Reaksi Biginelli adalah reaksi multikomponen satu pot yang populer untuk menghasilkan turunan dihidropirimidinon (DHPM) dengan menggunakan reagen yang mudah diakses, yaitu turunan benzaldehida, etil asetoasetat, dan (tio)urea dalam pelarut protik. Reaksi ini dianggap sebagai alat yang sangat serbaguna untuk membangun kerangka heterosiklik lainnya, seperti dihidrotetrazolopirimidin, pirazolopirimidin, dan pirano-pirimidin. Selain itu, turunan DHPM dikenal memiliki aktivitas farmakologis yang unik, seperti inhibitor xantin oksidase, antimikroba, antikanker, antituberkulosis, antioksidan, antiinflamasi, dan anti-HIV. Oleh karena itu, studi dan eksplorasi reaksi Biginelli menarik perhatian banyak kelompok penelitian.
Dalam prosedur klasik, reaksi Biginelli biasanya dilakukan dengan menggunakan HCl sebagai katalis asam Brønsted. Namun, dalam pengembangan lebih lanjut, turunan DHPM berhasil disintesis dengan menggunakan katalis homogen atau heterogen yang memiliki karakter asam Brønsted atau asam Lewis.
Penggunaan katalis heterogen menjadi solusi alternatif yang menjanjikan untuk mengatasi permasalahan yang timbul dari penggunaan katalis homogen. Pemanfaatan SiO2 dan polimorfanya menjadi alternatif yang menarik untuk dieksplorasi. Silika alami (SiO2) yang diekstraksi dari tongkol jagung segar telah berhasil diterapkan sebagai katalis hijau dalam reaksi Biginelli untuk menghasilkan turunan 3,4-dihidropirimidinon dalam kondisi tanpa pelarut. Penggunaan αMo-SiO2 yang dibuat dengan metode sol-gel memungkinkan reaksi sintesis turunan DHPM berlangsung secara efisien. Zeolit tipe heulandit (HTMA/CaAl2Si7O18·6±á2O) ” spesies aluminosilikat hidrofilik ” dilaporkan sebagai katalis yang sangat baik untuk reaksi Biginelli.
Dalam artikel ini, kami melaporkan studi kami tentang penerapan berbagai kation logam transisi yang diimpregnasikan pada silikalit-1 (Mn+/silikalit-1) sebagai katalis hijau untuk reaksi Biginelli guna menghasilkan DHPM. Pertimbangan rasional dalam penggunaan silikalit-1 didasarkan pada strukturnya yang berbasis Mordenite-Framework-Inverted (MFI), yang menyediakan jumlah dan dimensi pori yang cukup untuk mendukung proses adsorpsi dan katalisis selama reaksi berlangsung. Dengan demikian, silikalit-1 dapat digunakan sebagai agen pendukung untuk mengubah katalis homogen menjadi katalis heterogen. Pembentukan dimensi pori diatur dengan menggunakan dua jenis templat yang berbeda, yaitu tetrapropilamonium hidroksida (TPAOH) dan cetiltrimetilamonium bromida (CTABr).
Sebanyak delapan katalis Mn+/silikalit-1 (Mn+ = Al3+, Co2+, Cr3+, Cu2+, Fe3+, Mn2+, Ni2+, Zn2+) telah dibuat menjadi katalis heterogen reaksi Biginelli. Katalis tersebut dikarakterisasi menggunakan FTIR, XRD, NH3-TPD, dan BET. Katalis mesopori ini memiliki diameter pori sebesar 13,83 nm (138,3 Å), luas permukaan 282,43 m²/g, dan volume pori 0,98 cm³/g, yang memungkinkan transport reaktan dan produk berjalan lancar selama proses katalitik. Selain keasaman katalis, suhu maksimum desorpsi NH3 memainkan peran penting dalam aktivitas katalitik. Cr3+/silikalit-1 menunjukkan aktivitas katalitik tertinggi, sedangkan Zn2+/silikalit-1 menunjukkan selektivitas tertinggi. Selain turunan DHPM sebagai produk utama dari reaksi Biginelli, senyawa C6-stiril dari DHPM dan produk Knoevenagel juga berhasil diisolasi ketika reaksi dilakukan menggunakan Cr3+/silikalit-1 dan Fe3+/silikalit-1 sebagai produk samping. Katalis Cr3+/silikalit-1 dapat digunakan untuk menghasilkan DHPM dengan berbagai substituen dan menunjukkan potensi sebagai katalis ramah lingkungan karena kemampuannya untuk digunakan kembali.
Penulis: Dr. Hery Suwito, Drs., M.Si
Link:
Baca juga: Selektivitas Katalis Mg1-xFexF2 pada Reaksi Sintesis Vitamin E
