در نظر گرفتن قواعد شیمی سبز در سنتز ترکیبات شیمیایی نیازی اساسی در صنایع و مراکز تحقیقاتی محسوب می شود. به همین ترتیب در دهه های اخیر کاربرد واکنشگرهای سبز و تثبیت شده بر روی بسترهای پلیمری و معدنی در تبدیلات آلی توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. تثبیت واکنشگرها بر روی این نوع بسترها مزایای عملی زیادی برای واکنشگر ارائه می دهد. مزایای ویژه ی چنین واکنشگرهایی سهولت جداسازی محصول از واکنشگر مصرفی? افزایش گزینش پذیری واکنشگر بواسطه ممانعت فضایی و در بعضی موارد بازیابی واکنشگر مصرفی است. در این راستا روشی ساده و موثر برای تهیه واکنشگر پرفسفریک اسید از مخلوط فسفر اکسی کلرید و آب اکسیژنه در دمای صفر درجه سانتی گراد ارائه گردید. واکنشگر پرفسفریک اسید بطور آنی در ظرف واکنش تهیه و از آن برای اکسایش سولفیدها و تیول ها با بازده بالا در دمای صفر درجه سانتی گراد استفاده شد. واکنشگر موردنظر از پایداری مناسب برخوردار نبوده و قابل ذخیره کردن نمی باشد. همان طور که گفته شد بطور آنی در ظرف واکنش تهیه و مورد استفاده قرار گرفته است. برای رفع این نقیصه و ماندگاری بیشتر آن واکنشگر روی آلومینای بازی به عنوان بستر معدنی تثبیت شد. واکنشگر تثبیت شده قابلیت اکسایش انتخابی سولفید به سولفوکسید را در دمای اتاق و شرایط ملایم دارد. این واکنشگر بواسطه انتخابگری ویژه در اکسایش سولفیدها در مجاورت تیول ها،آلکن ها، آلدهیدها،استرها و نیتریل ها و ایجاد تنها فسفریک اسید به عنوان معرفی زیست سازگار از مزایای خاصی برخوردار می باشد.

به موازات پیشرفت علم و تکنولوژی و از طرف دیگر الودگی محیط زیست کشف واکنشگر هایی که خطر کمتری برای محیط زیست داشته باشندازاهمیت ویژه ای برخورداراست. اخیرا انجام واکنش ها وتبدیلات الی به کمک بسترهای جامد معدنی یا پلیمری به علت جداسازی اسان و زیست سازگاری و نیز قابلیت بازیابی مورد توجه خاص قرار گرفته است. بنابراین در این پروژه ما با ارائه روشی ساده و موثر در صدد تهیه واکنشگر ویلز مایر با استفاده از پلی وینیل پلی پیرولیدون به عنوان یک بستر پلیمری بر امدیم که از واکنش این واکنشگر پلیمری با هیدروژن پراکسید یک نمک پراکسید تشکیل میشود که به عنوان یک سیستم ناقل اکسیژن عمل میکند. از این سیستم میتوان برای واکنش های اکسایش استفاده کرد. در این تحقیق ما توانستیم به طور انتخابی سولفید ها را به سولفوکسید ها الدهیدها رابه کربوکسیلیک اسیدهای مربوطه و الکن ها را به اپوکسیدها تبدیل کنیم که استفاده از واکنشگر پلیمری ویلزمایر سبب گزینش پذیری بالا سهولت مراحل جداسازی وخالص سازی محصول ازمخلوط واکنش شده است.

معرفی روش های موثر و عملی اکسایش با استفاده از هیدروژن پراکسید آبی هنوز هم هدف مهمی در شیمی سنتزی می باشد. هیدروژن پراکسید یک اکسنده دوستار محیط زیست است که دارای محتوای اکسیژن بالایی می باشد، اما به دلیل انرژی اکتیواسیون بالا در واکنش های اکسیداسیون به آهستگی با ترکیباتی مانند الفین ها، هیدروکربن های آروماتیک، سولفید ها و غیره واکنش می دهد. به منظور افزایش راندمان اکسایش و کاهش زمان واکنش و نیز بهبود انتخابگری در واکنش ها نیاز به فعال کردن با کاتالیزگر می باشد. در آغاز برای یافتن روش جدیدی برای فعال کردن هیدروژن پراکسید از سیانوریک کلرید و تیونیل کلرید به عنوان ماده افزودنی یا فعال کننده استفاده نمودیم. در این راستا نشان دادیم که انواع مختلف سولفیدها با سرعت و به آسانی با استفاده از هیدروژن پراکسید در حضور سیانوریک کلرید در دمای اتاق و در حلال تتراهیدروفوران به سولفوکسیدها و یا سولفون های مربوطه تبدیل می شوند. سپس نشان دادیم تیول های آلی نیز با استفاده از این سیستم در همان شرایط، با راندمان هایی بالا به دی سولفیدهای مربوطه اکسید می شوند. در ادامه مطالعات تلاش نمودیم تا اکسایش سولفیدها را با هیدروژن پراکسید در حضور تیونیل کلرید به انجام برسانیم. اکسایش سولفیدها با این سیستم در دمای صفر درجه سانتی گراد و در حلال دی اتیل اتر انجام پذیرفت. لازم به ذکر است که در استفاده از این دو روش، دامنه وسیعی از گروه های عاملی مانند: نیتریل، هیدروکسیل، آلدئید و پیوند دوگانه الفینی دست نخورده باقی می مانند. همچنین محصولات جانبی که در واکنش ها تشکیل خواهند شد، سیانوریک اسید و سولفورو اسید هستند که جزء مواد غیر سمی و سازگار با محیط زیست می باشند.

در سال های اخیر ? مایعات یونی یکی از مهمترین زمینه های در حال رشد در علم شیمی محسوب می شوند. مایعات یونی به خاطر خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردشان نظیر فشار بخار ناچیز? پایداری خوب در هوا? رطوبت ?پایداری حرارتی?شیمیایی و قابلیت بازیافت توجه زیادی را در زمینه های مختلف نظیر سنتز? کاتالیزگر? جداسازی? الکتروشیمی? بیوشیمی و بسپارش به خود جلب کرده اند. اخیرا تحقیق در زمینه مایعات یونی روی مایعات یونی عامل دار متمرکز شده است که عملکرد ویژه ای بر حسب گروه عاملی متصل به بخش کاتیونی یا آنیونی ایجاد می کنند. ما مایع یونی اسیدی هموژن و هتروژن جدیدی که دارای گروه های پیرازینیوم و –so3h در بخش کاتیونی و تری فلوئورومتان سولفونات به عنوان آنیون می باشند را سنتز کردیم. [pyps] [cf3so3]? ((پروپیل -3- سولفونیک) پیرازینیوم تری فلوئورومتان سولفونات) و nsbila (مایع یونی اسیدی تثبیت شده بر روی نانو سیلیکا) به خاطر ساختار منحص به فردشان دارای خصلت آب دوستی? قدرت اسیدی? پایداری حرارتی و هدایت یونی بالایی هستند. این کاتالیزور ها به راحتی و با بازده بالایی سنتز می شوند. [pyps] [cf3so3]و nsbila به عنوان کاتالیزورهای هموژن و هتروزن برای سنتز کومارین ها که به دلیل فعالیت های ضد ویروسی و ضد باکتریایی و ضد التهابی جزئ حدواسط های دارویی مهم محسوب می شوند? به کار رفته اند. سنتز کومارین ها با استفاده از کاتالیزور های اسیدی جدید به خاطر ضایعات کم بازده خوب زمان واکنش کوتاه و شرایط واکنش ملایم از نقطه نظر زیست محیطی و اقتصادی مهم است.این کاتالیزور های اسیدی قابل بازیافت هستنند و حداقل چهار بار مورد استفاده مجدد قرار گرفته اند بدون اینکه فعالیت کاتالیزوری انها کاهش چندانی یابد.

در این پروژه، ابتدا منومرهای1n،4n-بیس(تیوفن-2- ایل متیلیدین)بنزن-1،4-دی آمین(tmba)و 1n،5n-بیس(تیوفن-2-ایل متیلیدین)نفتالن-1،5-دی آمین(tmna)سنتز شدند این منومرها با استفاده از دستگاه هایft-ir ، 1hnmrو طیف سنجی جرمیمورد شناسایی قرار گرفتند. بعد از سنتز، این مونومرها با استفاده از روش الکتروشیمیایی به ترتیب به پلیمرهای پلی(1n،4n-بیس(تیوفن-2-ایل متیلیدین)بنزن-1،4-دی آمین)ptmba))و پلی(1n،5n-بیس(تیوفن-2-ایل متیلیدین)نفتالن-1،5-دی آمین)(ptmna)تبدیل شدند. منومرtmbaاز طریق پلیمریزاسیون شیمیایی نیزبه هموپلیمر مربوطه(ptmba)تبدیل شد. از طریق پلیمریزاسیون تراکمی منومرtmbaبا آلدهیدها، کوپلیمرهای پلی (1n،4n-بیس(تیوفن-2-ایلمتیلیدین)بنزن-1،4-دی آمین متیلن)ها (ptmbaml)و پلی (1n،4n-بیس(تیوفن-2-ایلمتیلیدین)بنزن-1،4-دی آمین متین)ها (ptmbamn) تهیه شدند. در این روش کاتالیزگرهایی چون پاراتولوئن سولفونیک اسید،alcl3، fecl3و مایع های یونی 3- (1- ایمیدازولیوم) پروپان سولفونیک اسید[imps][tfo]و3- (1- پیرازینیوم) پروپان سولفونیک اسید[pyps][tfo]مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده ازاین کاتالیزگر ها پلی تیوفن های متنوعی سنتز شد. پلیمرهای سنتز شده با استفاده از دستگاه هایft-ir و 1hnmrمورد شناسایی قرار گرفتند، همچنین با استفاده از دستگاه هایtgaوdsc، پایداری حرارتی پلیمر ها و با استفاده ازxrd، afm،temویژگی های نانو ساختارها مشخص گردید. در نهایت خواص هدایت الکتریکی،ولتامتری چرخه ای، حلالیت، گرانرویوخواص فوتوفیزیکی پلیمرها نیز مورد مطالعه قرار گرفت. با سنتز این کوپلیمرها به طیف جدیدی از پلی تیوفن های نانو ساختار با خواص هدایت الکتریکی وحلالیت بالا دست یافتیم. کاتالیزگرهای متفاوتی که برای تهیه ی کوپلیمر تیوفن با آلدهیدها استفاده شد و همچنین دمای پایین برای تهیه ی پلیمرها از مزیت این روش است که باعث بهبود کارایی این پلیمرها شده است .

ترکیبات مایع یونی توجه جهانی را در زمینه های تحقیقاتی و صنعتی، به عنوان یک جایگزین برای حلال های رایج آلی در امر کاتالیز به خود جلب کرده است. همچنین یکی از مهمترین هدف های شیمی مدرن ترکیب مفید از کاتالیزور های هموژن و هتروژن می باشد. آلودگی پایین این ترکیبات آنها را به عنوان کاتالیزور های صنعتی بسیار پر اهمیتی معرفی می کند. مایع یونی نقش فعالی را در واکنش شیمیایی بعنوان کاتالیزور بازی ابفا می کند. به تازگی از ترکیب کردن مزیت مایعات یونی و بستر های جامد، مفهوم مایعات یونی تثبیت شده به وجود آمده است. بنابراین دراین پژوهش از نانو سیلیکا به دلیل دارا بودن سطح و پایداری حرارتی بالا، به عنوان مواد پایه ای جهت ناهمگن نمودن مایع یونی ایمیدازولی استفاده کردیم. لذا در این پروژه سعی بر این است که بتوان با استفاده از نانو سیلیکای حامل مایع یونی ایمیدازولی به عنوان کاتالیزگر روش سنتزی و کارآمدی را برای تهیه مشتقات ایمیدازول ها ارائه نماییم. در این تحقیق واکنش بین انواع مختلفی از آلدهیدهای آروماتیک و آمونیوم استات با بنزیل در شرایط بدون حلال با استفاده از نانو سیلیکای حامل مایع یونی ایمیدازولی مشتقات ایمیدازول با بازده عالی ایجاد شد. سنتز ایمیدازول از نانو سیلیکای حامل مایع یونی ایمیدازولی به خاطر ضایعات کم، بازده خوب، زمان واکنش کوتاه و شرایط واکنش ملایم از نقطه نظر زیست محیطی و اقتصادی مهم است .

در این پروژه تحقیقاتی، ابتدا یک سری از پلی(آمید-اتر) و پلی(اتر-ایمید)های مقاوم حرارتی جدید مشتق شده از منومرهای دی آمین جدید از طریق پلیمرشدن تراکمی مستقیم با دی?اسیدها و دی انیدریدهای تجاری مختلف تهیه گردیدند. واکنش?های پلیمرشدن تحت دو روش کلی حرارت دهی معمولی و محیط مایع یونی انجام شدند. حلال?های معمول مورد استفاده در واکنش?های شیمیایی دارای سمیت بالایی می?باشند و اثرات زیان آوری بر محیط زیست و سلامتی انسان می?گذارند. به منظور جلوگیری از این امر، واکنش?های پلیمرشدن در محیط مایع یونی ایمیدازولی انجام گرفتند. دی آمینهای جدید سنتز شده دارای دو گروه عاملی آمینی و فنلی می باشند ولی در محیط مایع یونی فقط گروه آمینی به صورت انتخابی پلیمره می شود و گروه فنولی در واکنش شرکت نمی کند. اثر برخی از متغیرهای واکنش بر ویژگی های فیزیکی پلیمرهای تهیه شده مورد مطالعه قرار گرفت. ساختار پلیمرهای به دست آمده با استفاده از روش های طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ft-ir)، رزونانس مغناطیسی هسته?ای هیدروژن، ماورای بنفش- مرئی و آنالیز عنصری بررسی شد. مقاومت حرارتی پلیمرها با استفاده ار آنالیز گرما- وزن?سنجی (tga) مطالعه شد. نتایج بدست آمده نشان دادند که پلیمرها دارای پایداری حرارتی بسیار خوبی می?باشند. کلیه?ی این پلیمرها به علت داشتن قطعات انعطاف?پذیر اتری و گروه?های آویزان حجیم، که از نزدیک شدن زنجیرهای پلیمری جلوگیری می‎کند، دارای حلالیت بسیار خوبی می‎باشند. این پلیمرها به صورت فیلم?های نازک و شفاف نیز قابل تهیه می باشند. کریستالینیتی پلیمرها با استفاده از روش پراش پرتو ایکس (xrd) بررسی شد. الگوهای پراش نشان دادند که پلیمرهای سنتز شده دارای ماهیت بی شکل می?باشند که این خصوصیت ناشی از وجودگروه?های انعطاف?پذیر آمیدی، ایمیدی، اتری، متیلی و متیلنی می?باشد که از برهمکنش بین زنجیرهای پلیمری جلوگیری می?کنند. همچنین مورفولوژی سطحی پلیمرها با استفاده از آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر زمینه (fe-sem) مطالعه شد. تصاویر حاصل نشان دادند که ذرات پلیمری تقریباًً کروی با قطر متوسط کمتر از 100 نانومتر می?باشند. در قسمت بعد، نانوکامپوزیت?های بر پایه?ی این پلیمرها، حاوی نانوذرات سیلیکا و آلومینا اصلاح شده، تهیه شدند. نانوذرات با درصدهای وزنی مختلف 5، 10، 15 و 20 درصد وزنی نسبت به وزن پلیمر در بافت پلیمری پخش و توزیع شده و نانوکامپوزیت‎های مربوطه تهیه شدند. فیلم‎های نازک کامپوزیتی به روش مخلوط کردن نانوذرات در محلول پلیمری و سپس ریخته‎گری آن تهیه گردیدند. نانوکامپوزیت?های تهیه شده با روش های آنالیز متفاوتی مانند ft-ir، xrd، tga، fe-sem و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتند. اطلاعات بدست آمده از tga نشان دادند که پایداری حرارتی نانوکامپوزیت ها با افزایش محتوای نانوذرات افزایش پیدا کرد. همچنین خواص مکانیکی فیلم‎های نانوکامپوزیتی مطالعه شد و اطلاعاتی از جمله مدول الاستیسیته، تنش کششی و کرنش از این مطالعه بدست آمد. نتایج نشان دادند که با افزایش درصد وزنی نانولوله?ها در بافت پلیمری، خواص مکانیکی نانوکامپوزیت?های حاصل بهبود یافت. در بخش دیگری از این پروژه، یک سری از منومرهای جدید فعال نوری با انتهای دی آلکین حاوی اتصال اتری و گروههای ایمیدی و فروسنی سنتز شد و با شش دی آزید سنتز شده (که از دی آلکین برماید مربوطه تهیه شدند) به وسیله¬ی واکنش کلیک و کاتالیزگر مس پلیمره شدند تا پلیمرهای فعال نوری جدید پلی (اتر-ایمید-تری آزول) (peitaz) و پلی (اتر-تری آزول-فروسن) های (petazf) جدید با حلالیت بالا تهیه شوند. این peitaz و petaf با اتصالات هتروسیکلی عامل دار برای تهیه مواد نانوکامپوزیتی تقویت شده با پیوند شیمیایی به سطح ذرات مغناطیسی آهن متصل شدند. پلیمرها و نانوکامپوزیتها به وسیله¬ی روشهای ft-ir، nmr و آنالیز عنصری شناسایی شدند و سپس خواص فتوفیزیکی، حرارتی، گرانروی ذاتی، مغناطیسی، مکانیکی و توانایی برای حذف یونهای سنگین فلزی سمی از محیط مورد بررسی قرار گرفتند.

در ابتدا 3-متیل-1-سولفونیک اسید ایمیدازولیوم هیدروژن سولفات (msim]hso4]) سنتز شد و با طیف سنجی مادون قرمز، رزونانس مغناطیسی هسته و آنالیز تجزیه حرارتی شناسایی شد. این ترکیب به عنوان یک مایع یونی در سنتز 3،4-دی هیدروپیریمیدین-2(1h)-تیون ها، تیازولو [2،3-a] پیریمیدین ها و دی هیدروکوینازولین ها تحت شرایط ملایم استفاده شد. سپس 1-متیل-3-(تری متوکسی سیلیل) پروپیل ایمیدازولیوم هیدروژن سولفات بر سطح نانو ذره اکسید آهن (iiو iii) پوشیده شده با سیلیکا (mnp-[pmim]hso4) تثبیت شد و با طیف سنجی مادون قرمز، رزونانس مغناطیسی هسته، آنالیز تجزیه حرارتی، آنالیز عنصری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری شناسایی شد. فعالیت کاتالیزگری آن در سنتز آکریدین ها و مشتقات پیریدین در شرایط بدون حلال بررسی شد.