Al-NO3 および SiW9Ni3@Zn3Al のゼータ電位。 (d) SiW9Ni3@Zn3Al の吸着脱着等温線。

複合材料の慎重な特性評価後、生物学的に興味深い小さな分子としてのイミダゾピリジンの Ugi 様 3 成分合成について、SiW9Ni3@Zn3Al の触媒活性が研究されました 11,47,48。 この研究では、1 mmol の 2-アミノピリジン、1 mmol のベンズアルデヒド、および 1.2 mmol のシクロヘキシル イソシアニドの間の反応がベンチマーク モデル反応として選択されました (表 1S)。 この反応では溶媒が重要な役割を果たしているため、さまざまな溶媒の影響と無溶媒 (SF) 条件が評価されました。 モデル反応では、トルエン、H2O、EtOH、MeOH、CH2Cl2 などの溶媒を異なる時間と反応温度で使用しました (表 1S、エントリ 1 ～ 8)。 ただし、表 1S で得られたデータは、SF 条件下、1 時間、35 °C で合成された 3-アミノイミダゾ[1,2-a]ピリジン (94%) の高収率を説明しています (表 1S、エントリ 16)。 したがって、SF 条件でのイミダゾピリジンの 3 成分合成の最適条件を定義するために、触媒の投与量、温度、および反応時間の影響が調査されました。 結果は、一定量の触媒と反応時間の下で、温度が 25 ℃から 35 ℃に上昇すると、SF 条件での反応収率が急激に増加することを示しています (表 1S、エントリ 8、9)。 さらに、実験データは、温度の上昇により他の溶媒でも同様に収率が高くなることが示されています [水中 50 °C (表 1S、エントリ 1、2) およびエタノール中 30 °C (表 1S、エントリ 4、5)] 。 さらに、一定温度下で触媒の用量を増やすことにより、生成物の収率が増加するという結果が明確に実証されました (エントリ 13 および 16)。 さらに、反応時間を 0.5 時間から 1 時間に増やすことで生成物の収率が向上しました (ESI)。

最適化された反応条件下でのモデル反応の進行における SiW9Ni3 成分と Zn3Al-NO3 成分の両方の役割を調査するために、一連の制御実験を実行しました (表 1)。 この結果から、均一な形態のＳｉＷ９Ｎｉ３（表１、エントリー１）は、同一条件下でホストＺｎ３Ａｌ−ＬＤＨ（表１、エントリー２）と比較してより高い活性を示したことが推測できる。 上記の結果は、SiW9Ni3@Zn3Al 複合材料に挿入された POM アニオンがおそらく主要な触媒活性サイトであることを示しています。 SiW9Ni3@Zn3Al 複合材料（表 1、エントリ 3）の触媒性能は、個々の成分単独よりも高いため、SiW9Ni3 アニオンを Zn3Al-NO3 中間層にインターカレートすると、触媒のブレンステッド/ルイス酸サイトの両方を組み合わせることができると言えます。 Zn3Al-NO3 層状複水酸化物の Zn2+ の POM アニオンとルイス酸の効果 37,49,50。 この触媒系の協調効果は、アミノイミダゾピリジンを良好な収率で合成することによって実証された。

表２Ｓによれば、このプロセスの一般性を拡張するために、最適化された条件下で触媒としてＳｉＷ９Ｎｉ３＠Ｚｎ３Ａｌを使用して、一連の基板１、２、および３を試験した。 結果は、イソシアニドおよびアミノピリジンのすべてのアルデヒド誘導体が良好から優れた収率を示したことを示しています。 表 2S に表示されたデータを詳しく見ると、電子欠乏基 (エントリ 2、3、4) を持つアリール アルデヒドは、ベンゼン (エントリ 1) と比較して反応を加速する一方、電子供与基 (エントリ 6) を持つアリール アルデヒドが観察されます。 –12) 2-アミノピリジン環に結合したものは、収率 (ESI) が低いにもかかわらず、より長い反応時間を必要としました。

SiW9Ni3@Zn3Al 触媒の不均一性を確認するために、熱濾過実験を実施しました。 短い反応時間の後、触媒を反応媒体から濾過した。 次に、同じ反応条件下で触媒の非存在下で反応が進行するかどうかを確認した。 しかし、触媒を除去すると、反応混合物を長時間行った後でも進展が起こらないことが観察され、触媒作用が真に不均一であることが確認された。

SiW9Ni3@Zn3Al のリサイクルを調査するために、6 つの反応サイクルがテストされました。 各サイクルにおいて、固体触媒は遠心分離され、反応媒体から容易に濾過され、次のサイクルで使用された。 図１Ｓに示すように、この触媒は、少なくとも５回の連続運転において高い触媒性能を示した。 ただし、5 回目の実行 (100 分) 以降、反応時間は増加しました。 使用した触媒のFT-IRスペクトルにより、SiW9Ni3@Zn3Al触媒の構造が、6回の連続運転後でもその構造組成をほぼ保持していることが明らかになりました（図1Sb）。 また、新鮮な触媒と再利用された触媒の XRD スペクトルにより、SiW9Ni3@Zn3Al の構造完全性 (ESI) が保持されていることを確認できます。

要約すると、SiW9Ni3 の POM アニオンが Zn3Al-LDH の中間層に挿入され、選択的イオン交換合成アプローチによって SiW9Ni3@Zn3Al が形成されることが確認されました。 3 成分 Ugi 様反応 (イソシアニドベース) によるアミノイミダゾピリジンの合成において、SiW9Ni3@Zn3Al は、両方とも個別の成分である SiW9Ni3 および Zn3Al-NO3 よりも優れた触媒性能 (収率: ～ 98%) を示します。 さらに、SiW9Ni3@Zn3Al 複合材料は、穏やかな SF 条件下でも高収率でアミノイミダゾチアゾールを合成するための顕著な触媒活性を示しました。 特に、Zn3Al-NO3 は、高度に分散され強固に固定化された SiW9Ni3 ゲストの担体として優れた能力を示すだけでなく、Zn3Al-NO3 二重層構造の Zn2+ のルイス酸効果の相乗効果により、複合材料の触媒活性の向上にも貢献します。 POMアニオンの水酸化物およびブレンステッド/ルイス酸サイト。 さらに、SEM および BET の結果によれば、LDH ギャラリー内の POM エンティティの均一な分散と比表面積の大幅な増加による LDH 層の分離は、SiW9Ni3@Zn3Al の触媒性能において無視できません。 さらに、回収実験では、触媒が反応媒体から容易に分離でき、触媒性能の明らかな低下なしに 5 サイクルを超えて再使用できることが示されています。

この研究中に生成または分析されたすべてのデータは、この公開された論文 (およびその補足情報ファイル) に含まれています。

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AGM 博士は主要な原稿テキストを書き、実験テストを実際に実行しました。 AGAは実験的テストを実施しました。 SR 教授と RK 教授は監修者であり、原稿を査読しました。

Roushan Khoshnavazi または Sadegh Rostamnia への通信。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

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Ghiasi Moaser、A.、Afkham、AG、Khoshnavazi、R. 他グリーン触媒効果をもたらす POM-LDH の金属ベースのナノ材料として、層状複水酸化物中のニッケル置換ポリオキソメタレート。 Sci Rep 13、4114 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-31356-7

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受信日: 2022 年 10 月 13 日

受理日: 2023 年 3 月 10 日

公開日: 2023 年 3 月 13 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-31356-7

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