در پروژه حاضر نانوفتوکاتالیزور تیتانیم دی اکسید به شکل پودر و لایه نازک سنتز شده است. برخی از عوامل موثر در سنتز لایه نازک از قبیل : غلظت سورفکتانت، نوع عامل کمپلکس کننده و تغییر ph بررسی شده اند. میزان تاثیر این عوامل بر مورفولوژی، یکنواختی لایه نازک تیتانیم دی اکسید و ساختار سطحی، توسط آنالیز afm و sem مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایح حاصل نشان دهنده تغییرات ساختار سطحی لایه بر اثر تغییر عوامل مذکور است. به منظور بررسی و مقایسه عملکرد فتوکاتالیزی کاتالیزور تیتانیم دی اکسید (پودری و لایه نازک) تخریب چند آلاینده تحت تابش نور فرابنفش و مرئی مورد مطالعه قرار گرفته است. لازم به ذکر است که به منظور بهبود خواص فتوکاتالیزی تیتانیم دی اکسید از پایه سیلیسیم دی اکسید و فلز پلاتین استفاده شده است. آنالیز عنصری tem حضور si و pt را در شبکه تیتانیم دی اکسید تایید کرده است. همچنین کاتالیزورهای سنتز شده با روشهای bet,uv-vis, ft-ir, xrd و icp مورد بررسی قرار گرفته اند. فعالیت فتوکاتالیزی کاتالیزورها به صورت پودر و لایه نازک تفاوت چندانی نشان نمی دهند ولی کاهش هزینه جداسازی و عدم زمان بر بودن استفاده از کاتالیزورهای لایه نازک از مزایای اصلی استفاده از این کاتالیزورها به جای کاتالیزور پودری است.

امروزه با توجه به اهمیت بسیار فرآیند¬های دوستدار محیط زیست، استفاده از کاتالیزورهای آلی در سنتز مواد آلی به یک موضوع مهم و کلیدی در بین شیمیدان¬ها تبدیل شده است. به همین منظور ارائه کاتالیزورهای جدیدتر و کارآمدتر همواره توجه محققان را به خود جلب کرده است. در این تحقیق برای اولین بار از خصوصیت کاتالیزوری نمک تترااتیل آمونیوم 2-(آمینوکربونیل)بنزوات یا تترااتیل آمونیوم 2-(کرباموئیل)بنزوات برای انجام واکنش سیانوسیلیل¬ دار شدن ترکیبات کربونیل و واکنش سیکلوتریمریزاسیون ایزوسیانات¬ها استفاده شده است. این کاتالیزور جزء کاتالیزورهای آلی طبقه بندی می¬شود و از نظر اصول شیمی سبز یک ماده شیمیایی زیست تخریب پذیر، فاقد فلزات سنگین و به طور کلی ایده¬آل می¬باشد. همچنین در این واکنش¬ها نقش حلال¬ از واکنش حذف شده و واکنش¬ها در شرایط عاری از حلال، دمای محیط و با درصد مولی نسبتاً پایینی از کاتالیزور انجام می¬گیرند. با توجه به این که اکثر واکنش¬های سیانوسیلیل¬دار شدن ترکیبات کربونیل و سیکلوتریمریزاسیون ایزوسیانات¬ها در حضور حلال هایی مانند: thf, dmf, ch2cl2 et2o, و phcl انجام می¬شوند، که با درجات مختلفی از سمیت برخوردار هستند و منجر به عوارض بعدی می¬شوند. بنابراین انجام واکنش¬ها در شرایط عاری از این حلال¬ها بسیار با اهمیت است. بررسی¬های انجام شده در مجموع نشان داد که درصد مولی بهینه 5/0 از کاتالیزور در حضور 2/1 برابر هم ارز شیمیایی از tmscn در دمای محیط و در شرایط بدون حلال قادر است واکنش سیانوسیلیل دار کردن ترکیبات کربونیل را با بهره¬های % 100-70 به پیش ببرد. بطور کلی آلدهیدها فعالیت شیمیایی به مراتب بیشتری از کتون¬ها به نمایش گذاشتند. همچنین بررسی نتایج حاصله نشان داد که آلدهیدهای دارای گروههای الکترون کشنده فعالیت بیشتری در واکنش های سیانوسیلیل¬دار کردن از خود نشان می دهند. در بخش دوم، با توجه به فعالیت قابل ملاحظه ترکیب تترااتیل آمونیوم 2--(آمینوکربونیل)بنزوات در واکنش های سیانوسیلیل دار کردن ترکیبات کربونیل، استفاده از این کاتالیزور با درصد مولی 25/0 در محیط عاری از حلال برای واکنش تریمریزاسیون ایزوسیانات¬ها مورد ارزیابی قرار گرفت. ضمن اینکه سرعت واکنش ها بویژه در مورد ایزوسیانات¬های دارای گروههای الکترون کشنده قابل توجه است و بهره¬های بسیار بالایی در زمانی کوتاه از محصولات مربوطه بدست آمد. محصولات واکنش با به دست آوردن طیف¬های ir 1h nmr, 13c nmr,، کروماتوگرافی گازی و مقایسه با ترکیبات شناخته شده شناسایی شدند.

نخستین افزایش سیانیدها به ترکیبات کربونیل در سال 1832 و توسط وینکلر انجام شد، لیکن با توجه به اهمیت این واکنش ها در تشکیل پیوند کربن- کربن، واکنش افزایش سیانید به ترکیبات آلدهید و کتون امروزه جزء واکنش های بسیار پر اهمیت می باشند. از بین ترکیبات سیانه کننده، تری متیل سیلیل سیانید (tmscn ) به دلیل کم خطر تربودن نسبت به بقیه از اهمیت بسیار برخوردار بوده و به طور ویژه برای این منظور استفاده می شود. واکنش افزایش tmscn به آلدهید ها و کتون ها واکنش سیانوسیلیل دار کردن نامیده میشود. محصولات این واکنش ها از جمله حد واسط های بسیار مهم در صنایع داروسازی، شیمیایی، تهیه مواد زیستی و... می باشند. همچنین امروزه با توجه به به اهمیت بسیار فرآیندهای دوستدار محیط زیست، طراحی واکنش های شیمیایی که به محیط زیست و سلامتی انسان ها آسیب کمتری برسانند بسیار مورد توجه هستند، این فرایندها منجر به ایجاد رویه بسیار پر طرفدار و رو به گسترش شیمی سبز شده است. در این طرح پژوهشی از نمک های قلیایی فتالایمید، بویژه نمک پتاسیم فتالایمید به عنوان کاتالیزورهای بسیار کارامد واکنش های سیانوسیلیل دار کردن آلدهید و کتون ها، تحت شرایط ملایم استفاده کرده ایم. استفاده از این کاتالیزور سبب تسریع و افزایش بهره واکنش ها خواهد شد، از طرف دیگر این کاتالیزور جزء کاتالیزورهای آلی طبقه بندی می شود و از نظر اصول شیمی سبز یک ماده شیمیایی زیست تخریب پذیر، فاقد فلزات سنگین و به طورکلی ایده آل می باشد. همچنین در این واکنش ها نقش حلال های آلی از واکنش حذف شده و بنابر این واکنش در شرایط عاری از حلال انجام می شود که این نیز یکی از اهداف شیمی سبز می باشد.

محافظت و محافظت زدایی از گروه های کربونیل همواره مورد مهمی در علم شیمی قلمداد شده است. روش معمول سنتز انامین ها به عنوان یک گروه محافظ کربونیل معایبی دارد که از جمله آنها استفاده از حلال های به شدت سمی و خطرناک مانند بنزن و تولوئن و نیز زمان طولانی واکنش است. برای رفع این مورد طی انجام این پژوهش سعی بر آن داشتیم که با استفاده از شرایط بدون حلال و بهره گیری از کاتالیزور اسید های لوئیس روش ساخت انامین ها را بهبود ببخشیم. به علاوه از آنجا که مشتق اکسیم ها دارای ساختار بلورین هستند و خواص قابل توجهی از جمله قابلیت جداسازی، خالص سازی و شناسایی مطلوب دارند، به عنوان یک محافظ خوب برای کربونیل ها قلمداد می شوند. روشهای گوناگونی برای بازیابی کربونیل ها از اکسیم ها مطرح شده است. در این پروژه سعی نمودیم با استفاده از برم گازی واکنش محافظت زدایی از اکسیم ها را به صورت بدون حلال انجام دهیم. واکنش فوق در فاز جامد-گاز عمل می کند، به صورت انتخابی انجام می شود و محصولات جانبی تولید نمی کند.

امروزه استفاده از ارگانو کاتالیزورها (کاتالیزورهای آلی) در سنتز ترکیبات آلی از اهمیت خاصی برخوردار است. اغلب استفاده از کاتالیزورهای آلی با محاسنی همچون ارزانی استفاده، کارایی بال، شرایط ملایم واکنش، آسانی کار، قابلیت استفاده از مقیاس های بزرگ و امکان استفاده از واکنشگرهای ایمن تر همراه است. به همین خاطر پیشرفت در زمینه طراحی اورگانو کاتالیزورهایی که انجام واکنش را تحت شرایط ملایم ممکن می سازند روز به روز توجه بیشتری را به خود جلب نموده است. از طرف دیگر، ترکیبات آلی فعالی همچون ایزوسیانات ها از هر دو دیدگاه تئوری و سنتزی مورد توجه شیمیدانان هستند. در این تحقیق برای اولین بار خصوصیات کاتالیزوری نمک های تتراآلکیل آمونیوم فتالیمید-n- اکسیل در سیکلوتریمریزاسیون ایزوسیانات ها مورد بررسی قرار گرفته است.عوامل مختلف موثر بر سرعت واکنش سیکلوتریمریزاسیون از قبیل درصد مولی کاتالیزور، نوع کاتیون همراه با آنیون فتالیمید-n- اکسیل و دمای واکنش مورد مطالعه قرار گرفتند. محصولات واکنش به اندازه گیری خواص فیزیکی مانند نقطه ذوب و به دست آوردن طیف های 13cmr, 1hnmr, ir و مقایسه با ترکیبات شناخته شده شناسایی شدند. بعلاوه امروزه روش های محاسبات کوانتومی ابزاری فدرتمند برای کمک به محققان در فهم خصوصیات ترکیبات شیمیایی فراهم نموده است. روش بهینه استفاده شده در پیش بینی ساختار مولکولی ترکیبات مورد مطالعه b3lyp/6-31g* بود.