Hebei Messi Biology Co., Ltd. berichtet, dass in den letzten Jahren zahlreiche Veröffentlichungen über die Verwendung von Magnesiumoxid als Katalysator und Trägermaterial in verschiedenen organischen Reaktionen erschienen sind. Die Charakterisierung mittels Elektronenspinresonanz (ESR) hat gezeigt, dass die katalytische Aktivität von Magnesiumoxid auf Gitterdefekte und die Vielzahl an Säure-Base-aktiven Zentren an seiner Oberfläche zurückzuführen ist.
Untersuchungen der Kristallstruktur sind unerlässlich, um die einzigartigen Eigenschaften von Magnesiumoxid zu verstehen. Bei der Untersuchung von Nanokristallen muss die Anzahl der Oberflächenatome berücksichtigt werden. Die chemische Oberflächenaktivität von Oxiden hängt eng mit Lewis- und Brønsted-Säuren und -Basen sowie mit den Bindungen zwischen Metallkationen, Oxidanionen und -OH-Gruppen zusammen. Die Anzahl der Atome an der Oberfläche ist groß, während die Anzahl der Atome im Kristallgitter begrenzt ist. Daher weisen Nanopartikel viele sogenannte Gitterdefekte auf, wobei Punktdefekte den größten Anteil ausmachen. Punktdefekte entstehen durch das Fehlen eines einzelnen Atoms oder Ions im Kristallgitter. Diese Punktdefekte bewirken durch Polarisation eine Verschiebung von Atomen oder Ionen, wodurch negativ geladene Kationenlücken entstehen, die wiederum den Transfer benachbarter Anionen zur Folge haben. Daher weist die Oberfläche von Magnesiumoxid zahlreiche aktive Zentren auf, die für katalytische Reaktionen vorteilhaft sind.
Magnesiumoxid (MgO) dient als Katalysator für Mehrkomponenten-Kondensationsreaktionen und bietet Vorteile wie einfache Synthese, thermische Stabilität, die Möglichkeit der Rückgewinnung und Wiederverwendung aus dem Reaktionsgemisch sowie hohe Aktivität und Reaktionsausbeute. Ein Beispiel für die Verwendung von basischem MgO zur Katalyse organischer Kondensationsreaktionen ist die von Sheibani beschriebene Synthese von Tetrahydropyren und 3,4-Hydropyren; heterocyclisches Pyren wird aus aromatischen Aldehyden in einem System mit α-Hydroxyl- oder α-Aminosäuren und Malononitril synthetisiert. Die Erweiterung der Synthese heterocyclischer Verbindungen, die eine entscheidende Rolle in der Biopharmazie spielen, steht derzeit im Fokus der wissenschaftlichen Forschung. Pyrane und ihre Derivate sind Verbindungen mit bedeutenden antithrombotischen, vasodilatatorischen und antitumoralen Wirkungen. Aufgrund der hohen katalytischen Aktivität von MgO bei der Knoevenagel-Kondensationsreaktion und seiner niedrigen Produktions- und Verwendungskosten ist die Forschung zur Synthese von Pyranen mittels MgO-Katalyse attraktiver als die erstgenannte.