بخشی از مقاله
چکیده
در این پروژه تحقیقاتی تلاش می شود که این کاتالیست را به صورت غیرکوالانسی بر روي بسترهاي جامد تثبیت کرده تا علاوه بر ناهمگن کردن این کاتالیست،خاصیت آیرودینامیکیآن محفوظ بماند، و به این واسطه خاصیت کاتالیستی آن در مقایسه با کاتالیست تثبیت شده کاهش نیابد و در چشم انداز این کار تحقیقاتی خواص کاتالیستی آن حتی بهبود پیدا میکند و به عنوان یک کاتالیست جدید و موثر براي سنتز ترکیبات اسپیرو اکسیندول ها از جمله -2 آمینو7،7 دي متیل-ˊ2،5 دي آکسو- 5،6،7،8 تترا هیدرو اسپیرو ]کرومن- 4،3 ایندولین 3-[کربونیتریلمورد استفاده قرار گیرد.
واژه هاي کلیدي:نانو کامپوزیت مغناطیسی نانو لوله کربنی- نانو اکسید آهن
-1مقدمه
اورگانوکاتالیست ها ترکیباتی هستند که با استفاده از مولکول هاي آلی کوچک که عمدتا ازP،C،O،H،N، Sتشکیل شده اند و به سرعت بخشیدن واکنش هاي شیمیایی کمک می کنند، که سمیت بسیا ر پایین آن ها و عدم حساسیت به رطوبت و اکسیژن و در دسترس بودن و کم هزینه بودن،از مزایاي آن ها هستند. [1]از جمله اورگانوکاتالیست ها ال-پرولین بوده که استفاده از آن در شرایط بدون حلال از مزایاي آن بوده و می توان آب را به عنوان حلال استفاده کرد.[2]این اورگانوکاتالیست به عنوان همگن بودن و سختی در جداسازي محصولات این کاتالیست،بازیابی این اورگانوکاتالست مورد توجه شیمیست هاي بسیاري قرار گرفته است.
با تثبیت این اورگانوکاتالیست بر روي بسترهاي جامد مناسب میتوان این مشکلات را بر طرف کرد،و آن را به صورت یک کاتالیست ناهمگن در آورد. فعالیت سطح کاتالیزور را بالا برد و به آسانی این کاتالیست را از محصولات جدا کرد.[3]از این رو در سال هاي اخیر تثبیت اورگانوکاتالسیت ال- پرولین را بررویبسترهایی از جمله سیلیکا، که در سال 2013 میلادي توسط خلفی نژاد و همکاران
انجام گرفت، که این تثبیت از طریق پیوندهاي کووالانسی بوده است.[4]که این پیوند سیستم را قدرتمند می سازد و تعداد بازیابی ها را افزایش میدهد اما در این تثبیت از طریق پیوند کووالانسی،یک اتلاف جزئی در کارایی منجر میشود که به علت تحرك پایین کاتالیست میباشد یعنی خاصیت دینامیکی و آیرودینامیکی کاتالیست تثبیت شده را کاهش می دهد.[5]
که این عامل دلیلی شد براي تحقیقات جدید، براي تثبیت کاتالیست ها بر روي بستر هاي جامد، که در این موارد تثبیت با بر هم کنش هاي الکترواستاتیکی از طریق بر قراري پیوند هیدروژنی انجام گرفته است. که نمونه اي از آن را میتوان به تحقیقات انجام شده در سال 2013 میلادي توسط میراندا و همکارانش اشاره کرد.
تأثیر نانو فناوري بر کاتالیستها
اصلاح ساختار الکترونی کاتالیست
به وجود آوردن مدلهاي جدید در انجام واکنش
تغییر در خواص جریان یابی فاز مایع
کنترل میزان فعالیت، قابلیت انتخاب و عمر کاتالیستها
از طرفینانو لولههاي کربنی به دو دسته کلی نانو لولههاي کربنی تک دیواره و نانو لولههاي کربنی چند دیواره تقسیم میشود. چنانچه نانو لوله کربنی فقط شامل یک لوله از گرافیت باشد، نانو لوله تک دیواره و اگر شامل تعدادي از لوله-هاي متحد المرکز باشد نانو لوله چند دیواره نامیده میشود.[6]نانو لولههاي کربنی گرما را به خوبی الماس و الکتریسیته را به خوبی مس هدایت میکنند. استحکام کشش آنها صد برابر فولاد است و به صورت نیمه رسانا نیز عمل مینماید. آنها همچنین قادر به تولید جریان مؤثر و قوي از الکترونها میباشند. ازجریان براي تولید نور در نمایشگر تلویزیون ها، کامپیوترها و یا حتی روشنایی منازل میتوان استفاده کرد.
نانو لولههاي کربنی قادر به افزایش فلوئورسانس مواد نزدیک به خود هستند و خواص الکتریکی آنها در حضور گروه خاصی از مواد و در نتیجهي یک تنش مکانیکی، تغییر مینماید. یکی از اکتشافات بزرگ مربوط به فناوري نانو، کشف نانو تیوبها است. نانو تیوبها صفحاتی از اتمهاي کربن هستند که درون قسمتی غلطک مانند حرکت میکنند و در ظاهر شبیه توريهاي سیمی هستند.نانو لوله هاي کربنیدر انواع حلالها نا محلول اند و یا به سختی پراکنده میشوند. براي وارد کردن این مواد در محیط هاي بیولوژیک، حلالیت تیوبها بویژه در محلولهاي آبی باید بهبود یابد. ایجاد اتصالات غیر کووالان بین آنها با سورفکتانتها، نوکلئیک اسیدها، پپتیدها، پلیمرها انجام میگیرد.
مزیت این روش این است که ساختار الکتریکی سطح آروماتیک نانوتیوب را حفظ میکند چرا که این ویژگی نقش اساسی در استفاده از نانو تیوبها به عنوان حسگرهاي زیستی را ایفا میکند.در اتصال این نانو لولهها با پیوند کووالان؛ ابتدا آنها اکسیده و قطعه قطعه میشوند تا تولید تعداد مشخصی از گروهاي کربوکسیلیک را نمایند. سپس دیوارههاي جانبی میتوانند در این حالت متحمل واکنشهاي اضافی شوند. در این شرایط یک نیروي دفعی بین تیوبهاي مجزا ایجاد شده و به آنها اجازه پراکنش در حلال را میدهد.[7]
-2 روش تحقیق
در پروژه تحقیقاتی تلاش میشود تا این اورگانوکاتالیست ال- پرولین را به صورت غیر کوالانسی بر روي بستر هاي جامد نانو کامپوزیت نانو مغناطیسی نانو لوله کربنی- نانو اکسید آهن قرار گیرد، تا علاوه بر ناهمگن کردن این کاتالیست،خاصیت آیرودینامیکی آن حفظ شود.علاوه بر آن این کاتالیست براي اولین بار تهیه میشود و هم بستر نانو لوله و هم ذرات اکسید آهن در مقیاس نانو هستند و این امر باعث بهبود و افزایش خاصیت کاتالیزوري میشود و همین طور این کاتالیزور داراي خاصیت مغناطیسی بوده که در جداسازي محصولات به وسیله آهن رباي تسلا،کاربردي بسیار موثر داشته است .
در این پروژه،این کاتالیزور را براي سنتز ترکیبات اسپیرو اکسیندول ها از جمله -2 آمینو7،7 دي متیل-ˊ2،5 دي آکسو- 5،6،7،8 تترا هیدرو اسپیرو ]کرومن- 4،3 ایندولین 3-[کربونیتریل مورد استفاده مورد استفاده قرار داده ایم.و براي انجام کارهاي عملی از مواد خالص آزمایشگاهی از شرکت هاي فلوکا،مرك،آلدریچ و کیمیا استفاده کرده ایم و پیشرفت واکنش را از طریق کروماتوگرافی لایه نازك پیگیري و تهیه کردیم.براي سننتز -2 آمینو7،7 دي متیل-ˊ2،5 دي آکسو- 5،6،7،8 تترا هیدرو اسپیرو ]کرومن- 4،3 ایندولین 3-[کربونیتریلدر یک ظرف واکنش یک میلی مول ایزاتین 0/147 - گرم - و یک میلی مول دیمدون 0/140 - گرم - و یک میلی مول مالونونیتریل - 0/066گرم - در حضور کاتالیزور -Lپرولین قرار گرفته بر روي نانو کامپوزیت نانو لوله کربنی – نانو ذرات اکسید آهن 0/008 - گرم - و حلال آب 7 - میلی لیتر - و اتانول 3 - میلی لیتر - در شرایط رفلاکس حرارت داده شد و میزان پیشرفت واکنش به کمک TLC در حلال n هگزان و اتیل استات به نسبت 4:3 دنبال گردید.پس از کامل شدن واکنش بعد از 4 ساعت صاف گردید. محصول خالص -2آمینو 7،7 دي متیل ˊ2-،5 دي اکسو - 5،6،7،8 تترا هیدرو اسپیرو ]کرومن 4-وˊ3ایندولین3-[ کربونیتریل با رسوبی شیري رنگ با راندمان 92 درصد و نقطه ذوب 307- 305درجه سانتی گراد بدست آمد. براي خالص سازي بیشتر محصول از حلال اتانول تبلور مجدد میشود.
