طراحی، ساخت، شناسایی و کاربردهای نانوذرات پالادیوم بر پایه مایعات یونی تثبیت شده در sba-15

هدف اصلی این رساله، تهیه و شناسایی نانوذرات پالادیوم بر پایه مایعات یونی تثبیت شده در ساختار مزوحفره منظمsba-15 و بررسی برخی از کاربردهای مهم این دسته از مواد در تبدیلات آلی می باشد. مطالعات انجام شده در این رساله در چهار فصل تقسیم بندی شده است. در فصل اول، مقدمه ای کلی در مورد تاریخچه نانوذرات فلزی و روش های سنتز آنها آورده شده است. علاوه بر این تکنیک های مختلف جهت پایدارکردن نانوذرات به ویژه توسط مایعات یونی و ترکیبات مزوحفره به همراه کاربردهای کاتالیزوری آنها مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه توضیحی کلی در باب واکنش های تشکیل پیوند کربن-کربن که با پالادیوم کاتالیز می شوند داده شده است. در فصل دوم، تهیه و آنالیز ساختاری نانوذرات پالادیوم بر پایه مایعات یونی آلکیل ایمیدازولیم تثبیت شده درsba-15 (il@sba-15-pd)، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. همچنین، ویژگی های ساختاری و پایداری این مواد از طریق آنالیز تخلخل سنجی، وزن سنجی دمایی و طیف سنجی مادون قرمز انعکاسی بررسی شده است. در ادامه این فصل کاربرد کاتالیزوری il@sba-15-pd در واکنش جفت شدن سوزوکی آریل هالیدها با آریل بورونیک اسیدها، و تاثیر زنجیره های آلکیلی و همچنین میزان این مایعات یونی در کارایی این سیستم کاتالیزوری مورد بررسی قرار گرفت. این فرآیند با در نظر گرفتن اهداف شیمی سبز در ارتباط با استفاده از حلال های کم ضررتر، در حلال آب انجام شد. در واکنش جفت شدن سوزوکی انواع مختلف آریل یدیدها، برومیدها و کلریدهای فعال و همچنین هتروآریل برومیدها با آریل بورونیک اسید ها واکنش داده و بازده های مطلوبی نیز بدست آمد. این مطالعه نشان داد که il@sba-15-pd می تواند چهار مرتبه بدون کاهش قابل ملاحظه ای در فعالیت و انتخابگری، بازیافت و مورد استفاده مجدد قرار گیرد. آزمایش صاف کردن در دمای بالا و آزمایش های سه فازی شامل تاثیر عوامل سمی نشان داد که گونه فعال کاتالیزوری گونه محلول پالادیوم می باشد و il@sba-15-pd صرفا نقش منبع تامین این گونه های محلول پالادیوم را به عهده دارد ولی در واقع به عنوان یک نانوقالب جهت گرفتن و آزاد کردن مجدد نانوذرات پالادیوم در درون مزوحفرات و در نتیجه جلوگیری از تجمع آنها عمل می کند. تصویر tem کاتالیزور بازیافتی نمایانگر پایداری نظم بالای نانوحفرات در طول فرآیند واکنش و حضور نانوذرات پالادیوم که به صورت یکنواخت در مزوحفرات sba-15 توزیع شده اند می باشد. کاتالیزور بازیافتی تحت آنالیزهای تخلخل سنجی و وزن-سنجی دمایی قرار گرفت و مشخص شد که فقط حدود 6% از مایع یونی تثبیت شده، در طول واکنش فروشسته شده و بیشتر آن در داخل کاتالیزور باقی مانده است. در فصل سوم نیز کاربرد نانوکاتالیزور il@sba-15-pdدر سیانه کردن آریل هالیدها توسط k4[fe(cn)6] که ارزان ترین، کم خطرترین و در دسترس ترین عامل سیانه کننده است بررسی شده است. نتایج نشان دادند که آریل یدیدها و برومیدهای گوناگون بصورت موفقیت آمیزی در حضور مقدار های کم از نانوکاتالیزور به مشتقات بنزونیتریل تبدیل می شوند. این مطالعه همچنین نشان داد که این کاتالیزور می تواند حداقل 4 بار به آسانی بازیافت و مورد استفاده مجدد قرار گیرد و محصول مربوطه را بازده عالی تولید کند. علاوه بر این، آزمایش جذب –واجذب نیتروژن و آنالیز میکروسکوپ الکترونی عبوری و وزن سنجی دمایی کاتالیزور بازیافتی، کارآیی بالای نانوساختار il@sba-15-pd را در تثبیت موفق نانوذرات فعال و پایدار پالادیم تایید کردند. در فصل چهارم، کاربرد نانوکاتالیزور il@sba-15-pdدر فرآیند هک بررسی شده است. نتایج نشان دادند که آریل یدیدها و برومیدهای گوناگون، آریل کلریدهای فعال و 3-هالو پیریدین ها بصورت موفقیت-آمیزی در حضور مقدار های کم از نانوکاتالیزور به مشتقات بنزونیتریل تبدیل می شوند. این مطالعه همچنین نشان داد که کاتالیزور می تواند حداقل 4 بار به آسانی بازیافت و مورد استفاده مجدد قرار گیرد و محصول مربوطه را بازده عالی تولید کند. آنالیزهای مشابهی روی کاتالیزور بازیافتی از این فرآیند نیز انجام شد که کارآیی بالای نانوساختار il@sba-15-pd را در تثبیت موفق نانوذرات فعال و پایدار پالادیم تایید کردند. در انتهای این فصل کارایی کاتالیزور فوق در دیگر واکنش های تشکیل پیوند کربن-کربن مانند اولمن، سونوگاشیرا، واکنش آریل دار کردن کتون ها در موقعیت آلفا و تشکیل پیوند کربن-نیتروژن مورد بررسی قرار گرفت.