بخشی از مقاله
چکیده:
در این گزارش برای اولین بار نانوذرات نقره بر روی نانوذرات نشاسته تثبیتشده و ترکیب حاصل پس از شناسایی با تکنیکهای مختلف از جمله میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی - FE- SEM - ، بعنوان یک کاتالیزگر بین فازی مؤثر در واکنش جفتشدن آلدهید، آمین و آلکینهای انتهایی بکار گرفته شد. با استفاده از این کاتالیزگر انواع مشتقات آلدهیدی به خوبی در واکنش شرکت کرده و پروپارژیل آمینها در راندمانهای بسیار خوب بدست آمدند.
واژگان کلیدی فارسی: نانوکاتالیزگر، نقره، پروپارژیلآمین، نشاسته
1 مقدمه
هدف از شیمی سبز استفاده از محصولات و فرایندهای شیمیایی برای از بینبردن مواد خطرناک و مضر برای سلامتی انسان و محیطزیست و در صورت امکان، استفاده از مواد خام تجدیدپذیر است.[1] استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر و قابل بازیافت، افزایش بازده انرژی، طراحی مواد شیمیایی و محصولات بیخطر از جمله اصول داوزدهگانه شیمی سبز است که در طراحی واکنشهای شیمیایی مورد توجه محققین قرار میگیرد.در طول چند دههی گذشته فلزات واسطه تاثیر مهمی روی توسعه شیمی آلی از طریق معرفی کاتالیزگرهای گوناگون داشته اند. در میان سه دسته کاتالیزگر شناختهشدهی همگن، ناهمگن و کاتالیزگر بینفازی، کاتالیزگر بینفازی یکی از کارآمدترین و سبزترین کاتالیزگرهایی است که در طبیعت یافت میشود.
این دسته از کاتالیزگرها مزایای هر دو نو کاتالیزگر همگن و ناهمگن را دارند.هر دو کاتالیزگر همگن و ناهمگن دارای مزیتها و معایبی هستند. با توجه به نیاز مبرم سیستمهای کاتالیزگری جدید که باید مانند کاتالیزگرهای همگن فعال باشند و همچنین باید به راحتی مانند کاتالیزگرهای ناهمگن بازیابی شوند، کاتالیزگر بینفازی مزایای استفاده از هر دو سیتم کاتالیزگری همگن و ناهمگن را به صورت ترکیبی دارند .[2]نانوذرات - - NPs ذراتی با اندازهی بین 1-100 نانومترهستند 9 - ؛. - 10 سنتز پایدار نانوذرات با اندازهی بین 1-100 نانومتر وظیفهی اصلی نانوتکنولوژی است. نانوذرات ممکن است با روشهای مختلفی از دسته فنآوری بالا به پایین و فنآوری پایین به بالا تشکیل شوند.[3]
نقره و نمکهای آن به طور وسیعی به عنوان کاتالیزگرهای ارتقایافته در واکنشهای شیمی آلی استفاده شدهاند. در میان نانوذرات مبتنی بر فلز، نانوذرات نقره در چند سال گذشته به دلیل واکنشپذیری منحصر به فرد، انتخابپذیری و پایداری کاتالیزگرهای نانونقره، و نیز قابلیت بازیافت در سنتزهای آلی بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند6]؛.[4 در این راستا واکنشهایی مانند واکنشهای چند جزئی [7] و حلقهزایی [8] در حضور کاتالیزگر نقره گزارش شدهاند. واکنش جفتشدن A3 با کاتالیزگری نمک نقره - I - توسط لی و همکاران در سال 2003 گزارش شد.[9]نانوذرات نقره بر روی بسترهایی مانند نانولوله سیلیکا[10] و سیلیکون متخلخل[11] تهیه شدهاند.
در فرایند طراحی و تهیه کاتالیزورهای ناهمگن، حضور بستر - پایه - باعث پراکندگی مکانهای فعال روی سطح و امکان بازیافت و استفاده مجدد از کاتالیزگر میشود.[12] بر این اساس بسترهای آلی و معدنی مختلفی به کار رفتهاند. در میان بسترهای معرفیشده بسترهای آلی پلیمری با منشأ طبیعی از قبیل سلولز، آگاروز، رزین و نشاسته بسیار مفید میباشند.نشاسته یکی از کربوهیدراتهای زیستتخریبپذیر، ارزان و در دسترس است که از تعداد زیادی واحدهای گلوکز که با پیوندهای گلیکوزیدی به هم متصل شدهاند، ساخته شدهاند - شکل . - 1 نشاسته قابل تجدید است و می تواند از طریق فتوسنتز در گیاهان از دیاکسیدکربن و آب بازسازی شود. سیبزمینی، گندم و برنج حاوی این ماده هستند [13]
در این پژوهش ابتدا نانوکاتالیزگر نقره - I - با روشی ساده و آسان روی بستر نانونشاسته اصلاحشده تهیه میشود. پس از شناسایی ساختار ترکیب طبیعی ، ماده حاصل به عنوان کاتالیزگر موثر در واکنش جفتشدن آلدهید، آمین و آلکینهای انتهایی به کار برده میشود. پروپارژیلآمینها مواد مهمی برای سنتز ترکیبات فعال دارویی حاوی نیتروژن و محصولات طبیعی مختلف مانند بتالاکتامها، پپتیدها، ایزواسترها، و ترکیبات شیمیایی کشاورزی میباشند5] و.[6 برخی از پروپارژیلآمینها حتی به عنوان هدف برای داروهای چندمنظوره در درمان بیماریهای آلزایمر و پارکینسون مورد آزمایش قرار گرفتهاند .[14] پروپارژیلآمینها توسط حملهی نوکلئوفیلی استیلیدهای لیتیم یا واکنشگرهای گرینیارد به ایمینها یا مشتقات آنها سنتز میشوند. در این کار از روش فعلسازی پیوند C H برای جفتشدگی سه جزئی آلدهید، آمین و آلکین استفاده شده است.
2 بخش تجربی
2؛1 مواد و دستگاههای استفاده شده
حلالها و سایر واکنشگرهای به کار رفته از شرکتهای تولیدکننده مواد شیمیایی مرک، فلوکا و مجللی خریداری شدهاند. پیشرفت واکنشها با استفاده از کروماتوگرافی لایه نازک - TLC - بر روی صفحه سیلیکاژل UV22 SIL 254 Polygrams پیگیری شد. طیفهای رزونانس مغناطیسی هسته هیدروژن و کربن-13 با استفاده از دستگاه Bruker 400MHz ثبت شدهاند. آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی - FE- SEM - با دستگاه MIRA3TESCAN-XMU انجام شد.خالصسازی محصولها از مخلوط واکنش با ستون کروماتوگرافی سیلیکاژل 60 و تعیین نقطه ذوب با دستگاه Electerothemal انجام شدهاست.
2؛2 مراحل ساخت کاتالیزگر:
2؛2؛1 ساخت نانونشاسته:
به 1 گرم نشاسته 30 میلیلیتر آب مقطر اضافه میشود و به مدت 1 ساعت در دمای 100 درجه سانتیگراد با همزن مغناطیسی هم زده میشود. سپس 30 میلی لیتر اتانول خالص در همان دما به صورت قطره قطره اضافه شده و پس از سردشدن، دوباره روی همزن قرار داده میشود. برای جداسازی، مخلوط به مدت 30 دقیقه سانتریفیوژ میشود.
2×؛2؛-2 عاملدار کردن نانونشاسته :
1 گرم نانونشاسته با 50 میلیلیتر تولوئن خشک مخلوط شده و به مدت30 دقیقه در دستگاه اولتراسونیک قرار میگیرد. سپس 0/4 میلیمول 0/09 - میلیلیتر - -2 - -3]آمینو اتیل آمینو - پروپیل[ تریمتوکسی سیلان به مخلوط اضافه شده و در دمای 100 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت هم زده میشود. پس از صاف کردن و شستشو، مخلوط حاصل در آون در 60 درجه سانتیگراد خشک میشود.
2؛2؛-3 تثبیت نقره روی بستر نانونشاسته عاملدار شده :
