تهیه نانو کاتالیزورهای نشانده شده روی هسته ی مغناطیسی از طریق ایجاد پیوند با سطح و استفاده آن ها در واکنش های شیمی آلی

هدف از انجام این رساله، تحقق استفاده از نانو ذرات مغناطیسی در مبحث پر اهمیت کاتالیز می باشد. اهمیت کارهای انجام شده با اهداف (الف) زیست محیطی و (ب) اقتصادی کاتالیزورها بوده و در جهت ادامه توسعه کاربردهای کاتالیزورها در شیمی سنتزی می باشد. استفاده از نانوذرات مغناطیسی به عنوان کاتالیزور، قابلیت بازیافت سریع، ساده، موثر و کارآمد کاتالیزور از مخلوط واکنش را بدون نیاز به فرایند صاف کردن، سانتریفیوژ طاقت فرسا و پرهزینه و با استفاده از یک آهنربای خارجی امکان پذیر می کند. علاوه بر سهولت در جداسازی، این روش با توجه به افزایش بازده فرآیند بازیافت کاتالیزور، سبب بهبود بخشیدن خلوص محصولات گشته و منافع 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 برخی از قابلیت ها برای تهیه کاتالیزورهای ناهمگن، نشاندن کاتالیزورهای همگن بر روی بسترهای مغناطیسی با اشکال طراحی شده ویژه و همچنین استفاده از ساختارهای طراحی شده در واکنش های پراهمیت شیمی آلی مورد بررسی قرار گیرد. ابتدا، یک سیستم کاتالیزوری موثر و سبز برای واکنش های شیمی آلی طراحی شد. n-پروپیل سولفامیک اسید نشانده شده با پیوند کووالانسی بر روی نانوذرات اکسید آهن گامای احاطه شده با نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به عنوان یک کاتالیزور منحصر به فرد و دارای قدرت کاتالیزوری بسیار بالا همچنین قابلیت باز استفاده حداقل 10 بار در تهیه کینولین های پراستخلاف و ?-آمینوفسفونات ها معرفی شده است. ساختار کاتالیزور ساخته شده به طور کامل با روش های طیف سنجی، مغناطیسی و وزن سنجی تایید شد. در گام بعدی، با علم به توانایی کاتالیزوری سولفامیک اسید به عنوان برونستد اسید، تلاش ها در راستای طراحی و نشاندن یک ترکیب طبیعی با قدرت لیگاند شوندگی بالا برای فلزات دارای خصلت کاتالیزوری بر روی یک بستر نانولوله شکل مغناطیسی متمرکز شد. کورکومین، رنگدانه طبیعی زرد رنگی که آن را می توان از ریشه گیاه کورکوما (زرد چوبه) تهیه نمود و کاربردهای زیادی در ترکیبات آرایشی و بهداشتی همچنین در طب سنتی چینی داشته و دارد. از نظر ساختار شیمیایی این ترکیب 1،3-دی کتون مزدوج است. 1،3-دی کتون ها به عنوان لیگاندهای مناسب برای تشکیل کمپلکس با فلزات و شبه فلزات شناخته شده اند. با این هدف، برای نخستین بار کورکومین نشانده شده بر روی نانولوله های اکسید آهن آلفا پوشش داده شده با لایه ای از هیدروکسی آپاتیت ساخته شد. ساختار ترکیب ساخته شده، با میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز پراش پرتو ایکس، آنالیز وزنی، طیف بینی رامان، طیف بینی مادون قرمز و آنالیز مغناطیس سنجی اثبات گردید. نانو کره های منیزیم فریت از طریق هم رسوبی آهن (ii) و (iii) کلرید و منیزیم استات (mg(oac)2.4h2o) در مجاورت نانولوله های کربن تهیه شد. این نانوذرات با استفاده از تکنیک های مختلف مانندtem ، sem، xrd، bet، vsm و ftirمورد تأیید ساختار قرار گرفت. تعیین ساختار نشان دهنده خلوص فازی منیزیم فریت همچنین خصلت ابرپارامغناطیسی آن می باشد. این نانوذرات، کاتالیزوری توانمند در واکنش تهیه ?-آمینوفسفونات ها و ?-هیدروکسی فسفونات ها بوده، علاوه بر این بررسی ویژگی کاتالیزوری آن ها عایدی فعالیت بیشتر از 450 را برای پنج واکنش متوالی نشان می دهد. نانوذرات بیولوژیکی خالص و همگن فلوئورآپاتیت با روشی نوین و با استفاده از تترابوتیل آمونیوم فلوئورید به عنوان یک منبع مخلول در آب یون فلورید بدون نیاز به اعمال دماهای بالا، فشار بالا و هرگونه خالص سازی تهیه گشت. نوشتن معادله براگ برای 2 تا از قویترین سیگنال ها یعنی سیگنال های مرتبط با صفحات (002) و (300)، 2 معادله جدید به دست می دهد که از حل آن دو معادله به مقادیر ? 3531/9 a = و ? 8841/6 c = به عنوان ثابت های سلول واحد خواهیم رسید که بسیار نزدیک به مقادیر گزارش شده در منابع علمی می باشند. این محاسبات دقیق ثابت می کند که ماده سنتزی دارای درجه بلوری همچنین خلوص فازی بسیار بالا می باشد. علاوه بر این وجود هرگونه ناخالصی از جمله کلسیم اکسید یا کربنات-هیدروکسی آپاتیت با پراش پرتو ایکس رد می شود. این نانوذرات با استفاده از تکنیک های مختلف مانند icp،sem ، xrd، bet، vsm و ftir مورد تأیید ساختار قرار گرفت. اهمیت ویژه این پژوهش، حذف نیاز به دماهای بسیار بالا در تهیه نانوذرات بسیار مهم فلوئورآپاتیت می باشد. در نهایت برای نخستین بار نقش پلیمرهای کئوردیناسیونی یون نقره (i) در به حداقل رساندن ضریب مخرب محیطی (نسبت وزن پسماندهای تولید شده به وزن محصول مطلوب) در تهیه n-هیدروکسیل آمین ها معرفی گشت. از میان چهار نوع پلیمر کئوردیناسیونی ساخته شده توسط رشیدی و همکاران، ترکیب حاوی آنیون آزید بهترین فعالیت کاتالیزوری را از خود نشان داد. با طراحی یک فرآیند پاک از نظر محیطی توانستیم روشی ارائه نماییم که کمترین میزان ضریب مخرب محیطی (ضریبی در محدوده محصولات پرتولید) را در مقایسه با تمامی روش های حاضر داراست.