سنتز نانوذرات ابرپارامغناطیسی با پوشش برونستد اسید و کاربرد آن ها به عنوان کاتالیست در واکنش های آمین دار کردن کربونیل ها

هدف از انجام این رساله، تحقق استفاده از نانوذرات مغناطیسی در مبحث پراهمیت کاتالیز می باشد. اهمیت کارهای انجام شده با اهداف (الف) زیست محیطی و (ب) اقتصادی کاتالیزورها بوده و در جهت ادامه کاربرد کاتالیزورها در شیمی سنتزی می باشد. استفاده از نانوذرات مغناطیسی به عنوان بستر که خود قابلیت بازیافت آسان کاتالیزور از مخلوط واکنش را بدون نیاز به فرآیند صاف کردن، سانتریفوژ طاقت فرسا و پرهزینه، با استفاده از یک آهنربای خارجی امکان پذیر می سازد. علاوه بر این، بازیافت موثر کاتالیزور سبب بهبود بخشیدن خلوص محصولات گشته و منابع اقتصادی و زیست محیطی بالایی را به ارمغان می آورد. این ویژگی ها سبب شده است که نانوذرات مغناطیسی، ابزار مفید و کاربردی در زمینه های دارویی، بیوتکنولوژی و کاتالیزوری باشند. با این هدف، تصمیم گرفته شد از این ویژگی های منحصر به فرد نانوذرات مغناطیسی به عنوان بستری برای هتروژن کردن کاتالیزورهای همگن بهره گرفته شود. کاتالیزورهای اسیدی به طور گسترده در صنایع متنوع به خصوص صنایع شیمیایی استفاده می شوند و ماده اصلی در سنتز بیش از یکصد میلیون کیلوگرم ماده شیمیایی در جهان می باشند. به عنوان مثال فسفریک اسید، سولفوریک اسید، پرکلریک اسید و هیدروکلریدریک اسید معمول ترین کاتالیزورهای اسیدی در صنایع می باشند. وقتی اسیدها بصورت همگن به عنوان کاتالیزور استفاده می شوند مشکلاتی را به همراه دارند از جمله اینکه به سادگی قابل بازیافت نیستند، معمولا نیاز است که از چندین برابر اکی والان از آنها استفاده شود و در نتیجه جداسازی هیدرلیتیکی آنها منجر به تولید نمک های معدنی گوناگونی شده که منبع اصلی تولید پسماند در صنایع شیمیایی می باشند. لذا جایگزینی این دسته از ترکیبات با اسیدهای جامد قابل بازیافت به منظور کاهش تولید پساب های شیمیایی امری غیرقابل اجتناب به نظر می رسد تا جایی که بیش از 100 فرآیند صنعتی با استفاده از بالغ بر 100 کاتالیزور اسیدی جامد در اواخر قرن گذشته گزارش شده است. از این رو، سنتز نیتروانامین ها به عنوان حدواسط های سنتزی با خواص مهم بیودارویی در مجاورت اسید سولفوریک نشانده شده بر روی نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن گاما ((?-fe2o3@sio2-oso3h به عنوان یک اسید جامد مورد بررسی قرار گرفت و به طور مطلوبی مشاهده گردید که محصولات با بازده بسیار خوبی سنتز، خالص-سازی و جداسازی محصولات نیز به راحتی انجام گردید. با توجه به خاصیت اسیدی بسیار خوب مشاهده شده در این کاتالیزور، خاصیت کاتالیزوری آن در واکنش n-متیل دار کردن مشتقات آنیلین نیز مورد بررسی قرار گرفت. برخلاف کاتالیزور هموژن رایج مورد استفاده برای این واکنش، مشاهده گشت که بازده تشکیل محصولات افزایش یافته و خالص سازی و جداسازی محصولات بسیار راحت تر امکان پذیر می باشد. در ادامه سنتز کاتالیزورهای اسیدی، کاتالیزور پارااستایرن سولفونیک اسید تثبیت شده بر روی بستر مغناطیسی اکسید آهن اصلاح شده با پروپیل آمین (?-fe2o3@sio2@ (ch2)3nh2@pssa) سنتز و ساختار کاتالیزور با استفاده از طیف بینی مادون قرمز، آنالیز پراش پرتو ایکس و تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تأیید شد. خاصیت کاتالیزوری کاتالیزور سنتز شده در سنتز داروی کلوپیدوگرل مورد بررسی قرار گرفت. علی رغم اینکه کاتالیزور موردنظر نسبت به کاتالیزورهای دیگر کارایی بسیار خوبی را نشان داده و میزان بارگیری بیشتری داشته است اما در تهیه مشتقات داروی کلوپیدوگرل نتیجه مورد نظر حاصل نشد. مولکول های آلی بدون عنصر معدنی به عنوان کاتالیزور واکنش های آلی شاخه پویایی در تحقیقات شیمی را به خود اختصاص داده اند. در چند سال اخیر توجه زیادی به طراحی و استفاده از اورگانوکاتالیزورها به عنوان ابزاری نیرومند برای تهیه ترکیبات فعال نوری شده است به طوری که می-توان گفت عصر حاضر دوران طلایی اورگانوکاتالیزور می باشد. از این رو در ادامه، دهیدروکسی آسکوربیک اسید نشانده شده بر روی نانوذرات مغناطیسی مگنتیت (fe3o4@ dhaa) به عنوان یک اورگانوکاتالیزور مغناطیسی منحصر به فرد و سازگار بیولوژیکی، سنتز و قابلیت کاتالیزوری آن در تهیه ?-آمینوفسفونات ها مورد بررسی قرار گرفت و خاصیت کاتالیزوری و امکان بازیابی آن به خوبی مشاهده گشت. ساختار کاتالیزور سنتز شده با روش های طیف بینی مادون قرمز، آنالیز پراش پرتو ایکس و تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تایید شد.