بخشی از مقاله
SBA-15 عاملدار شده با تریآزین تهیه شد و با استفاده از طیفبینی زیرقرمز - IR - ، پراش پرتو ایکس - XRD - ، میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - تفرق انرژی اشعهی ایکس - - XRD و گرما-وزنسنجی - TGA - شناسایی گردید. کاربرد این نانو کاتالیست در سنتز چندجزئی پیریدینهای پر استخلاف با استفاده از واکنشهای تک ظرف و چهارجزئی آلدهیدهای آروماتیک، کتونهای حلقوی، مالونونیتریل و آمونیوم استات تحت تابش امواج ریز موج با بازده بالا توسعه پیدا کرده است. این روش دارای مزایایی مانند زمان کوتاه واکنش، بازده بالا، و سازگار با محیط زیست میباشد. کاتالیست جدید میتواند به آسانی پس از واکنش بازیافت شده و بدون از دست دادن فعالیت کاتالیزگری خود مورد استفاده مجدد قرار گیرد. این کار به عنوان یک روش جایگزین امن، مقرون به صرفه و آسان برای سنتز مشتقهای -2آمینو--3سیانوپیریدین با استفاده از نانو کاتالیست دوستدار محیط زیست توسعه یافته است.
واژه های کلیدی: -2آمینو--3سیانوپیریدین ، امواج ریز موج، مزوپور SBA-15، شیمی سبز، کاتالیست ناهمگن.
مقدمه
در میان ترکیبات هتروسیکل شامل نیتروژن، حلقه پیریدین یکی از رایجترین هتروسیکلهای پیدا شده در محصولات طبیعی، دارویی و مواد کاربردی است. درمیان مشتقهای پیریدین، مشتقهای -2آمینو--3سیانوپیریدین بخش جدایی ناپذیر در بسیاری از ساختارهای مولکولی انواع ترکیبهای فعال بیولوژیکی است .[1] بر حسب استخلافهای آنها، این ترکیبها فعالیت ضد ویروسی، ضد باکتری و قارچ کش از خود نشان دادهاند .[2] به همین دلیل سنتز آنها در سالهای اخیر توجه زیادی جلب کرده است و تلاشهای بسیاری برای توسعه روش سنتز آنها انجام شده است. با این وجود، بسیاری از این روشها از مشکلاتی مانند شرایط سخت واکنش، زمان طولانی واکنش، استفاده از حلالهای سمی، و بازده کم رنج میبرند .[3]امروزه سنتز کاتالیستهای اسیدی بر پایه هتروپلیاسیدها - HPA - به عنوان کاتالیستهای سبز، زمینه مهم، جدید و قابل توسعه در زمینه تکنولوژی و صنایع دارویی میباشد.
هتروپلیاسیدها دارای ثبات گرمایی بالا، خاصیت اسیدی بسیار قوی و غیرخورنده میباشند .[4] معایب اصلی هتروپلیاسیدها که کاربرد آنها را محدود میکند،میزان انحلالپذیری بالا، سطح کاتالیزگری کم و قابلیت بازیافت آنها میباشد. برای غلبه بر این معایب، تثبیت هتروپلی اسیدها بر روی بستر پیشنهاد شده است. به طور کلی، کاتالیستهای ناهمگن دارای سطح کاتالیزگری بالاتر، بازده اتمی بالا، خالصسازی آسان محصولات و قابلیت بازیافت آسان هستند .[5] در این پژوهش ابتدانانو کاتالیست جدید SBA-15@Triazine/H5PW10V2O40 تهیهشد، و سپس کاربرد آن در سنتز مشتقهای پر استخلاف پیریدین تحت امواج ریز موج بررسی گردید. کاتالیست جدید میتواند به آسانی پس از واکنش بازیافت شده و بدون از دست دادن فعالیت کاتالیزگری خود مورد استفاده مجدد قرار گیرد.
بخش تجربی
تهیه SBA-15@Triazine
-3آمینوپروپیلاتوکسیسیلان-4،2بیس - 5،-3دی متیل پیرازول - -تریآزین - Triazine - مطابق گزارش قبلی ما تهیه گردید .[6] سپس به مخلوطی حاوی 0/5 گرم SBA-15 در 20 میلیلیتر تولوئن خشک، 1/46 گرم Triazine اضافه شد. مخلوط به مدت 48 ساعت رفلاکس گردید. SBA-15 عاملدارشده با Triazine توسط اتانول و آب مقطر شسته و پس از آن در دمای اتاق خشک شد.
تهیه کاتالیست SBA-15@Triazine/H5PW10V2O40
ابتدا 0/3 گرم از H5PW10V2O40 در 50 میلیلیتر متانول حل گردید و 0/7 گرم از SBA-15@Triazine به آن اضافه شد و به مدت 3 ساعت رفلاکس انجام شد. سپس مخلوط 12 ساعت با حلال متانول سوکسوله گردید و پس از خشک کردن در دمای 100درجهی نانو کاتالیست SBA-15@Triazine/H5PW10V2O40 بهصورت پودر سفید رنگ بدست آمد.
تهیهی مشتقات -2آمینو--3سیانوپیریدین در حضور کاتالیزگر تحت امواج ریز موج
ابتدا مقدار 1 میلیمول مشتقهای آلدهید آروماتیک، 1 میلیمول کتون حلقوی، 1 میلیمول مالونونیتریل 0/066 - گرم - ، 1/5 میلیمول آمونیوم استات 1/1 - گرم - و 0/02 گرم کاتالیست در 5 میلیلیتر اتانول کاملا مخلوط شد. سپس مخلوط واکنش به مدت 4-10 دقیقه در دستگاه ریز موج با قدرت 450 وات تحت تابش قرار گرفت.پیشرفت واکنش با استفاده از کروماتوگرافی لایهی نازک بررسی شد. پس از کامل شدن واکنش، مخلوط واکنش صاف گردید و با دیکلرومتان روی صافی شسته شد تا کاتالیست از مخلوط واکنش جدا گردد. در پایان محصول بهدست آمده در اتانول نوبلور گردید.
نتایج و بحث
شناسایی SBA-15@Triazine/H5PW10V2O40
ابتدا مزوپور SBA-15 با استفاده از Triazine عاملدار گردید. که در آن گروههای سیلانول از مزوپور SBA-15 با گروههای متوکسی از Triazine به یکدیگر متصل شدند. اتصال آنها از طریق طیف FT-IR تایید شد - شکل . - 1 ارتعاشهای کششی پیوندهای تریآزین در ناحیهی 1540، 1602، و 2930 در طیف FT-IRترکیب SBA-15@Triazine، اتصال Triazine را بر روی سطحSBA-15 تایید کرد. در طیف FT-IR جذبهای H5PW10V2O40 در ناحیهی 500-1100 ظاهر میشوند. در طیف FT-IR نانوکاتالیست مشاهده میشودکه در آن طیف پهن موجود در ناحیه 1000-1200 مربوط به برهمکنش سیلیکا و هتروپلیاسید است، که در اثر همپوشانی ارتعاشهای W-O-W و P-O با ارتعاشهای کششی پیوندهای Si-O-Si سطح مزوپور فقط پیوندهای مربوط به - 890 - W -O-W و W- - 998 - O قابل تشخیص هستند .[7]
الگوی پراش اشعهی X زاویه پایین در شکل 2 نشان داده شده است. همانطور که مشاهده میکنید تمام الگوها یک انعکاس شدید - 100 - در 2 =0/98 را نشان میدهد که ثابت میکند ساختار مزوپور SBA-15 پس از عاملدار شدن با Triazine و تثبیت H5PW10V2O40 دست نخورده باقی مانده است .[8] تغییر جزیی در الگوی پراش اشعهی ایکس SBA-15 نشان میدهد که H5PW10V2O40 بیشتر کانالهای مزوپور را اشغال کردهاند.کاتالیست SBA-15@Triazine/H5PW10V2O40 را نشانمیدهد. همانطور که در تصویر نمایان است، ساختار مزوپور SBA-15 پس از تثبیت هتروپلیاسید دست نخورده باقی مانده است.
تهیهی پیریدینهای پر استخلاف با استفاده از نانوکاتالیست SBA-15@Triazine/H5PW10V2O40
پس از بهینه کردن شرایط واکنش، اثبات کلی بودن این روش با استفاده از 1 میلیمول از مشتقهای گوناگون بنزآلدهید، 1/5 میلی-مول آمونیوم استات، 1 میلیمول از کتونهای حلقوی و 1 میلیمول مالونونیتریل در حضور 0/02 گرم کاتالیزگر در حلال اتانول و تحت تابش ریز موج موردبررسی قرار گرفت - شکل . - 4
قابلیت بازیافت کاتالیزگر
اشکال عمده هتروپلیاسیدهای آزاد به عنوان کاتالیزور جداسازی سخت آنها از محیط واکنش میباشد. با توجه به اینکه بازیابی کاتالیست یکی از اهداف مهم در واکنشهای آلی است و باعث کاهش ضایعات و جلوگیری از تولید مواد بیفایده و مضر برای محیط زیست است، اتصال هتروپلیاسید بر روی بستر SBA-15@Triazine جداسازی آسان کاتالیست از مخلوط واکنش را امکانپذیر میسازد. نانوکاتالیست فوق پس از انجام
