One-Pot Photocatalytic Conversion of Nitrobenzene to Quinoline Derivatives Using Acid-Activated Carbon Nitrides

Resumo

Quinolinas são uma classe de moléculas com uma ampla gama de aplicações como produtos naturais, cujos derivados são usados como estruturas para produtos farmacêuticos e compostos agroquímicos. Os métodos mais estabelecidos para a síntese de quinolinas envolvem o uso de anilina e aldeídos, cetonas e anidridos reativos, na presença de ácidos fortes (ex: H₂SO₄) e em temperaturas de ebulição. Portanto, abordagens mais baratas e brandas são altamente desejáveis para reduzir os custos econômicos e ambientais. O nitreto de carbono cristalino é simples em composição, mas é um tipo promissor de semicondutor que pode ser aplicado como fotocatalisador em várias transformações químicas ou combinado com nanopartículas ou átomos metálicos individuais. Propomos aqui uma abordagem verde alternativa utilizando nitreto de carbono cristalino protonado (H-PHI) como fotocatalisador e utilizando etanol e nitrobenzeno como blocos de construção simples para derivados de quinolina. O nitreto de carbono cristalino (PHI) é geralmente produzido pela polimerização ionotérmica de melamina na presença de NaCl, sendo que os íons Na⁺ na estrutura podem ser facilmente trocados por outros cátions. Neste trabalho, o ácido clorídrico em diferentes concentrações, de 2 mol.L^-1 e 12 mol.L^-1, foi usado como fonte de H⁺, resultando em H-PHI (PHI modificado com ácido), que possui as propriedades fotocatalíticas do PHI enquanto adquire propriedades de um catalisador ácido. Este fotocatalisador foi caracterizado por uma ampla gama de técnicas, como XRD, FT-IR, UV-Vis e TEM. Finalmente, este material foi empregado na conversão em uma única etapa de nitrobenzeno em quinolinas em meio etanólico, usando luz como fonte de energia e aquecimento suave até 50 ºC, levando à conversão total de nitrobenzeno em diferentes produtos, e uma seletividade para derivados de quinolina de até 70%.