colágeno

Aug 01, 2023

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 6104 (2022) Citar este artículo

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En este trabajo, se fabricó un nuevo catalizador híbrido magnético orgánico-inorgánico encapsulando nanopartículas de magnetita@sílice (Fe3O4@SiO2) con proteína de colágeno de cola de pescado (IGPC) utilizando epiclorhidrina (ECH) como agente reticulante. Los estudios de caracterización de las partículas preparadas se realizaron mediante diversas técnicas analíticas, específicamente, análisis infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), magnetometría de muestra vibratoria (VSM), espectroscopia de rayos X de energía dispersiva. (EDS), difracción de rayos X en polvo (XRD), análisis termogravimétrico (TGA) y análisis Brunauer-Emmett-Teller (BET). Los resultados de XRD mostraron una fase cristalina y amorfa que contribuyen a la magnetita y la cola de pescado respectivamente. Además, la formación de la estructura núcleo/cáscara había sido confirmada mediante imágenes TEM. El Fe3O4@SiO2/ECH/IG sintetizado se aplicó como catalizador heterogéneo bifuncional en la síntesis de derivados de espirooxindol a través de la reacción multicomponente de isatina, malononitrilo y ácidos CH que demostraron sus excelentes propiedades catalíticas. Las ventajas de este enfoque ecológico fueron la baja carga de catalizador, el corto tiempo de reacción, la estabilidad y la reciclabilidad durante al menos cuatro ejecuciones.

Hoy en día, el uso de catalizadores bifuncionales se ha convertido en un nuevo campo para promover reacciones químicas en vías y procesos ecológicos y respetuosos con el medio ambiente. Para desarrollar nuevos enfoques más respetuosos con el medio ambiente, las estrategias de desarrollo de catalizadores se orientan actualmente hacia polímeros de origen natural, como polisacáridos o proteínas, que proceden de recursos renovables, a menudo biocompatibles y también más biodegradables que sus homólogos sintéticos. Los catalizadores heterogéneos de base biológica, preparados a partir de polímeros naturales renovables, han recibido una atención significativa en los últimos años debido a sus ventajas sustanciales, como la biodegradabilidad, la estabilidad y la reciclabilidad. La combinación de nanopartículas y polímeros biodegradables puede dar como resultado nanobiocompuestos, que tienen potencial para diversas aplicaciones catalíticas y ambientales1,2,3,4,5.

Se han utilizado comúnmente numerosos soportes para la inmovilización de polímeros naturales como sílice, resinas, compuestos de sílice y materiales magnéticos, entre otros. Las nanopartículas magnéticas basadas en metales como Cu, Co, Fe y Ni proporcionan un potente sistema de soporte sólido para inmovilizar proteínas6,7,8,9,10, entre ellas, las nanopartículas de magnetita (Fe3O4) tienen propiedades notables como superparamagnetismo, baja toxicidad. , alta superficie específica, biocompatibilidad y fácil separación lo que los hace más interesantes para los investigadores.

Una de las técnicas más utilizadas para la inmovilización de proteínas es el entrecruzamiento. Para los materiales de colágeno, se utilizaron muchos reticulantes como glutaraldehído, isocianatos, glioxal y carbodiimidas11.

Polímeros naturales como polisacáridos (celulosa, quitosano, quitina, alginato, carragenano, lignina, fucoidano, etc.) y proteínas se han utilizado como catalizadores en transformaciones químicas12,13,14,15,16,17,18. Recubrir partículas magnéticas con polímeros naturales les permite utilizar sus grupos funcionales para promover reacciones químicas y también una fácil separación19,20.

Basados ​​en nuestro interés por convertir residuos agrícolas y marinos en materiales de valor añadido21,22,23, hemos utilizado Isinglass (IG), un polímero natural derivado de la vejiga natatoria de peces con alto contenido en proteína de colágeno, para encapsular nanopartículas de Fe3O4@SiO2 utilizando epiclorhidrina (ECH) como agente reticulante. El material híbrido preparado denominado Fe3O4@SiO2/ECH/IG se aplicó como catalizador heterogéneo bifuncional en la síntesis de derivados de espirooxindol. Se ha demostrado que dicho material híbrido basado en polímero natural IG con grupos ácidos y básicos es un catalizador muy eficaz en una variedad de transformaciones químicas, incluida la síntesis de triazoles24, derivados de 4H-pirano25 y acoplamiento de Suzuki26. La IG contiene muchos aminoácidos cuyas propiedades y rendimientos catalíticos han sido demostrados desde hace muchos años27,28.

Definidas como procesos que permiten reaccionar al menos tres reactivos en un solo recipiente, todos los cuales participan en la estructura del producto final, las reacciones multicomponente permiten sintetizar compuestos altamente funcionalizados. Además, las reacciones multicomponente ofrecen un acceso rápido a una amplia variedad de posibles ingredientes activos. Del mismo modo que un código de 4 dígitos ofrece 10.000 posibilidades, las posibles variaciones de cada reactivo dan acceso a una impresionante cantidad de compuestos relacionados. Muy útiles en química combinatoria, los MCR permiten constituir bibliotecas químicas para la detección de alto rendimiento en la industria farmacéutica. Varias etiquetas evocadoras están comúnmente involucradas en MCR como la economía atómica, fáciles de implementar, utilizando condiciones de reacción muy suaves y sin recurrir a metales tóxicos, estas reacciones representan un paso definitivo hacia la síntesis ideal29,30.

Los compuestos heterocíclicos representan más del 90% de los ingredientes activos y poseen una amplia gama de aplicaciones en la industria farmacéutica, medicina veterinaria y fitoquímica31. Los indoles, oxindols y espirooxindoles son compuestos heterocíclicos importantes y motivos ubicuos en ingredientes farmacéuticos biológicamente activos de origen natural y no natural30. En la Fig. 1 se presentan algunos indoles, oxindols y espirooxindoles biológicamente activos.

Algunos oxindols y espirooxindoles biológicamente activos.

Hasta el momento se han utilizado diversos métodos y catalizadores para la síntesis de estos compuestos, incluyendo la reacción entre isatina, malononitrilo y dimedona con diferentes catalizadores como α-amilasa32, CoFe2O4@SiO2@SO3H33, MgO@PMO-IL34, quitosano sulfonado magnético35. , polietilenimina36 magnética, etc.

Aquí, hemos desarrollado una nueva nanopartícula de óxido de hierro superparamagnética recubierta de colágeno como catalizador biológico sostenible para la síntesis directa de espirooxindol (Fig. 2).

Nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro recubiertas de colágeno como catalizador biológico sostenible para la síntesis directa de espirooxindol (software utilizado: ChemDraw Ultra 12.0 y Paint 3D).

La ruta de síntesis de Fe3O4@SiO2/ECH/IG se ilustra en la Fig. 3. Las NP de Fe3O4 se prepararon mediante un método de coprecipitación disolviendo sales de hierro divalentes y trivalentes en agua destilada, seguido de precipitación con NH4OH. Posteriormente, se hidrolizó TEOS para formar oligómeros de sílice, que se recubrieron sobre la superficie de nanopartículas de Fe3O4 para obtener nanopartículas de Fe3O4@SiO2. Posteriormente, se entrecruzó ECH en la superficie de Fe3O4/SiO2. Fe3O4@SiO2/ECH/IG se obtuvo mediante la adición nucleófila de IG a nanopartículas magnéticas preparadas.

Representación esquemática de los procedimientos de síntesis de catalizadores.

La estructura, morfología y propiedades magnéticas del nanocatalizador preparado se caracterizaron con precisión mediante diferentes técnicas analíticas. Los espectros FT-IR de Fe3O4@SiO2/ECH/IG, Fe3O4@SiO2 y Fe3O4 se comparan en la Fig. S1 (consulte la información de respaldo). El espectro FTIR de Fe3O4 indica la banda característica de Fe-O a 596 cm-137.

Las bandas afiladas a 1072 cm-1 y 816 cm-1 se asignaron a las vibraciones de estiramiento lineal asimétricas y simétricas del enlace Si-O-Si, respectivamente. El pico de absorción de vibraciones de flexión de Si – O – Si también se percibió en 464 cm −138. El pico de absorción en 3426 cm-1 que se asignó a las vibraciones de estiramiento O-H se desplazó de 3426 a 3276 cm-1 en Fe3O4@SiO2/ECH/IG con una disminución neta de intensidad que indica la participación de la cola de pescado en la síntesis de compuesto final. Las bandas características que aparecieron a 1400, 1385 y 1220 cm-1 se atribuyeron a los grupos C – O (carboxilo), C – OH (secundario) y C – O. Finalmente, en este espectro FT-IR se puede demostrar claramente que el Fe3O4@SiO2/ECH/IG se preparó con éxito.

La morfología y la estructura del Fe3O4 @ SiO2 / ECH / IG se caracterizaron mediante análisis SEM y TEM (Fig. 4a, b, c). Se estimó que el tamaño medio de partícula era de 58 nm. Además, la estructura bien ordenada del catalizador y su distribución casi uniforme son claramente observables (Fig. 4a). La estructura núcleo-capa de las partículas magnéticas se demostró con los centros negros y las áreas más brillantes como núcleos de Fe3O4 y capas de SiO2, respectivamente. Estas imágenes también confirman que las partículas son de tamaño nanométrico (Fig. 4b). Además, las imágenes TEM del catalizador después del proceso de reciclaje muestran que la estructura del nanocatalizador no cambió durante la reacción (Fig. 4c), lo que proporciona una evidencia clara de la estabilidad del catalizador preparado.

(a) Imágenes SEM de Fe3O4, Fe3O4@SiO2 y Fe3O4@SiO2/ECH/IG y (b) Imágenes TEM de Fe3O4@SiO2/ECH/IG antes de la reacción y (c) Imágenes TEM de Fe3O4@SiO2/ECH/IG después reciclaje.

Además, la presencia de elementos de carbono, oxígeno, nitrógeno, hierro y Si (proporciones de 23,43: 61,92: 6,77: 6,15: 1,69% en peso, respectivamente) se confirmó mediante el análisis EDX que se muestra en las figuras 5a y b. Confirma que la incorporación de los elementos esperados en la estructura del catalizador preparado se logró con éxito.

(a) Análisis de rayos X de dispersión de energía (EDX) de Fe3O4@SiO2/ECH/IG y (b) mapeo elemental de C (rojo); Átomos de N (azul), O (verde), Fe (violeta), Si (naranja) y Cl (rosa) para Fe3O4@SiO2/ECH/IG.

Las características magnéticas de Fe3O4, Fe3O4@SiO2 y Fe3O4@SiO2/ECH/IG se investigaron mediante análisis VSM y los ciclos de magnetización de las muestras se representan en la Fig. 6. Como se puede observar, las partículas tienen cero magnetización remanente, por lo que la Las partículas muestran un comportamiento superparamagnético. La falta de magnetización neta en ausencia de un campo externo permite que las nanopartículas superparamagnéticas eviten la agregación magnética39. Las mediciones del bucle de histéresis magnética indicaron que el valor máximo de magnetización de saturación de Fe3O4@SiO2/ECH/IG (17.162 emus g-1) era menor que Fe3O4 (63.9 emus g-1), lo que demostró la incorporación de IG en la superficie de Fe3O4 (Fig. 5)25.

Análisis VSM del Fe3O4@SiO2/ECH/IG preparado.

En la Fig. 7, el patrón XRD de Fe3O4@SiO2/ECH/IG muestra los seis picos de difracción característicos en 2θ 30.064°, 35.452°, 43.038°, 53.547°, 57.168° y 62.728° correspondientes a (220), ( 311), (400), (422), (511) y (440) planos de cristales de reflexión de Fe3O4 respectivamente (tarjeta JCPDS no. 00-001-1111, 00-002-0459). El amplio pico de difracción en el valor 2θ de 10 a 20 ° se atribuyó a la estructura amorfa de la cola de pescado25. Otro pico de difracción amplio alrededor de 25-35 ° indicó la formación de una capa amorfa de SiO2 alrededor de Fe3O4 (tarjeta JCPDS n.° 00-002-0278). (Los números de tarjeta de referencia se obtuvieron del software X'pert HighScore Plus versión 1.0d desarrollado por PANalytical BV).

Patrón XRD de Fe3O4@SiO2/ECH/IG.

El área de superficie específica, el volumen de poros y el análisis de tamaño se determinaron mediante métodos BET. Según los resultados del análisis BET que se muestran en la Fig. S2 (consulte la información de respaldo), las isotermas de adsorción-desorción muestran una isoterma de tipo IV con un bucle de histéresis H3. El área de superficie BET es 8,4324 m2/g y el diámetro medio de poro de adsorción (4 V/A por BET) es 24,49352 nm. El volumen total de poros de adsorción de un solo punto es 0,051635 cm3/g (Tabla S4, consulte la información de respaldo).

Para investigar la estabilidad térmica del Fe3O4@SiO2/ECH/IG, su análisis termogravimétrico (TGA) se llevó a cabo en atmósfera de Ar a una temperatura que varía de 50 a 800 °C. La pérdida de peso total del nanocatalizador fue de alrededor del 50% (Fig. S3 (consulte la información de respaldo)). La primera pérdida de peso a alrededor de 100 °C se atribuye al agua físicamente adsorbida o a los disolventes orgánicos residuales en el nanocatalizador preparado. La pérdida de peso a ~ 250 °C continuada a ~ 400 °C está relacionada con la descomposición del péptido de colágeno y las moléculas injertadas en la superficie de sílice. La última pérdida de peso de 400 a 800 °C se debe a la combustión de agentes de recubrimiento residuales.

Se investigó el comportamiento catalítico de Fe3O4@SiO2/ECH/IG para la síntesis de derivados de espirooxindol mediante una reacción de tres componentes entre ácidos CH, malononitrilo y derivados de isatina en diferentes condiciones. Para encontrar las condiciones óptimas de reacción, se examinaron varios factores, como la carga del catalizador, el disolvente, el tiempo y la temperatura de reacción, en un modelo de reacción que incluía dimedona (1a), malononitrilo (2a) e isatina (3a) para estimar la carga catalítica y el tiempo adecuados. (Figura 8). En medio de diferentes solventes, la mezcla de EtOH/H2O (1:1) se completó en un tiempo más corto y dio un mejor rendimiento (Tabla S1).

Representación esquemática del Fe3O4@SiO2/ECH/IG y su actividad catalítica en la síntesis en un solo recipiente de derivados de espirooxindol (4a-t) mediante estrategia de reacción multicomponente (MCR).

Para una mayor optimización, el efecto de la temperatura, el tipo de catalizador y la cantidad de catalizador también se investigaron y tabularon en las Tablas S2 y S3 (consulte la información de respaldo). Los resultados revelaron el alto rendimiento de Fe3O4@SiO2/ECH/IG debido a los efectos sinérgicos y la mejora del número de sitios activos en la superficie. La conversión más alta del 94 % se alcanzó con una carga de catalizador de 10 mg a 60 °C. Obviamente, el aumento en la carga de catalizador no fue favorable. Por el contrario, con una cantidad de catalizador de 10 mg, la disminución de la temperatura conduce a una disminución del rendimiento de la reacción.

Para generalizar las condiciones óptimas, se prepararon diferentes derivados de espirooxindol de 4a-t a través de una reacción en un solo recipiente de derivados de isatina 1, malononitrilo 2 y derivados de 1,3 dicarbonilo 3a-3e en presencia de Fe3O4@SiO2/ECH/IG (Fig. 7). Los resultados se resumen en la Tabla 1. Como se esperaba, la presencia de grupos aceptores de electrones en la isatina puede mejorar la velocidad y el rendimiento de la reacción. El mejor resultado en el menor tiempo estuvo relacionado con el derivado 5-nitro isatina. Por el contrario, la isatina con un grupo donador de electrones proporcionó un producto con un rendimiento menor.

El mecanismo propuesto de la reacción modelo para la síntesis del derivado de espirooxindol se menciona en la Fig. 9. En el primer paso, el catalizador bifuncional activó el grupo carbonilo de la isatina mediante protonación. Por otro lado, el grupo amino del catalizador toma el hidrógeno ácido del malononitrilo. Los derivados 1,3 dicarbonilo se activaron y pasaron a forma enol mediante la interacción con el grupo funcional de la cola de pescado. La reacción del primer intermedio con la forma enólica activada de derivados dicarbonilo da el intermedio (II). La ciclación, deshidratación y tautomerización de la imina formaron el producto deseado.

Mecanismo catalítico propuesto de Fe3O4@SiO2/ECH/IG.

Se mencionó además la fácil separación del catalizador heterogéneo Fe3O4@SiO2/ECH/IG. En este sentido, se investigó la reciclabilidad del nanocatalizador en la reacción modelo. Al final de la reacción, se recogió Fe3O4@SiO2/ECH/IG mediante un campo magnético externo y se lavó con etanol y agua. El nanocatalizador magnético seco se utilizó sucesivamente cuatro veces en la reacción modelo con un rendimiento del 89%. Según los resultados que se muestran en la Fig. S4 (consulte la información de respaldo), no hay una reducción significativa en la eficiencia catalítica de Fe3O4@SiO2/ECH/IG. Los espectros FTIR del catalizador reciclado se registraron después de múltiples ciclos y se compararon con el catalizador nuevo (Fig. S1). Está claro que el catalizador utilizado no ha sufrido ningún cambio estructural.

Para demostrar la eficacia del catalizador Fe3O4@SiO2/ECH/IG preparado, se comparó la actividad catalítica en la preparación de derivados de espirooxindol con los informes anteriores. El presente catalizador tiene varias ventajas en términos de tiempo de reacción, disolvente y rendimiento sobre los estudios informados que se tabulan en la Tabla 2.

Todos los reactivos y materiales se adquirieron de fuentes comerciales y se utilizaron sin purificación. Todos ellos eran de grado analítico. Las vejigas natatorias comerciales se compraron en una tienda de comestibles. Los productos conocidos se identificaron mediante comparación de sus puntos de fusión. Los puntos de fusión se determinaron en capilares abiertos usando un instrumento Electrothermal 9100. Los espectros infrarrojos (IR) se adquirieron en un espectrómetro Shimadzu FT-IR-8400S con KBr de grado espectroscópico. Los 1HNMR (500 MHz) se obtuvieron en un instrumento Bruker Avance DPX-300. Los espectros se obtuvieron en DMSO-d6 con respecto a TMS como estándar interno. La microscopía electrónica de barrido (SEM) se registró en un VEG2/TESCAN de 30 kv con revestimiento de oro, y la espectroscopia de rayos X de dispersión de energía (EDX) se registró en un VEG//TESCAN-XMU.

Las nanopartículas superparamagnéticas de óxido de hierro (SPION) se sintetizaron utilizando un método de coprecipitación descrito anteriormente59,60. Normalmente, se disolvieron FeCl3·6H2O (1,215 g) y FeCl2·4H2O (0,637 g) (Fe2+/Fe3+ = 1:2) en agua desionizada (20 ml) en una atmósfera inerte para obtener una solución homogénea. La precipitación química se llevó a cabo mediante la adición lenta de una solución de NaOH (25%), agitando vigorosamente a 80 °C durante 60 min, hasta alcanzar el pH = 10. Las partículas magnéticas obtenidas se separaron mediante un campo magnético externo, se lavaron tres veces con agua desionizada y etanol (25 ml) y se secaron en una estufa a 65 °C durante 24 h. Después de eso, se dispersó 1 g del Fe3O4 preparado en agua desionizada (50 ml) y se agitó durante 30 min. A continuación, se añadió al matraz una mezcla de amoníaco (5 ml) y etanol (50 ml) seguido de 1,5 ml de TEOS. La mezcla se agitó durante 24 h a temperatura ambiente. El Fe3O4@SiO2 preparado se separó magnéticamente, se lavó secuencialmente con agua y etanol y se secó en una estufa de vacío a 50 °C 61.

Para preparar nanopartículas de Fe3O4@SiO2/ECH, se vertió 1 g del Fe3O4@SiO2 obtenido en un matraz de fondo redondo que contenía 3 ml de etanol. Luego, se añadió lentamente ECH (1 ml) y la mezcla se agitó durante 5 h a 60 °C. Luego, el precipitado resultante se separó magnéticamente, se lavó con agua y etanol para eliminar los reactivos que no reaccionaron y se secó en una estufa de vacío a 50°C 62.

Inicialmente la cola de pescado se molía hasta obtener un polvo blanco. Se disolvieron 0,1 g del Fe3O4@SiO2 seco en 20 ml de etanol y se mezclaron con 0,2 g de cola de pez. La mezcla se sonicó durante 30 min y luego se agitó a temperatura ambiente durante 1 h. finalmente el precipitado obtenido se separó magnéticamente, se lavó con agua y etanol y se secó a 50 °C.

Se agitó durante un periodo de tiempo adecuado. Después de completarse la reacción como se indica por TLC, la mezcla de reacción se disolvió en etanol caliente y el catalizador se recuperó mediante un imán externo, se lavó, se secó y luego se reutilizó en reacciones sucesivas. La mezcla de reacción se había recristalizado con etanol para proporcionar los bencimidazoles sustituidos puros deseados63.

En resumen, ideamos un nuevo catalizador híbrido orgánico-inorgánico superparamagnético recubierto de colágeno, Fe3O4@SiO2/ECH/IG, que exhibió una actividad catalítica radicalmente mejorada en la síntesis de una amplia gama de derivados de espirooxindol sustituidos a través de una condensación económica de un solo átomo de isatina, dimedona y malononitrilo en condiciones suaves. Esta eficiencia del catalizador heterogéneo bifuncional se logra en varios aspectos, como altos rendimientos de producto en condiciones suaves, estabilidad, reciclabilidad y alta velocidad de reacción. Además, la fácil separación y eliminación del entorno de reacción hace de este catalizador una buena opción para su uso en aplicaciones de síntesis de fármacos. Estos resultados afirmaron que el nuevo Fe3O4@SiO2/ECH/IG puede considerarse como un catalizador versátil para promover reacciones químicas.

Zhao, Z.-S., Zhang, Y., Fang, T., Han, Z.-B. y Liang, F.-S. Nanopartículas de estructura metálica-orgánica recubiertas de quitosano como catalizadores para reacciones de condensación de Knoevenagel y desacetalización en tándem. Aplicación ACS. Nanomadre. 3, 6316–6320 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Veisi, H., Ozturk, T., Karmakar, B., Tamoradi, T. & Hemmati, S. NP de Pd decoradas in situ sobre Fe3O4 / SiO2-NH2 encapsulado en quitosano como catalizador magnético en acoplamiento Suzuki-Miyaura y 4-nitrofenol reducción. Carbohidrato. Polimero. 235, 115966 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Amirnejat, S., Nosrati, A., Javanshir, S. y Naimi-Jamal, MR Nanocompuesto superparamagnético a base de alginato modificado por L-arginina: catalizador bifuncional ecológico y agente antibacteriano eficaz. En t. J. Biol. Macromol. 152, 834–845 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ali, F., Khan, SB, Shaheen, N. y Zhu, YZ Membranas de cáscara de huevo recubiertas de quitosano decoradas con nanopartículas metálicas para la reducción catalítica de contaminantes orgánicos. Carbohidrato. Polimero. 2, 117681 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Zhou, Y., Shen, J., Bai, Y., Li, T. y Xue, G. Degradación mejorada de Acid Red 73 mediante el uso de nanocompuestos de Fe3O4 recubiertos con hidrogel a base de celulosa como catalizador tipo Fenton. En t. J. Biol. Macromol. 152, 242–249 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ohata, J., Martin, SC & Ball, ZT Funcionalización mediada por metales de péptidos y proteínas naturales: búsqueda de oro para bioconjugación. Angélica. Química. En t. Ed. 58, 6176–6199 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Li, X. y col. Nanohíbridos de enzima-metal altamente activos sintetizados en conjugados de proteína-polímero. Nat. Catalán. 2, 718–725 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Patel, SK y cols. Síntesis de nanoflores híbridas proteína-metal reticuladas y su aplicación en la decoloración por lotes repetidos de tintes sintéticos. J. Peligro. Madre. 347, 442–450 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Patel, SK, Otari, SV, Kang, YC y Lee, J.-K. Sistema híbrido proteína-inorgánico para la inmovilización eficiente de enzimas marcadas con his y su aplicación en la producción de L-xilulosa. RSC Avanzado. 7, 3488–3494 (2017).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Li, C., Jiang, S., Zhao, X. y Liang, H. Co-inmovilización de enzimas y nanopartículas magnéticas mediante hidrogelnanofibras de nucleótidos metálicos para mejorar la estabilidad y el reciclaje. Moléculas 22, 179 (2017).

Artículo PubMed Central CAS Google Scholar

Mylkie, K., Nowak, P., Rybczynski, P. y Ziegler-Borowska, M. Nanopartículas de magnetita recubiertas de polímero para la inmovilización de proteínas. Materiales 14, 248 (2021).

Artículo ADS CAS PubMed Central Google Scholar

Saneinezhad, S., Mohammadi, L., Zadsirjan, V., Bamoharram, FF & Heravi, MM Biocompuesto de celulosa funcionalizado Preyssler decorado con nanopartículas de plata como un catalizador novedoso y eficiente para la síntesis de 2-amino-4H-piranos y espirocromenos . Ciencia. Representante 10, 1-26 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Dolatkhah, Z., Javanshir, S., Bazgir, A. y Hemmati, B. Paladio sobre musgo irlandés magnético: un nuevo nanobiocatalizador para reacciones de acoplamiento cruzado tipo Suzuki. Aplica. Organomet. Química. 33, e4859 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Liu, Y., Xu, H., Yu, H., Yang, H. y Chen, T. Síntesis de carbono dopado con nitrógeno derivado de lignina como un nuevo catalizador para la evaluación de la reducción de 4-NP. Ciencia. Representante 10, 1-14 (2020).

CAS Google Académico

Tan, JM, Bullo, S., Fakurazi, S. & Hussein, MZ Preparación, caracterización y evaluación biológica de nanotubos de carbono de paredes múltiples recubiertos con biopolímeros para la entrega sostenida de silibinina. Ciencia. Representante 10, 1-15 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Çalışkan, M. & Baran, T. Nanopartículas de paladio decoradas sobre microesferas de quitosano/δ-FeOOH: un catalizador altamente activo y reciclable para la reacción de acoplamiento de Suzuki y la cianación de haluros de arilo. En t. J. Biol. Macromol. 2, 190 (2021).

Google Académico

Nasrollahzadeh, M., Shafiei, N., Nezafat, Z., Bidgoli, NSS y Soleimani, F. Avances recientes en la aplicación de (nano) catalizadores a base de celulosa, almidón, alginato, goma, pectina, quitina y quitosano en sistemas sostenibles y Reacciones de oxidación selectivas: una revisión. Carbohidrato. Polimero. 6, 116353 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Banazadeh, M., Amirnejat, S. & Javanshir, S. Síntesis, caracterización y propiedades catalíticas del Fe3O4@ FU magnético: un catalizador biológico mesoporoso nanoestructurado heterogéneo para la síntesis de derivados de imidazol. Frente. Química. 8, 1089 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Veisi, H., Mohammadi, L., Hemmati, S., Tamoradi, T. y Mohammadi, P. Nanopartículas de plata inmovilizadas in situ sobre nanopartículas de óxido de hierro ultrapequeñas recubiertas con extracto de rubia tinctorum: un nanocatalizador eficiente con reciclabilidad magnética para la síntesis de propargilaminas por reacción de acoplamiento A3. ACS Omega 4, 13991–14003 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Rajabi-Moghaddam, H., Naimi-Jamal, M. & Tajbakhsh, M. Fabricación de nanopartículas de núcleo-cubierta magnéticas recubiertas de cobre (II) Fe 3 O 4 @ SiO 2-2-aminobenzohidrazida e investigación de su aplicación catalítica en el Síntesis de compuestos de 1, 2, 3-triazol. Ciencia. Rep. 11, 1-14 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Javanshir, S., Pourshiri, NS, Dolatkhah, Z. & Farhadnia, M. Caspian Isinglass, un biocatalizador versátil y sostenible para la síntesis dominó de espirooxindoles y espiroacenaftilenos en agua. Monatshefte für Chemie-Chemical Monthly 148, 703–710 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Dekamin, MG et al. Alginato de sodio: un catalizador biopolimérico eficaz para la síntesis ecológica de derivados de 2-amino-4H-pirano. En t. J. Biol. Macromol. 87, 172-179 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Hemmati, B., Javanshir, S. y Dolatkhah, Z. Musgo irlandés magnético híbrido/Fe3O4 como nanobiocatalizador para la síntesis de derivados de imidazopirimidina. RSC Avanzado. 6, 50431–50436 (2016).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Dolatkhah, Z., Javanshir, S., Bazgir, A. y Mohammadkhani, A. cola de pescado magnética, un soporte nano-bio para la inmovilización de cobre: ​​Cu – IG @ Fe3O4, un catalizador heterogéneo para la síntesis de triazoles. QuímicaSelect 3, 5486–5493 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Pourian, E., Javanshir, S., Dolatkhah, Z., Molaei, S. & Maleki, A. Preparación, caracterización y uso asistida por ultrasonidos de un nuevo núcleo/cubierta biocompatible Fe3O4@ GA@ isinglass en la síntesis de 1, Derivados de 4-dihidropiridina y 4H-pirano. ACS Omega 3, 5012–5020 (2018).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dolatkhah, Z., Javanshir, S. y Bazgir, A. Isingla-paladio como complejo péptido-metal de colágeno: un biocatalizador heterogéneo altamente eficiente para la reacción de acoplamiento cruzado de Suzuki en agua. J. Irán. Química. Soc. 16, 1473-1481 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Burate, PA, Javle, BR, Desale, PH y Kinage, AK Líquido iónico a base de amida de aminoácidos como organocatalizador eficaz para la condensación de Knoevenagel sin disolventes a temperatura ambiente. Catalán. Letón. 149, 2368–2375 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, J. y col. Conversión eficiente de N-acetil-d-glucosamina en un compuesto que contiene nitrógeno 3-acetamido-5-acetilfurano utilizando un líquido iónico de aminoácidos como catalizador reciclable. Ciencia. Medio ambiente total. 710, 136293 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Demurtas, M. et al. Derivados del indol como fármacos multifuncionales: Síntesis y evaluación de la actividad antioxidante, fotoprotectora y antiproliferativa de las indol hidrazonas. Bioorg. Química. 85, 568–576 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Nájera, C. & Sansano, JM Síntesis de pirrolizidinas e indolizidinas mediante cicloadición multicomponente 1,3-dipolar de iluros de azometina. Pura aplicación. Química. 91, 575–596 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Karimi, AR y Sedaghatpour, F. Nuevos mono y bis (espiro-2-amino-4H-piranos): reacción catalizada por alumbre de 4-hidroxicumarina y malononitrilo con isatinas, quinonas o ninhidrina. Síntesis 2010, 1731-1735 (2010).

Artículo CAS Google Scholar

Él, T., Zeng, Q.-Q., Yang, D.-C., Él, Y.-H. & Guan, Z. Síntesis biocatalítica de tres componentes en un solo recipiente de oxindoles 3, 3′-disustituidos y espirooxindoles piranos utilizando α-amilasa de páncreas de cerdo. RSC Avanzado. 5, 37843–37852 (2015).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Zamani-Ranjbar-Garmroodi, B., Nasseri, MA, Allahresani, A. & Hemmat, K. Aplicación de ácido sulfónico inmovilizado en el nanocatalizador magnético de ferrita de cobalto (CoFe 2 O 4 @ SiO 2 @ SO 3 H) en la síntesis de espirooxindoles. Res. Química. Intermedio. 45, 5665–5680 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Baharfar, R., Zareyee, D. & Allahgholipour, SL Síntesis y caracterización de nanopartículas de MgO soportadas sobre organosílice mesoporosa periódica a base de líquido iónico (MgO@PMO-IL) como nanocatalizador altamente eficiente y reutilizable para la síntesis de nuevos espirooxindol-furano derivados. Aplica. Organomet. Química. 33, e4805 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Naeimi, H. & Lahouti, S. El quitosano sulfonado encapsuló magnéticamente nanopartículas de Fe3O4 como catalizador eficaz y reutilizable para la síntesis rápida de tres componentes de espiro-4H-piranos promovida por ultrasonido. J. Irán. Química. Soc. 15, 2017-2031 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Khoobi, M. y col. Nanopartículas superparamagnéticas de Fe3O4 modificadas con polietilenimina: un nanocatalizador eficiente, reutilizable y tolerante al agua. J. Magn. Magn. Madre. 375, 217–226 (2015).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Sun, J. y col. Síntesis y caracterización de nanopartículas de Fe3O4 biocompatibles. J. Biomed. Madre. Res. Parte A 80, 333–341 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Cai, W. y col. Síntesis verde modificada de nanopartículas de Fe3O4@SiO2 para la liberación de fármacos sensibles al pH. Madre. Ciencia. Ing. C 112, 110900 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Gao, J., Gu, H. & Xu, B. Nanopartículas magnéticas multifuncionales: diseño, síntesis y aplicaciones biomédicas. Acc. Química. Res. 42, 1097-1107 (2009).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Jamatia, R., Gupta, A. & Pal, AK Nano-FGT: un catalizador ecológico y sostenible para la síntesis de espirooxindoles en medio acuoso. RSC Avanzado. 6, 20994-21000 (2016).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Elinson, MN, Ryzhkov, FV, Zaimovskaya, TA y Egorov, MP Ensamblaje multicomponente sin solventes de isatinas, malononitrilo y dimedona: forma rápida y eficiente de funcionalizar el sistema de espirooxindol. Monatshefte für Chemie-Chemical Monthly 147, 755–760 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Mamaghani, M., Tabatabaeian, K., Pourshiva, M. & Nia, RH Síntesis rápida y eficiente de espirooxindoles utilizando Fe3+-montmorillonita bajo irradiación ultrasónica. J. química. Res. 39, 314–317 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Keshavarz, M. Inmovilización de pares iónicos del anión l-prolinato sobre un soporte de polímero catiónico y un estudio de su actividad catalítica para la síntesis en un solo recipiente de espiroindolonas. J. Irán. Química. Soc. 13, 553–561 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Baharfar, R. & Azimi, R. Inmovilización de 1, 4-diazabiciclo [2.2. 2] Octano (DABCO) sobre sílice mesoporosa SBA-15: un enfoque eficiente para la síntesis de espirocromenos funcionalizados. Sintetizador. Comunitario. 44, 89-100 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Goli-Jolodar, O., Shirini, F. y Seddighi, M. Introducción de un nuevo líquido iónico básico que contiene grupos funcionales básicos duales para la síntesis eficiente de espiro-4H-piranos. J. Mol. Licuado. 224, 1092-1101 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Mohamadpour, F., Maghsoodlou, MT, Lashkari, M., Heydari, R. & Hazeri, N. Síntesis de quinolinas, espiro [4 H-pirano-oxindoles] y xantenos en condiciones sin disolventes. Org. Deberes. Procedido. En t. 51, 456–476 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Nagaraju, S., Paplal, B., Sathish, K., Giri, S. y Kashinath, D. Síntesis de cromeno y espirocromenos funcionalizados utilizando l-prolina-melamina como catalizador homogéneo altamente eficiente y reciclable a temperatura ambiente. Tetraedro Lett. 58, 4200–4204 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Moradi, L., Ataei, Z. & Zahraei, Z. Síntesis conveniente de espirooxindoles utilizando nanopartículas de SnO 2 como catalizador reutilizable eficaz a temperatura ambiente y estudio de su actividad antimicrobiana in vitro. J. Irán. Química. Soc. 16, 1273-1281 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Wagh, YB, Padvi, SA, Mahulikar, PP y Dalal, DS CsF promovieron la síntesis rápida de heterociclos anulados de espirooxindol-pirano a temperatura ambiente en etanol. J. Heterociclo. Química. 57, 1101-1110 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Chandam, DR, Mulik, AG, Patil, DR y Deshmukh, MB Dihidrato de ácido oxálico: prolina como nuevo disolvente de diseño reciclable: una vía verde y sostenible para la síntesis de espirooxindol. Res. Química. Intermedio. 42, 1411-1423 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, GD, Zhang, XN y Zhang, ZH Síntesis de tres componentes en un solo recipiente de espirooxindoles catalizada por hexametilentetramina en agua. J. Heterociclo. Química. 50, 61–65 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Meshram, HM, Kumar, DA, Prasad, BRV y Goud, PR Síntesis eficiente y conveniente de espirooxindoles mediada por polietilenglicol (PEG). Helv. Chim. Acta 93, 648 (2010).

Artículo CAS Google Scholar

Baghernejad, M., Khodabakhshi, S. & Tajik, S. Síntesis de tres componentes basada en isatina de nuevos espirooxindoles utilizando ferrita de cobre magnética de tamaño nanométrico. Nuevo J. Chem. 40, 2704–2709 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Kidwai, M., Jahan, A. & Mishra, NK Cloruro de oro (III) (HAuCl4 · 3H2O) en PEG: un sistema catalítico nuevo y eficiente para la síntesis de espirocromenos funcionalizados. Aplica. Catalán. A 425, 35–43 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Padvi, SA, Tayade, YA, Wagh, YB & Dalal, DS [bmim] OH: Un catalizador eficaz para la síntesis de derivados de mono y bis espirooxindol en etanol a temperatura ambiente. Mentón. Química. Letón. 27, 714–720 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Khot, SS, Anbhule, PV, Desai, UV y Wadgaonkar, PP Tris-hidroximetilaminometano (THAM): un organocatalizador eficaz en la síntesis de espirocromenos ambientalmente benigna y orientada a la diversidad. CR Chim. 21, 814–821 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Brahmachari, G. & Banerjee, B. Síntesis en un solo recipiente fácil y químicamente sostenible de una amplia gama de heterociclos O y N fusionados catalizados por citrato trisódico dihidrato en condiciones ambientales. Asian J. Química Orgánica 5, 271–286 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Allahresani, A., Taheri, B. & Nasseri, MA Síntesis verde de derivados de espirooxindol catalizada por nanocompuestos SiO2@gC3N4. Res. Química. Intermedio. 44, 1173-1188 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Dangolani, SK, Panahi, F., Nourisefat, M. y Khalafi-Nezhad, A. Nanopartículas magnéticas modificadas con 4-dialquilaminopiridina: como nanoorganocatalizador eficaz para la síntesis en un solo recipiente de 2-amino-4H-cromeno-3- derivados del carbonitrilo en agua. RSC Avanzado. 6, 92316–92324 (2016).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Mohammadfam, Y., Heris, SZ y Khazini, L. Investigación experimental de las propiedades reológicas y el rendimiento de los nanofluidos magnéticos de aceite hidráulico/Fe3O4 en presencia de un campo magnético. Tríbol. En t. 142, 105995 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Lai, L., Xie, Q., Chi, L., Gu, W. y Wu, D. Adsorción de fosfato del agua mediante nanopartículas magnéticas de núcleo/cubierta de Fe3O4 @ SiO2 fácilmente separables funcionalizadas con óxido de lantano hidratado. J. Ciencia de la interfaz coloidal. 465, 76–82 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Rezaei, F., Amrollahi, MA & Khalifeh, R. Diseño y síntesis de Fe3O4@SiO2/aza-corona éter-Cu (II) como un catalizador nanocompuesto magnético novedoso y altamente eficiente para la síntesis de 1, 2, 3-triazoles , 1H-tetrazoles 1-sustituidos y 1H-tetrazoles 5-sustituidos en disolventes verdes. Inorg. Chim. Acta 489, 8-18 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Nasseri, MA, Hemmat, K. & Allahresani, A. Síntesis y caracterización del complejo salen Co (III) inmovilizado en nanopartículas de ferrita-sílice de cobalto y su aplicación en la síntesis de espirooxindoles. Aplica. Organomet. Química. 33, 4743 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

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Laboratorio de Investigación de Química Heterocíclica, Departamento de Química, Universidad de Ciencia y Tecnología de Irán, 16846-13114, Teherán, Irán

Shima Ghanbari Azarnier, Maryam Esmkhani, Zahra Dolatkhah y Shahrzad Javanshir

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SGA investigó y llevó a cabo el experimento. ME escribió el borrador original; dibujó figuras; revisó el manuscrito. Recopilación de datos ZD, Conceptualización SJ (líder); supervisó el proyecto; editó y revisó el manuscrito.

Correspondencia a Shahrzad Javanshir.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Azarnier, SG, Esmkhani, M., Dolatkhah, Z. et al. Nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas recubiertas de colágeno como catalizador sostenible para la síntesis de espirooxindol. Representante científico 12, 6104 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-10102-5

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Recibido: 09 de mayo de 2021

Aceptado: 24 de febrero de 2022

Publicado: 12 de abril de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-10102-5

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