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超音波照射によるイミダゾール異種環合成のためのベントナイトをベースとした新規かつグリーンなNiFeO/ジオポリマーナノ触媒の開発
Development of novel and green NiFeO/geopolymer nanocatalyst based on bentonite for synthesis of imidazole heterocycles by ultrasonic irradiations.
PMID: 32669578 PMCID: PMC7363903. DOI: 10.1038/s41598-020-68426-z.
抄録
アルミノ珪酸塩系無機ポリマーとしてのジオポリマーは、さまざまな種類の複合材料の基材として使用できる環境に優しい建築材料である。本研究では、ベントナイトを基材としたジオポリマーの作製と、このポリマーの構造にNiFeOナノ粒子を埋め込むことにより、新しい磁性ナノコンポジット（NiFeO/ジオポリマー）の合成を初めて検討した。その化学的・形態的特徴を記述するために、フーリエ変換赤外分光法、電界放出走査電子顕微鏡及び透過電子顕微鏡像、ブルナウアー・エメット・テラー吸着・脱離等温、X線回折パターン、エネルギー分散型X線分析、熱重量分析、振動サンプル磁力計分析などの様々な分析を行った。この新規ナノ触媒の応用として、加速超音波照射による置換イミダゾール誘導体のワンポット3成分縮合反応への応用を検討した。その結果、従来のイミダゾール誘導体の合成に用いられていた他の触媒と比較して、この不均一磁性ナノ触媒のグリーン合成法が優れていること、熱安定性が高いこと、環境に優しいこと、効率が良いこと、再利用が容易であることなどの利点があることが明らかになった。
Geopolymers as aluminosilicate inorganic polymers and eco-friendly building materials which can be used as substrate for different kinds of composite. In this research, according to the fabrication of geopolymer based on bentonite as a substrate and embedment of NiFeO nanoparticles in the construction of this polymer, the synthesis of a new magnetic nanocomposite (NiFeO/geopolymer) was investigated for the first time. In order to describe its chemistry and morphology features, different analyses such as Fourier transform infrared spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy and transmission electron microscopy images, Brunauer-Emmet-Teller adsorption-desorption isotherm, X-ray diffraction pattern, energy-dispersive X-ray analysis, thermogravimetric analysis, and vibrating-sample magnetometer analysis were used. The application of this novel nanocatalyst was studied for one-pot three-component condensation reaction of substituted imidazole derivatives by accelerated ultrasonic irradiations. Compared to the other conventional catalysts which were used for the synthesis of imidazole derivatives, the green synthesis method for fabrication of this heterogeneous and magnetic nanocatalyst, its high thermal stability, being eco-friendly, noticeable efficiency and easy reusability have become privileges to be superior.