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Fabrication of Nanoporous 3D Carbon Nitride from Poly(ionic liquid)s for Regiospecific Synthesis of Benzimidazole Frameworks
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-03-09 , DOI: 10.1021/acsanm.4c00378 Javad Safaei Ghomi 1 , Zahra Elyasi 2 , Gholam Reza Najafi 2 , Abdollatif Shafaie Douk 3 , Majid Farsadrooh 3 , Marzieh Gharaei 2
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-03-09 , DOI: 10.1021/acsanm.4c00378 Javad Safaei Ghomi 1 , Zahra Elyasi 2 , Gholam Reza Najafi 2 , Abdollatif Shafaie Douk 3 , Majid Farsadrooh 3 , Marzieh Gharaei 2
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The traditional form of carbon nitride materials poses limitations, particularly in catalysis, due to a limited number of active sites and low surface area. In response to these challenges, two porous carbon nitride tubes (CNTs) with diverse properties were designed and fabricated by introducing different poly(ionic liquid)s (PILs) as templates. Imidazolium-based PILs were synthesized with different ion pairs, including halogen (Br) and chiral amino acid (l-phenylalanine). The results indicate that the morphology and properties of CNTs are influenced by the nature of PIL ion pairs. Synthesized CNT, assisted by PIL-Br (designated as CNT1), demonstrated superior characteristics in terms of thermal stability (up to 640 °C), specific surface area (73.5 m2/g), and recoverability (six runs without a significant decrease in reaction yield), which are the key factors of a high-performance catalyst. In the following, CNT architectures were employed as heterogeneous catalysts, and their catalytic efficiencies were compared in the regiospecific synthesis of benzimidazole ring systems. As expected, CNT1 demonstrates superfast synthesis (8–12 min) of various pharmaceutical benzimidazole scaffolds with excellent yields (up to 95%) under ultrasound irradiation. In a groundbreaking achievement, this is the first report that presents the preparation of a superactive catalyst through the integration of two distinct categories of advanced materials, including ionic polymers and graphite carbon nitrides, for regiospecific multicomponent reactions. This study offers a fresh perspective on enhancing the catalytic activity of graphitic carbon nitride by changing ion pairs of PILs for advanced technological applications.
中文翻译：
用聚离子液体制备纳米多孔 3D 氮化碳用于苯并咪唑骨架的区域特异性合成
由于活性位点数量有限且表面积较小，传统形式的氮化碳材料存在局限性，特别是在催化方面。为了应对这些挑战，通过引入不同的聚离子液体（PIL）作为模板，设计并制造了两种具有不同性能的多孔氮化碳管（CNT）。用不同的离子对合成了基于咪唑鎓的 PIL，包括卤素 (Br) 和手性氨基酸 ( l-苯丙氨酸)。结果表明，CNT 的形貌和性能受到 PIL 离子对性质的影响。在 PIL-Br（称为 CNT1）辅助下合成的 CNT 在热稳定性（高达 640 °C）、比表面积（73.5 m 2 /g）和可恢复性（六次运行没有明显下降）方面表现出优异的特性反应收率），这是高性能催化剂的关键因素。接下来，采用碳纳米管结构作为多相催化剂，并在苯并咪唑环体系的区域特异性合成中比较了它们的催化效率。正如预期的那样，CNT1 展示了各种药物苯并咪唑支架的超快速合成（8-12 分钟），在超声波照射下具有优异的产率（高达 95%）。这是一项突破性的成就，这是第一份报告，介绍了通过整合两种不同类别的先进材料（包括离子聚合物和石墨碳氮化物）来制备超活性催化剂，用于区域特异性多组分反应。这项研究为通过改变 PIL 的离子对来增强石墨氮化碳的催化活性以实现先进技术应用提供了新的视角。
更新日期：2024-03-09
中文翻译：
用聚离子液体制备纳米多孔 3D 氮化碳用于苯并咪唑骨架的区域特异性合成
由于活性位点数量有限且表面积较小，传统形式的氮化碳材料存在局限性，特别是在催化方面。为了应对这些挑战，通过引入不同的聚离子液体（PIL）作为模板，设计并制造了两种具有不同性能的多孔氮化碳管（CNT）。用不同的离子对合成了基于咪唑鎓的 PIL，包括卤素 (Br) 和手性氨基酸 ( l-苯丙氨酸)。结果表明，CNT 的形貌和性能受到 PIL 离子对性质的影响。在 PIL-Br（称为 CNT1）辅助下合成的 CNT 在热稳定性（高达 640 °C）、比表面积（73.5 m 2 /g）和可恢复性（六次运行没有明显下降）方面表现出优异的特性反应收率），这是高性能催化剂的关键因素。接下来，采用碳纳米管结构作为多相催化剂，并在苯并咪唑环体系的区域特异性合成中比较了它们的催化效率。正如预期的那样，CNT1 展示了各种药物苯并咪唑支架的超快速合成（8-12 分钟），在超声波照射下具有优异的产率（高达 95%）。这是一项突破性的成就，这是第一份报告，介绍了通过整合两种不同类别的先进材料（包括离子聚合物和石墨碳氮化物）来制备超活性催化剂，用于区域特异性多组分反应。这项研究为通过改变 PIL 的离子对来增强石墨氮化碳的催化活性以实现先进技术应用提供了新的视角。
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