کمال امانی

In this study, a new magnetically recoverable NNN-pincer catalyst, Fe3O4@SiO2-NH-CC-AMT-Cu(II), and a novel remarkably efficient and reusable metal-organic framework catalyst, Cu-TSTA MOF, have been developed for the synthesis of propargylamine compounds through one-pot A3 coupling reaction between aromatic aldehydes, morpholine or piperidine, and phenylacetylene via C-H bond activation by utilizing toluene as efficient solvent (Figure A). The target propargylamines were achieved in excellent yields. The catalysts can be reused five times without significant loss of their catalytic activity. The as-synthesized solid heterogeneous catalysts have the interests of attractive yields, low amount of catalyst, and the catalyst recoverability and reusability. Furthermore, a new heterogeneous catalyst was also prepared by immobilizing a mixed-addenda heteropoly acid, H5PMo10V2O40, into an amine-functionalized metal-organic framework, HPMoV@UiO-66-NH2 MOF through post-synthetic modification method and utilized for the selective oxidation of alcohols to corresponding carbonyl compounds by hydrogen peroxide as a green oxidant (Figure B). The influences of reaction time, temperature, amount of H2O2, catalyst loading, and recyclability of the catalyst have also been studied to optimize reaction conditions. The catalyst was re-examined 6 times and no noteworthy reduction in activity was observed. All the produced catalysts were characterized using usual spectroscopic methods, like FT-IR, EDX, FE-SEM, MAP images, TGA, XRD, and ICP-OES.

در چند سال اخیر، چارچوب های آلی فلزی (MOFs) به دلیل تنوع شیمیایی و ساختاری، بسیار در کانون توجه بوده اند. MOF ها دسته ای از مواد بلوری متخلخل هستند که دارای خواص منحصربه فرد، مانند مساحت سطح بزرگ و تخلخل فراوان، محتوای بالای فلزات واسطه و امکان طراحی و اصلاح پسا سنتز می باشند، که این مواد جامد را به ویژه به عنوان کاتالیزور ناهمگن مناسب ساخته است. سایت های فعال می توانند «یون های فلزی سیرنشده کئوردینه شونده»، استخلاف های واقع بر روی اتصال دهنده های آلی یا گونه های مهمان واقع در داخل منافذ باشند. با پیشرفت تحقیقات در این زمینه، تقاضا برای «مواد عامل دارشده» با کاربردهای خاص افزایش یافت که سرانجام، منجر به جستجوی مسیرهای سنتزی جایگزین، تحت نام «اصلاح پسا-سنتز(PSM) » شد. PSM اصطلاح مورد استفاده برای توصیف عامل دارکردن MOF های از قبل سنتز شده با حفظ ویژگی های مورد نظر است. در این پایان نامه، MOF مبتنی بر زیرکونیم، با پایداری های شیمیایی، حرارتی و مکانیکی بالا، با استفاده از منابع موجود و در غیاب حلال سنتز شد. سپس در مراحل پسا-سنتزی، عامل دارشده و سرانجام با PdCl2 بارگیری شد. فراورده جدید، به عنوان کاتالیزور ناهمگن و با علامت اختصاری UiO-66-NHCOCH2C2H2N3S2-Pd، با استفاده از تکنیک های FT-IR، EDAX و FE-SEM، شناسایی و از آن در انجام واکنش سوزوکی مایورا، شامل جفت شدن متقاطع آریل هالیدها با فنیل بورونیک اسید، مورد استفاده قرار گرفت و مشتقات مختلف بی فنیل سنتز و شناسایی شدند.

ابتدا، گرافن اکسید با روش هامر تهیه و سپس با استفاده از نانوذرات مغناطیسی Fe3O4 اصلاح سطحی شده، هیبرید گرافن اکسید مغناطیسی شده به عنوان بستری بسیار مناسب برای تثبیت هتروپلی اسیدها و پلی اکسومتالات ها، تولید شد. با تثبیت H3PW12O40 بر روی این بستر مغناطیسی، کاتالیزگر GO/Fe3O4/HPW با موفقیت تهیه و با تکنیک های؛ XRD، FT-IR، EDX، FE-SEM، TEM، TGA-DTA، BET، ICP و AGFM به خوبی شناسایی شد. از این کاتالیزگر ناهمگن در واکنش اکسایش الکل ها به آلدهیدها و کتون های مربوطه با استفاده از هیدروژن پراکسید استفاده شد. در ادامه، پلی اکسومتالات K4[H2SiW10O36Pd2(OAc)2] (SiWPd)، تهیه و بر روی بستر گرافن اکسید مغناطیسی شده به خوبی تثبیت و نانوکاتالیزگر GO-Fe3O4@SiWPd با موفقیت سنتز شد. ساختار این نانوکاتالیزگر با تکنیک های؛ XRD، FT-IR، FE-SEM، TEM، EDX، BET، TGA-DTA، CHNSO، ICP-OES، AGFM و نقشه برداری عنصری مورد بررسی قرار گرفت و به خوبی شناسایی شد. این نانوکاتالیزگر در واکنش های سوزوکی و هک با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. این کاتالیزگرهای تهیه شده ناهمگن، قابلیت جداسازی آسانی دارند و با استفاده از یک آهنربای خارجی به راحتی از محیط واکنش حذف می شوند و می توان آن ها را برای چندین مرتبه مورد استفاده مجدد قرار داد.

امروزه استفاده از حلال های آلی خطرناک به دلیل معایب و مشکلات بسیاری که دارند محدود شده است. در این پژوهش به منظور استفاده نکردن از حلال های آلی خطرناک و سمی و همچنین حفظ اصول شیمی سبز، ابتدا یک حلال یوتکتیک عمیق متشکل از ChCl:Urea با نسبت (1:2) سنتز گردید. در قسمت بعدی یک کاتالیست مناسب به منظور سنتز مشتقات پروپارژیل آمین ها در نظر گرفته شد. در این واکنش از فلز مس به دلیل فراوانی، ارزان بودن و سمیت پایین استفاده گردید و کاتالیست انتخابی CuSO4.5H2O بود. برای سنتز پروپارژیل آمین مربوطه از یک واکنش تراکم جفت شدن سه تایی شامل: بنزآلدهید، مورفولین و فنیل استیلن استفاده شد و محصول مربوطه که مایع روغنی بود با بازده 96% به دست آمد.

ابتدا نانوهیبرید آلی- معدنی ناهمگن بر پایه کمپلکس مشتق بی رودانین- مس (II) تثبیت شده بر روی بستر نانوذرات مغناطیسی Fe3O4@SiO2-Ligand-Pd NPs) سنتز گردید. نانوهیبرید سنتزی به وسیله تکنیک های مختلف مانند FT-IR، SEM، TEM، TGA، AGFM، ICP و EDX مورد بررسی و شناسایی قرار گرفت. سپس، در دو قسمت بعدی کارایی کاتالیزگری آن در دو واکنش سنتزی تهیه آمیدهای نوع اول و پروپارژیل آمین ها بررسی شد. این کاتالیزگر به آسانی از مخلوط واکنش جدا شده و قابل بازیافت است وکاهش ناچیزی در فعالیت آن مشاهده می شود. همچنین، نانوهیبرید آلی- معدنی کمپلکس مشتق بی رودانین-پالادیم تثبیت شده بر روی بستر مغناطیسی (Fe3O4@SiO2-Ligand-Pd NPs) نیز سنتز شد. پس از شناسایی ساختار توسط تکنیک های متداول، فعالیت کاتالیزگری آن در سنتز مشتقات بی آریل از طریق واکنش سوزوکی بین آریل هالیدها و فنیل برونیک اسید مورد بررسی قرار گرفت. کاتالیزگر به آسانی توسط یک آهنربای خارجی از محیط واکنش جداسازی و بازیابی و بهره واکنش بین 82 تا 99 درصد بود.

پیرازول ها، به لحاظ کاربردهای گسترده ی دارویی که دارند، تا حدود زیادی مورد توجه شیمیدان ها هستند. این ترکیبات به سبب محدوده ی وسیعی از فعالیت های بیولوژیکی، مانند ضدباکتری، ضدسرطان، ضدمیکروبی و... بسیار حائز اهمیت اند. انرژی کششی سیکلوآلکین های ساده ممکن است در نتیجه ی خمش بیشتر پیوند سه گانه نسبت به حالت خطی در حلقه های کوچک سیکلوآلکینی افزایش یابد. انرژی کششی در سیکلوآلکین ها با کاهش اندازه ی حلقه افزایش می یابد. واکنش های3،1-دوقطبی با آلکین ها طی یک مکانیسم هماهنگ اتفاق می افتد. در این مطالعه، میزان واکنش پذیری، فعالیت و میزان انرژی کششی سیکلو آلکین ها در واکنش با عامل دوقطبی (دی آزوآلکان) RHC-N2 (R = H, CH3, Ph) با استفاده از روشB3LYP/6-31G** مورد مقایسه و بحث قرارگرفتند. همچنین پارامترهای ساختاری، داده های ترمودینامیکی (ΔG* و ΔrG) و سینتیکی (k وk') برای واکنش های حلقه زایی3،1-دوقطبی در دمای 298 k ارزیابی و بحث شدند.

واکنش های چندجزئی شامل فرآیند های متوالی با حداقل سه ماده اولیه مختلف می باشند. سنتز هانش ازجمله واکنش های چندجزئی است که در سنتز مشتقات پیریدین به کار می رود. در این روش، از حلقه زایی تراکمی آلدهیدهای گوناگون، کتون ها و یک منبع نیتروژن مانند آمونیم استات یا اوره، مشتقات مختلف پیریدین سنتز می شوند. تاکنون سنتز پیریدین ها با استفاده از این روش و در شرایط مختلف گزارش شده است، اما بسیاری از این روش ها دارای معایبی مانند شرایط سخت واکنش، بازده پایین، جداسازی سخت محصولات و احتمال انجام واکنش های جانبی می باشند. دراین تحقیق، از واکنش تک ظرفی آلدهیدها، کتون های حلقوی و آمونیم استات در مجاورت مقادیر کاتالیتیکی از تنگستو فسفریک اسید مشتقات دی آریلدین اکتاهیدروآکریدین ها سنتز می شوند.

پژوهش درباره ی فرایندها جهت استیل دار کردن گروه های عاملی یکی از مهمترین زمینه ها در علم شیمی آلی سنتزی محسوب می شود. استیل دار کردن اغلب در چندین تبدیل و جابجایی در طول توالی سینتیکی به ویژه در ساخت مولکول های چند عاملی لازم و ضروری است. در این پژوهش، الکل ها، فنول ها، آمین ها و تیوفنل های مختلف با استفاده از انیدرید استیک در مجاورت مقادیر کاتالیتیکی از مشتقات جدید مولیبدو فسفریک اسید در شرایط ناهمگن به عنوان کاتالیز گر، در حلال دی کلرواتان و در دمای 50 درجه سانتیگراد، با بازده های بالا به استات های مربوطه تبدیل شده اند. از مزایای قابل توجه در این روش، بازده های بالای محصولات، استفاده از کاتالیز گر ناهمگن، غیرسمی، ارزان و در دسترس و گزینش پذیری روش است.

چکیده واکنش های تشکیل پیوند کربن-کربن و کربن-هترواتم از جمله واکنش های مهم در شیمی آلی است. واکنش های آبشاری چندجزئی، واکنش های مهمی در سنتز آلی مدرن و در فرایندهای داروسازی است. واکنش های آبشاری چند جزئی با سازگاری با اصول شیمی سبز، دسترسی به انواع ساختارهای پیچیده را ممکن می سازد. در سال های اخیر، مطالعات زیادی جهت بهینه سازی واکنش های آبشاری چند جزئی کلاسیک صورت گرفته و گزارش های جدیدی از این دسته در منابع وجود دارد. تنها یک گزارش در منابع وجود دارد که در آن واکنش چندجزئی تراکم آلدهید، کتون و اتیلن دی آمین و سنتز مشتقات مختلف ایمیدازو[2،1-a]پیریدین در مجاورت p-تولوئن سولفونیک اسید و در شرایط همگن انجام شده است. هدف ما، انجام واکنش در شرایط ملایم، ناهمگن و در مجاورت اسیدهای مختلف بود و از میان اسیدهای مختلف، سیلیکاسولفوریک اسید (SSA) را کاتالیزگر انتخابی یافتیم. مشتقات جدید، با استفاده از تکنیک های طیف سنجی و نیز مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج گزارش شده قبلی، شناسایی و گزارش می شوند.

در این پژوهش، سنتز و ویژگیهای نانومواد هیبریدی جدید Fe3O4-PW، Co-PW و Co-SiW گزارش شده است. این نانومواد هیبریدی،به وسیله پیوندشدن هتروپلیاسید نوع کگین H3PW12O40 یا H4SiW12O40 بر روی نانوذرات مغناطیسی Fe3O4 عامل دار شده دی آمینی یا نانوذرات مغناطیسی کبالت فلزی عامل دار شده دی آمینی سنتز شده اند. این نانوکاتالیزگرهای ناهمگن، فعالیت کاتالیزگری خوبی را در سنتز مشتقات زانتن، زانتن دی ان، تتراهیدروبنزوپیران، تراکم نوناگل، آسیل دار کردن الکل ها، فنول ها، آمین ها و تیول ها و آلکیل دار کردن ترکیبات 3،1-دی کربونیل از خود نشان دادند. این روش ها مزیت های زیادی شامل بازده بالا، زمان های پایین واکنش، روش ساده جداسازی محصولات، حذف حلال های سمی و فرار آلی و قابلیت بازیافت و استفاده مجدد از کاتالیزگرهای مغناطیسی دارد. این نانوکاتالیزگرهای ناهمگن، به آسانی و با استفاده از یک آهنربا می توانند از مخلوط واکنش جداسازی شوند و چندین بار مورد استفاده قرار گیرند. ساختار نانوکاتالیزگرهای سنتز شده با تکنیک های فیزیکو شیمیایی مختلفی مانندFT-IR، TEM، SEM، XRD، EDAX، TGA و AGFM مشخص شدند. بررسی های SEM نشان داد که نانوذرات کروی هستند و اندازه تقریبی Fe3O4-PW، Co-PW و Co-SiW به ترتیب حدود 60 نانومتر، 50 نانومتر و 40 نانومتر می باشد.

یک فرایند پیاپی، رشته واکنش هایی است که از طریق حدواسط های فعال پیش می رود. معمولاً، فرایند پیاپی منجر به تشکیل گزینش پذیر محصولات از به هم پیوستن تمام مواد اولیه و سنتز مولکول های آلی پیچیده و تشکیل مواد از واکنشگرهای ساده بدون نیاز به جداسازی و خالص سازی حدواسط ها می شود. از طرف دیگر، افزایش مزدوج تیا-مایکل یک فرایند مهم در شیمی آلی است و کاربردهای متنوعی در زیست سنتزها و در ساخت مواد فعال زیستی دارد. سیستم های کاتالیزگری مختلفی برای افزایش مزدوج تیول ها به ترکیبات کربونیل دار α،β-سیرنشده به کارگرفته شده اند. اما، برخی از این سیستم ها به علت طولانی بودن زمان واکنش، انجام واکنش در شرایط سخت، استفاده از کاتالیزگرهای گران قیمت و بازده نسبتاً کم محصولات، دارای محدودیت هایی هستند. در این پایان نامه، در ادامه مطالعات بر روی گسترش روش های سازگار با محیط زیست بدون حلال، در مجاورت مقادیرکاتالیزگری از مایع یونی بازی2-(2-هیدروکسی اتوکسی) آمونیوم فرمات (HEAF)، فرایند تک ظرفی و چندجزیی تراکم آلدول-افزایش تیا-مایکل انجام و β-آریل-β-مرکاپتوکتون ها از آلدهیدها، استوفنون ها و تیول ها سنتز و محصولات با استفاده از تکنیک های IR و NMR شناسایی شدند. از مزایای این روش تحقیق، بازده بالا، زمان کم و جداسازی و خالص سازی آسان است.

زانتن ها و بنزوزانتن ها از سیستم های هتروسیکلی مهم بوده و همچنین دارای خواص دارویی و بیولوژیکی، مانند خواص ضد باکتری و ضد ویروس می باشند. روشهای سنتزی مختلفی برای تهیه زانتن ها و دی بنزوزانتن ها در منابع گزارش شده است. بسیاری از این روشهای سنتزی، دارای محدودیت هایی از قبیل بازده پایین، استفاده از واکنشگرهای گران، شرایط اسیدی قوی، زمان واکنش طولانی، استفاده از مقادیر زیاد کاتالیست، واکنش دهنده و استفاده از حلالهای آلی سمی می باشند. در این پایان نامه، از تنگستوفسفریک اسید آمین دارشده به عنوان یک کاتالیست کارآمد برای تهیه زانتن ها، از تراکم 2-نفتول با آلدهیدهای آروماتیک مختلف تحت شرایط بدون حلال، با بازده های بالا و در دمای 90 گزارش شده است. از واکنش تنگستو فسفریک اسید آبدار با 2-(2-آمینواتوکسی)اتانول کاتالیست تنگستو فسفریک اسید آمین دارشده تولید و به عنوان یک کاتالیست ناهمگن به کار گرفته شده است.

تیوکرومان ها، از سیستم های هتروسیکلی مهمی می باشند که سازنده ساختار بسیاری از محصولات طبیعی و دارویی می باشند و فعالیت بیولوژیکی قابل ملاحظه ای از خود نشان می دهند. روش های مختلفی برای سنتز این ترکیب ها گزارش شده که یکی از آنها، افزایش مایکل تیوفنل ها به آلدهید های سیرنشدهα-،β می باشد. مزیت این روش نسبت به سایر روش ها، عدم نیاز به دمای بالا، مقدارکم کاتالیزگر مصرفی و تک مرحله ای بودن واکنش است. در این پروژه، از سیلیکاسولفوریک اسید، به عنوان یک کاتالیزگر کارآمد، در سنتز این ترکیب ها استفاده شد که ضمن کاهش قابل ملاحظه زمان واکنش، بازده بهتری را نسبت به سایر کاتالیزگرها از خود نشان داده است.

ببه دلیل اهمیت پیرول ها به عنوان ترکیبات دارویی و ترکیبات شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی و فرایندهای بیولوژیکی، طیف وسیعی از پژوهش ها به سنتز آنها اختصاص داده شده است. در سال های اخیر، ارزیابی دارویی و ارتباطات ساختار-فعالیت بعضی از پیرولو[1،2-α]پیرازین ها و پیرولوکینوکسالین ها گزارش شده است. در پژوهش حاضر، یک فرایند کارامد و آسان جهت سنتز تک-ظرفی ترکیبات مذکور ارائه شده است. واکنیش ارتو-فنیلن دی آمینها/اتیلن دی آمین، استرهای استیلنی و بتا-نیترواستایرن ها در آب و در مجاورت کاتالیست سیلیکاسولفوریک اسید (SSA) منجر به سنتز پیرولو[1،2-α]پیرازین ها و پیرولوکینوکسالین های عامل دار متناظر، با بازده خوب می شود.

توسعه روش های سازگار با محیط زیست، موثر و دارای صرفه اقتصادی برای تهیه ترکیبات ارزشمند بیولوژیکی همچنان به عنوان چالش مهم در شیمی سنتزی مطرح است. H4-پیران ها و 2-آمینو-H4-کرومنها شالوده ساختاری بسیاری از محصولات طبیعی هستند. آنها، به دلیل توانایی های بالقوه گوناگون بیولوژیکی و داروئی نقش مهمی را در شیمی داروئی ایفا می کنند. با توجه به طیف گسترده فعالیت های بیولوژیکی این ترکیبات شیمی دان های سنتزی، مسیـر های متعددی برای تهیه این ترکیبات ارائه کرده اند. به هرحال، این روش ها اغلب، از معایبی مانند، بهره های متوسط، زمان طولانی واکنش، جداسازی و خالصسازی سخت و شرایط ناملایم واکنش رنج می برند. در این پژوهش، روش تک-ظرفی و سه جزئی آسان، مناسب و سازگار با محیط زیست برای تهیه H4پیران ها و 2-آمینو-H4-کرومن های چند عاملی، با استفاده از مایع یونی بازی 2-(2-هیدروکسیاتوکسی) آمونیوم فرمات (HEAF)، به عنوان کاتالیست، گزارش شده است. در این تحقیق روشهایی ارئه شده است که از مزایایی مانند بهره -های بالا، روش های تجربی آسان و ملایم، زمان کم واکنش، استفاده از مواد اولیه ارزان قیمت و در دسترس و جداسازی و خالص سازی آسان، بهره می برد.

در سنتزهای آلی، محافظت و محافظت زدایی، به ویژه در ترکیبات دارای چند گروه عاملی مانند کربوهیدرات ها، استروئیدها و سایر ترکیبات طبیعی، طی سنتزهای متوالی ضروری می باشد. چندین روش مانند استیل دارکردن، تتراهیدروپیرانیل دارکردن، متوکسی متیل دارکردن و تری متیل سایلیل دارکردن برای محافظت گروه هیدروکسی به کار برده شده اند. در این پایان نامه، الکل ها، فنل ها، آمین ها و تیوفنل های مختلف با استفاده از استیک انیدرید در مجاورت سیستم متابوروسولفوریک اسید- هیدروکلریک اسید (MBSA - HCl) به عنوان کاتالیست، در حلال دی کلرواتان و در دمای اتاق، با بازده های بالا و زمان های بسیار کوتاه به استات های مربوطه تبدیل شده اند.

اکسایش دی هیدروپیریدینها و سولفیدها جزء واکنشهای مهم در شیمی آلی می باشند. دراین تحقیق از سیستم پارا تولوئن سولفونیک اسید/سدیم نیتریت به منظور ایجاد نیترواسید که منبع یون نیتروزونیوم در محیط اسیدی می باشد، برای اکسایش ترکیبات4 ،1 دی هیدروپیریدینها به پیریدینهای مربوطه در حلال آب و در دمای 60 درجه سانتیگراد استفاده کردیم. همچنین اکسایش سولفیدها به سولفوکسیدها به وسیله هیدروژن پراکسید در مجاورت کاتالیزگر پارا تولوئن سولفونیک اسید در دمای اتاق انجام شد. محصولات هر دو واکنش در زمان های کوتاه و با راندمانهای خوب تا عالی به دست آمدند.

زانتن ها و بنزوزانتن ها از سیستم های هتروسیکلی مهم بوده و سازنده ساختار بسیاری از محصولات با خواص دارویی و بیولوژیکی جالب می باشند. روش های سنتزی متنوعی برای تهیه دی بنزوزانتن ها و اکتاهیدروزانتن ها گزارش شده اند. بسیاری از این روشهای سنتزی، دارای محدودیت هایی از قبیل بازده پایین، استفاده از واکنشگرهای گران و سمی و همچنین شرایط واکنش سخت می باشند. در این پایان نامه، برای اولین بار، استفاده از سیانوروسولفوریک اسید به عنوان یک کاتالیست کارآمد برای تهیه زانتن ها از تراکم 2-نفتول یا دی کتون های حلقوی با آلدئیدهای آروماتیک مختلف تحت شرایط بدون حلال، با بازده های بالا و در دمای 100 درجه سانتیگراد گزارش شده است. از واکنش سیانوریک اسید با کلروسولفونیک اسید، کاتالیست سیانوروسولفوریک اسید تولید و به عنوان یک کاتالیست ناهمگن به کار گرفته شده است. نتیجه، افزایش سرعت تشکیل محصولات مورد نظر بوده است. نتایج نشان می دهند که این روش برای 2-نفتول و β-دی کتون های حلقوی به یک اندازه کارآمد است.

بنزوتیازول ها از سیستم های هتروسیکلی مهم هستند که دارای فعالیت های دارویی و بیوشیمیایی می باشند. در این پایان نامه، از سیستم متابوروسولفوریک اسید-هیدروکلریک اسید (MBSA-HCl)، به عنوان یک کاتالیزگر کار آمد، برای تهیه بنزوتیازول های حاصل از تراکم 2-آمینوتیوفنول و آلدهید های مختلف، با بازده های خوب و در دمای اتاق استفاده شده است. این کاتالیزگر، از واکنش متابوریک اسید با کلروسولفونیک اسید در محیط واکنش تولید و به کار گرفته شده است. این واکنش تراکمی، معمولا نیازمند دما و فشار بالا، زمان های واکنش طولانی و اغلب جداسازی مشکل بوده است در حالی که، در این روش شرایط بهینه ای حاصل و بر بسیاری از معایب ذکر شده غلبه شده است.

در این تحقیق، یک روش کارا برای سنتز 3،2- دی هیدروکینازولین (1H)-اون های دارای استخلاف در موقعیت 2، از واکنش مستقیم آنترانیل آمید با آلدهیدها و کتونها در مجاورت مقادیر کاتالیزوری سولفامیک اسید در حلال آب و دمای 70 درجه سانتیگراد یا در حلال متانول در دمای اتاق ارائه می شود. همچنین، 3،2- دی هیدروکینازولین (1H)-اون هی دارای استخلاف در موقعیتهای 2 و 3، از طریق واکنش سه جزیی ایزاتونیک انیدرید، آمینها و آلدهیدها با استفاده از سولفامیک اسیدبه عنوان کاتالیست در حلال آب و دمای 80 درجه سانتیگراد سنتز می شوند.

دی فنیل متیل اترها از سیستم های آروماتیکی مهم هستند که سازنده ساختار بسیاری از محصولات طبیعی با خواص دارویی جالب می باشند. در میان روش های مختلف سنتز مشتقات دی فنیل متیل اترها، تراکم بنزهیدرول با سایر الکل ها روش فوق العاده مفید و متنوعی می باشد. در این پایان نامه، استفاده از متا بوروسولفوریک اسید (MBSA) به عنوان یک کاتالیزگر کارآمد برای تهیه دی فنیل متیل اترها حاصل از تراکم بنزهیدرول و الکل های مختلف با بازده بالا تحت شرایط دی کلرواتان به عنوان حلال در دمای اتاق گزارش شده است. از واکنش متابوریک اسید با کلروسولفونیک اسید، کاتالیزگر متا بوروسولفوریک اسید در محیط واکنش تولید و به کار گرفته شده است. نتیجه، افزایش سرعت تشکیل محصولات مورد نظر بوده است. نتایج نشان می دهند که این روش برای الکل های آلیفاتیک و آروماتیک به یک اندازه کارآمد است. این واکنش، معمولا نیازمند دمای بالا، زمان های واکنش طولانی بوده است در حالی که، در این روش شرایط بهینه ای حاصل و بر معایب ذکر شده غلبه شده است.

کینولین ها از سیستم های هتروسیکلی مهم هستند که سازنده ساختار بسیاری از محصولات طبیعی با خواص دارویی جالب می باشند. از روش های مختلف سنتز کینولین ها، سنتز فریدلندر روش فوق-العاده مفید و متنوع برای ساخت مستقیم حلقه کینولین است. در این پایان نامه، برای اولین بار، استفاده از متا- بوروسولفوریک اسید (MBSA) به عنوان یک کاتالیست کارآمد برای تهیه کینولین ها حاصل از تراکم ارتو- آمینوآریل کتون ها و کتون های مختلف تحت شرایط بدون حلال با بازده های بالا در دمای °C 110 گزارش شده است. از واکنش متابوریک اسید با کلروسولفونیک اسید کاتالیست، متا- بوروسولفوریک اسید در محیط واکنش تولید و به کار گرفته شده است. نتیجه، افزایش سرعت تشکیل محصولات مورد نظر بوده است. نتایج نشان می دهند که این روش برای کتون های حلقوی و غیر حلقوی به یک اندازه کارآمد است. کاهش زمان انجام واکنش نیز به دلیل واکنش پذیری زیاد واکنش دهنده ها در حالت جامد و این حقیقت است که محصول دیگر واکنش، یعنی آب، در دمای °C 110 تبخیر می-شود. این واکنش، معمولا نیازمند دما و فشار بالا، زمان های واکنش طولانی و اغلب حلال های خطرناک بوده است در حالیکه، در این روش شرایط بهینه ای حاصل و بر بسیاری از معایب ذکر شده غلبه شده است.

در این تحقیق، به طور انتخابی انواع مختلف سولفیدهای آروماتیک و آلیفاتیک به سولفوکسیدها و سولفونهای مربوطه توسط معرف هیدروژن پراکسید در مجاورت مقادیر کاتالیستی از بوریک اسید و در دمای محیط اکسید می شوند. همچنین، در این تحقیق تبدیل الکل ها و فنل های مختلف توسط معرف هگزا متیل دی سیلازان (HMDS) در مجاورت مقادر کاتالیستی از بوریک اسید در استونیتریل و در دمای محیط به تری متیل سایلیل اترهای مربوطه بررسی شده اند. واکنش محافظت زدایی تری متیل سایلیل اترها هم به الکل ها یا فنل های اولیه در آب و در دمای محیط با استفاده از این کاتالیز گر انجام شد. از مزایای قابل توجه در این روش ها، راندمان بالای محصولات، زمانهای کوتاه واکنش، جداسازی آسان و استفاده از کاتالیزگر غیر سمی، قابل دسترس، سازگار با محیط زیست و قابل بازیافت است.

مطالعات زیادی درباره سنتز زانتن ها انجام شده است. محققان دریافته اند که این دسته از ترکیبات خواص گوناگونی از خود نشان می دهند. خواص بیولوژیکی و درمانی مانند فعالیت های ضد باکتریایی، ضد ویروسی، ضد مالاریایی و ضد التهابی از جمله این خواص می باشند. از کاربردهای صنعتی این ترکیبات می توان به کاربرد آن ها در رنگ و تکنولوژی لیزر اشاره کرد. دی بنزوزانتن و اکتاهیدروزانتن ها از جمله ترکیباتی هستند که با روش های گوناگون سنتز شده اند. بسیاری از روش های سنتزی، محدودیت هایی از جمله بازده کم، استفاده از کاتالیست ها و روش های هزینه بر و محدودیت هایی از این قبیل توام بوده است. در این پژوهش، سعی شده است که اثر برخی از این محدودیت ها حذف و یا کاهش و سرعت انجام واکنش را افزایش داده شود. کاتالیست مورد استفاده و جدید، از واکنش متابوریک اسید با یک میلی مول کلروسولفونیک اسید و در طی یک واکنش گرمازا، همراه با آزاد شدن HCl گازی، ساخته شد. کاتالیست حاصل به اختصار، متا بوروسولفوریک اسید ، MBSA نامیده شد. با قراردادن کاغذ تورنسل بر روی دهانه ظرف واکنش و مشاهده تغییر رنگ آن از آبی به قرمز، خروج گاز HCl تایید گردید. در این پروژه، کاتالیست مورد استفاده همزمان با تولید مصرف می شود .

ترکیبات با سیستم حلقه ایمیدازول دارای فعالیت های دارویی بسیاری هستند و نقش مهمی در فرایندهای بیوشیمیایی ایفا می کنند. بسیاری از ایمیدازول های استخلاف شده به عنوان بازدارنده P38 ، ، ضد تب، ضد التهاب، ضد درد، تسریع کننده رشد گیاهان و عوامل دارویی شناخته شده اند. به خاطر اهمیت ایمیدازول ها ما یک روش جدید برای سنتز ایمیدازول های 2،4،5-سه استخلافی، از طریق تراکم تک ظرفی بنزوئین یا بنزیل با آلدئیدها و آمونیوم استات در حلال پلی اتیلن گلیکول-400 را انجام دادیم. به کار بردن چنین روشی منجر به حذف آلودگی ها، افزایش راندمان و جداسازی و خالص سازی آسان محصولات شد. به طور معمول H4- پیران ها از طریق واکنش بین آریلیدین ها، ما لونونیتریل و ترکیبات 1،3- دی کربونیل در حضور بازهای آلی مانند پیپیریدین، پیریدین یا تری اتیل آمین سنتز می شوند. در این پایان نامه، H4- پیران ها از طریق تراکم آلدئیدها، مالونونیتریل و آمونیوم استات در مجاورت مقادیر کاتالتیکی از سزیم کربنات، در دمای اتاق و در حلال پلی اتیلن گلیکول-400 با راندمان عالی سنتز شدند. اکثر محصولات معلوم و شناخته شده بودند، با این وجود، برای تائید ساختار ترکیبات از انواع روش های طیف سنجی برای شناسایی تعدادی از نمونه ها استفاده و طیف محصولات با موارد گزارش شده در منابع مقایسه شدند.

واکنش مایکل یا افزایش مایکل، افزایش نوکلئوفیلی یک کربانیون به یک ترکیب α، β - سیر نشده است. این واکنش به دسته واکنشهای افزایشی مزدوج تعلق داردکه یکی از سودمند ترین روشها برای تشکیل پیوندهای کربن-کربن است. افزایش مایکل تیول ها به ترکببات کربونبلیα٬ β- سبر نشده، بک مرحله کلبدی برای تشکبل پبوند کربن- گوگرد است که نقش مهمی در بیوسنتز و سنتز ترکببات فعال زبستی دارند. در این پروژه، تلاش شد که واکنش تیامایکل، یعنی افزایش مرکاپتان ها به چالکون ها، در مجاورت مقادیر کاتالیتیکی از کربنات ها و در حلال های مختلف تحقیق گردد. نتایج نشان دادند که سزیم کربنات در اتانول، در مقایسه با کاتالیست ها و حلال های دیگر دارای مزایای بیشتری است. کاتالیست های مورد استفاده، به ویژه سزیم کربنات، به عنوان یک باز غیرسمی، قابل دسترس و با فعالیت بالا، توانستند در مدت زمان مناسبی واکنش افزایش را کاتالیز و محصولات مورد نظر با راندمان های خوب تا عالی سنتز شدند. سزیم کربنات در مقایسه با سایر کربنات ها، مانند K2CO3، KHCO3٬Na2CO3 ٬ NaHCO3٬ Li2CO3٬ (NH4)2CO3 و نیز (BiO)2CO3، از فعالیت بیشتری برخوردار بود. بنابراین، سزیم کربنات ، به عنوان کاتالیست موثر برای واکنش افزایش مایکل سایر مشتقات چالکون ها انتخاب شد. اتانول 95%، به عنوان بهترین و ارزانترین حلال انتخاب گردید. در این واکنش ها، جداسازی محصولات به راحتی انجام و در اکثر موارد، با افزایش آب محصولات رسوب میکردند. محیط قلیایی واکنش اضافی تیول را حذف و در نتیجه نوبلور کردن ساده در اتانول 95%، اندک ناخالصی ها را حذف و محصولات خالص بدست می آمدند. ضمنا، هیچ واکنش جانبی، نظیر واکنش حاصل از افزایش 1و2، پلیمریزاسیون و غیره مشاهده نشد.

یکی از جنبه های مهم فناوری پاک، استفاده از کاتالیزگرهای سازگار با محیط زیست می باشد. توسعه سیستم های کاتالیستی جدید و موثر برای واکنش های گوناگون آلی یک زمینه تحقیقاتی پویا می باشد که همواره به سمت شرایط ملایم در واکنشها حرکت می کند. در این پایان نامه، سیستم های کاتالیستی جدیدی برای دو واکنش آلی ارئه شده است: 1) اکسایش گزینشی سولفیدها به سولفوکسیدها 2) تری متیل سایلیل دار کردن الکلها. اگرچه سولفیدها را بسادگی می توان با استفاده از انواع مختلفی از واکنشگرهای اکسید کننده به سولفوکسیدها تبدیل نمود، اما بسیاری از این روشها دارای معایبی از جمله اکسایش شدید به سولفون ها، گزینش پذیری پایین، بازده پایین محصولات، ملال آور بودن جداسازی محصول، سمی بودن، گران بودن واکنشگرها و کاتالیزگرها می باشند. بنابراین، به منظور برطرف نمودن معایب ذکر شده، تصمیم گرفته شد که یک سیستم کاتالیستیی جدید بر پایه تولید همزمان با مصرف Br+ برای اکسایش گزینش پذیر سولفیدها به سولفوکسیدها بکار گرفته شود. در این پایان نامه، برای اکسایش سولفیدها چهار سیستم گوناگون مورد استفاده قرار داده شد،که در زیر آمده است. a) (NH4)2Ce(NO3)6.2H2O/MBr/wet SiO2; b) Fe(NO3)3.9H2O/MBr/wet SiO2; c) SiO2-HNO3/MBr; d) PVP-HNO3/MBr. همه واکنشهای اکسایش سولفیدها به سولفوکسیدها بطور گزینش پذیر در حلال دی کلرو متان در دمای اتاق با بازده خوب تا عالی انجام گرفتند. سایلیل اترها، یکی از عمومی ترین و مفید ترین گروههای محافظت کننده برای محافظت کردن گروه عاملی هیدروکسی در شیمی آلی می باشند. واکنشگرهای گوناگونی برای تری متیل سایلیل دار نمودن الکل ها در نشریات علمی گزارش شده است، اما بعضی از این روشها، اساساً دارای یکسری موانع و معایب می باشند، مانند گزینش پذیری پایین، طولانی بودن زمان واکنش، سمی بودن، خسته کننده بودن مرحله خالص سازی، واکنش پذیری پایین و مسائل و مشکلات مربوط به جدا نمودن محصولات جانبی. بنابر این در این قسمت از پایان نامه، تصمیم گرفته شد که یک سیستم کاتالیستی جدید برای تری متیل سایلیل دارکردن گزینش پذیر الکل ها با استفاده از3،3،3،1،1،1- هگزا متیل دی سیل آزان (HMDS) در حضور مقادیر کاتالیتیکی از دو معرف N- هالو به نامهای 1و3- دی کلرو- 5 و5- دی متیل هیدانتویین (DCH) و تری کلرو ملامین (TCM) در مخلوطی از دی کلرو متان و استونیتری

کاربرد های جدید پلی اتیلن گلیکول به عنوان یک محیط شیمیایی سبز درسنتز ترکیبات آلی ترکیبات با سیستم حلقه ایمیدازول دارای فعالیت های دارویی بسیاری هستند و نقش مهمی در فرایندهای بیوشیمیایی ایفا می کنند. بسیاری از ایمیدازول های استخلاف شده به عنوان بازدارنده P38 ، ، ضد تب، ضد التهاب، ضد درد، تسریع کننده رشد گیاهان و عوامل دارویی شناخته شده اند. به خاطر اهمیت ایمیدازول ها ما یک روش جدید برای سنتز ایمیدازول های 2،4،5-سه استخلافی، از طریق تراکم تک ظرفی بنزوئین یا بنزیل با آلدئیدها و آمونیوم استات در حلال پلی اتیلن گلیکول-400 را انجام دادیم. به کار بردن چنین روشی منجر به حذف آلودگی ها، افزایش راندمان و جداسازی و خالص سازی آسان محصولات شد. به طور معمول H4- پیران ها از طریق واکنش بین آریلیدین ها، ما لونونیتریل و ترکیبات 1،3- دی کربونیل در حضور بازهای آلی مانند پیپیریدین، پیریدین یا تری اتیل آمین سنتز می شوند. در این پایان نامه، H4- پیران ها از طریق تراکم آلدئیدها، مالونونیتریل و آمونیوم استات در مجاورت مقادیر کاتالتیکی از سزیم کربنات، در دمای اتاق و در حلال پلی اتیلن گلیکول-400 با راندمان عالی سنتز شدند. اکثر محصولات معلوم و شناخته شده بودند، با این وجود، برای تائید ساختار ترکیبات از انواع روش های طیف سنجی برای شناسایی تعدادی از نمونه ها استفاده و طیف محصولات با موارد گزارش شده در منابع مقایسه شدند.

ایمین های با یک گروه آریل روی نیتروژن (شیف باز)، نسبت به اکسیژن یا آب پایدار هستند. آن ها به سرعت تهیه می شوند و مواد آغازگر مناسبی در سیستم های مهم بیولوژیکی هستند و از این رو جالب توجه می باشند. ایمین ها درواکنش با الکتروفیل ها و نوکلئوفیل ها به عنوان سوبستراهای جایگزین مناسب برای آلدهیدها، کتون ها و آمین ها در سنتزهای آلی استفاده می شوند. در این تحقیق، سنتز ایمیدهای حلقوی، سمی کاربازون ها، تیوسمی کاربازون ها و واکنش های ترانس ایمیناسیون مورد بررسی قرار گرفته است. واکنش ها همگی در یک ظرف واکنش و بدون نیاز به جداسازی و خالص سازی حدواسط ها انجام گرفته اند. بازده بالایی از محصولات تحت شرایط واکنش ملایم، با جداسازی ساده به دست آمد. ترک شدن آمین ها و آلدهیدها یا کتون ها در این واکنش ها به صورت درجا و بدون نیاز به هیدرولیز شیف باز صورت می گیرد. این کار می تواند بهبودی بر روش های قبلی در سنتزهای آلی باشد.

کربنات های فلزات قلیایی از مهمترین بازهای ضعیف است که در سنتز ترکیبات آلی بکار برده شده است، اما اغلب از سایر کربنات های مانند K2CO3 ,Na2CO3 ,Li2CO3 استفاده می شود. کربنات های دارای کاتیون های فلزی بزرگتر، نظیر Cs+وRb+، اغلب موجب افزایش سرعت و راندمان واکنش های آلی می شود. در مقایسه با Rb2CO3، نمک سزیم ارزانتر بوده و بنابراین سزیم کربنات یک بازانتخابی است. سزیم کربنات، جامد کریستالی و بدون رنگ است که در مقابل حرارت پایدا ر و نقطه ذوب آن حدود 610 درجه سانتی گراد می باشد. این ترکیببات در حلال های قطبی به طور کامل حل می شود و در سنتز برخی از ترکیبات آلی به عنوان یک کاتالیست مناسب و فعال استفاده می شود. طولانی بودن زمان واکنش، گران قیمت بودن کاتالیست مورد استفاده، نوع حلال مصرفی و همچنین مشکلات مربوط به خالص سازی موجب شده است که پژوهشگران روش های گوناگونی را برای سنتز ترکیبات آلی ارائه دهند. بازهای گوناگونی برای سنتز چالکون ها وH 4- بنزوپیران ها مورد استفاده قرار گرفته است. سنتز این ترکیبات توسط باز های قوی تحت شرایط دشوار، دمای بالا و مدت زمان طولانی انجام می شود. در این پروژه، تلاش شد که از یک باز ضعیف، مثل سزیم کربنات، در حد مقدار کاتالیتیکی(0.1 mml) و در دمای اتاق، در حلال اتانول 95% برای سنتز چالکون ها و H 4- بنزوپیران ها استفاده شود. به منظور سنتز این ترکیبات در این پژوهش دو آزمایش انجام شد. در آزمایش اول، در مجاورت مقادیر کاتالیتیکی از سزیم کربنات در دمای اتاق و در حلال اتانول 95% و از طریق تراکم کلایزن – اشمیت بین آلدهید ها و مشتقات استوفنون، مشتقات مختلفی از چالکون ها سنتز شدند و در آزمایش دوم، در مجاورت مقادیر کاتالیتیکی از سزیم کربنات از تراکم سه جزء، آلدهید، مشتق 1 ، 3 – دی کربونیل و مالونو نیتریل در دمای اتاق و در حلال اتانول 95% مشتقات مختلفی از H4 - بنزوپیران ها سنتز شدند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد، کربنات سزیم به عنوان یک باز ارزان قیمت، فراوان، غیر سمی، قابل دسترس و با فعالیت بالا می باشد و می تواند در مقادیر کاتالیتکی مورد استفاده قرار گیرد. Cs2CO3 در مقایسه با سایر نمک های کربنات های مختلف مانند K2CO3، KHCO3 ، (NH4)CO3، Na2CO3، NaHCO3، Li2CO3، CaCO3 و MnCO3 دارای انحلال پذیری بالاتری در حلال های بدون پروتون آلی می باشد. که همین امر باعث سنتز چا

پروتون زدایی نیتروآلکانها، کربانیون های پایداری را ایجاد می نماید که با کربن الکتروفیل هایی چون آلدهید ها و کتون ها واکنش داده و پیوند کربن-کربن جدیدی که دارای دوعامل نیترو و هیدروکسیل در مجاور هم  را ایجاد می نماید. این واکنش در سال 1895 توسط هنری کشف و اکنون به نام واکنش هنری یا نیتروآلدول شناخته می شود.در این پروژه، واکنش نیتروآلدول، با استفاده از آلدهیدهای مختلف به همراه نیترومتان و نیترواتان در مجاورت کاتالیزگر سزیم کربنات و در دمای اتاق مورد بررسیقرار گرفت.

یک روش ساده برای اصلاح الکترودهای کربن شیشه ای با نانولوله های کربن و ترکیبات کاتکولی توسعه یافت. در این روش، ابتدا سطح الکترود با 25 میکرولیتر محلول دی متیل سولفوکسید- نانولوله کربن (4/0 میلیگرم بر میلی لیتر) پوشیده شده سپس در هوای آزاد خشک می شود تا فیلمی از نانولوله های کربن در سطح الکترود تشکیل شود. پس از آن الکترود اصلاح شده با نانولوله های کربنی برای مدت زمان کوتاه (10 تا 60 ثانیه) داخل محلول کاتچین هیدرات ، کلروژنیک اسید و کافئیک اسید (بدون ترسیب الکتریکی) شناور می شود. ولتاموگرام های الکترود اصلاح شده یک موج پایدار و برگشت پذیر برای زوج احیایی (کینون-هیدروکینون) با ویژگی های محدود به سطح نشان می دهد.ضرایب انتقال بار (α) و ثابت های سرعت انتقال الکترون هتروژن (ks) و غلظت سطحی برای الکترودهای کربن شیشه ای اصلاح شده با نانولوله های کربن و ترکیبات کاتکولی با تکنیکهای ولتا متری چرخه ای محاسبه شد. الکترودهای اصلاح شده پاسخ الکتروکاتالیزوری عالی، پاسخ زمانی بسیار سریع و حساسیت بالا برای اکسیداسیون هیدرازین در بافر فسفات (1/0 مولار) در pH های 4 تا 8 نشان داد. این الکترود اصلاح شده به عنوان حسگرهای آمپرومتری برای اندازه گیری غلظت های میکرومولار و کمتر جهت آشکار سازی هیدرازین به کار رفتند.

در این تحقیق، کاربرد یکی از هتروپلی اسید های و پلی اکسومتالات های مهم یعنی تنگستوفسفریک اسید در یددارکردن آروماتیک ها و سنتز تیوکرومان ها شرح داده شده است.

اخیرا واکنش های کاتالیستی با هتروپلی اسیدها و ترکیبات پلی اکسومتالات اهمیت فراوانی پیدا کرده است. مزیت عمده هتروپلی اسیدها، به عنوان کاتالیست، از جنبه اقتصادی و زیست محیطی آن می باشد. قدرت اسیدی هتروپلی اسیدها بسیار بالا و بیشتر از اسیدهای معدنی و اسیدهای جامد معمولی است. از طرفی، نیترودارکردن ترکیبهای آروماتیک یک فرایند بسیار مهم صنعتی است. نیترودارکردن کلاسیک، معمولا نیاز به استفاده از یک مقدار اضافی از نیتریک اسید و یک اسید خورنده، مثل سولفوریک اسید دارد. در این پایان نامه، از هتروپلی اسیدها و نمکهای آن به جای اسید سولفوریک خورنده استفاده شده است. فنولها در مجاورت مقادیر کاتالیتیکی از تنگستوفسفریک اسید و آهن (3) نیترات نه آبه، بدون هیچ محصول جانبی ناشی از نیترودارکردن مضاعف و اکسایش، منونیتره می شوند. محصولات منونیترودار شده ارتو و پارا، در شرایط ناهمگن و در مجاورت نمک سزیم هتروپلی اسید، Cs2.5H0.5PW12O40، بهبود یافته است.

در این پایان نامه، الکترود کربن سرامیک با کمپلکس اصلاح و در اندازه گیری یون برمات به کار گرفته شد.، همچنین، از الکترود الماس دوپه شده با بور و مدار چاپی با ایریدیم اکسید در اندازه گیری جیوه (1)، آدرنالین و دوپامین استفاده شد.