فهرست مطالب

عنوان                                                                                                  صفحه

چکیده 1

فصل اول: مقدمه و تئوری

1-1- کاربرد و اهمیت ایندان دیون. 3

1-2- واکنش های چند جزئی.. 5

1-3- تهیه و سنتز ایندان دیون ها و مشتقات آن. 6

1-3-1- تهیه طبیعی. 6

1-3-2- روش های سنتز آزمایشگاهی. 7

1-3-2-1- تهیه 3،1- ایندان دیون ها از طریق کربوکسیل زدایی نمک سدیم 2- اتوکسی کربونیل. 7

1-3-2-2- سنتز مشتقات 1،3- ایندان دیون. 7

] 8

1-3-2-4- سنتز چهارجزئی 1،3- ایندان دیونیل آمیدینیوم بی تین بر پایه ایزوسیانید. 8

1-3-2-5- سنتز بدون کاتالیزگر ایندان دیون ها 9

1-3-2-6- سنتز نامتقارن اسپایرو 1،3- ایندان دیون های چند حلقه ای با بهره گرفتن از مایکل/ مایکل کور کومین ها با 2-آریلیدن-1،3- ایندان دیون ها 9

1-3-2-7- سنتز الکترو شیمیایی مشتقات 1،3- ایندان دیون. 10

1-4- واکنش های متداول در تراکم نووناگل.. 10

1-4-1- سنتز هانش… 10

1-4-2- سنتز گوارشی. 11

1-4-3- سنتز فرید لاندر 12

1-4-4- سنتز پکمن. 12

1-4-5- تراکم نووناگل آیزاتین ها با مالونونیتریل در آب.. 13

1-4-6- استفاده از هیدروکسی آپاتیت به عنوان یک بستر جامد جدید برای واکنش نووناگل در یک محیط ناهمگن بدون حلال. 14

14

4-کرومون ها 15

]  کرومون -3- کربونیتریل. 15

فصل دوم: بحث و نتیجه گیری

2-1- هدف تحقیق.. 17

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (a66) 18

2-3- مکانیسم پیشنهادی واکنش به شکل زیر پیشنهاد می شود: 23

2-4- نتیجه گیری.. 26

2-5- پیشنهاد برای کارهای آینده 27

فصل سوم: کارهای تجربی

3-1- تکنیک های عمومی.. 29

3-2- روش عمومی تهیه 3،1- ایندان دیون ها 29

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون(a64). 30

1- ایندول- 3- ایل)- (4- نیترو- فنیل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (b64). 31

1- ایندول- 3- ایل)- (3- نیترو- فنیل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (c64). 32

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (d64). 34

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1-دیون(e64)  35

1- ایندول- 3- ایل)- (4- متیل سولفونیل- فنیل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (f64)  36

1- ایندول- 3- ایل)- پیریدین-3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (g64). 37

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (h64)  39

 

3-11- تهیه ترکیب 2- (4- متوکسی- بنزیلیدین)- ایندان-3،1- دیون (i64). 40

3-12- تهیه ترکیب 2-(4- دی متیل آمینو- بنزیلیدین)- ایندان-3،1- دیون (j64). 41

منابع. 84

فهرست جداول

عنوان                                                                                   صفحه

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون. 18

جدول 2-2: سنتز مشتقات 3،1- ایندان دیون. 24

جدول 3-1. 30

جدول 3-2: نتایج بررسی واکنش در شرایط مورد مطالعه 32

جدول 3-3: نتایج بررسی واکنش در شرایط مورد مطالعه 33

جدول 3-4: نتایج بررسی واکنش در شرایط مورد مطالعه 34

جدول 3-5: نتایج بررسی واکنش در شرایط مورد مطالعه. 35

جدول 3-6: نتایج بررسی واکنش در شرایط مورد مطالعه 37

جدول 3-7: نتایج بررسی واکنش در شرایط مورد مطالعه 38

جدول 3-8: نتایج بررسی واکنش در شرایط مورد مطالعه 39

جدول 3-9: نتایج بررسی واکنش در شرایط مورد مطالعه 40

جدول 3-10: نتایج بررسی واکنش در شرایط مورد مطالعه 41

فهرست شکلها

عنوان                                                                                        صفحه

شکل 1 – 1. 4

شکل 1-2. 4

شکل1-3. 4

 شکل1-4. 5

شکل 1-5. 5

شکل1-6- ساختار هیرودین. 6

شکل 2-1: مایع یونی [BDMIm]OH. 18

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون. 19

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون. 21

فهرست شماها

عنوان                                                                                                صفحه

شمای 1-1: تهیه 1،3- ایندان دیون ها از طریق کربوکسیل زدایی نمک سدیم 2- اتوکسی کربونیل.. 7

شمای 1-2: سنتز مشتقات 1،3- ایندان دیون. 7

] 8

شمای 1-4: سنتز چهارجزئی 1،3- ایندان دیونیل آمیدینیوم بی تین بر پایه ایزوسیانید. 8

شمای 1-5: سنتز بدون کاتالیزگر ایندان دیون ها 9

شمای 1-6: سنتز نامتقارن اسپایرو 1،3- ایندان دیون های چند حلقه ای با بهره گرفتن از مایکل/ مایکل کور کومین‎ها با 2 آریلیدن-1،3- ایندان دیون ها 10

شمای 1-7: سنتز الکترو شیمیایی مشتقات 1،3- ایندان دیون. 10

شمای1-8: سنتز هانش…. 11

شمای1-9: سنتز گوارشی.. 11

شمای 1-10: سنتز فرید لاندر. 12

شمای 1-11: سنتز پکمن.. 13

شمای 1-12: تراکم نووناگل آیزاتین ها با مالونونیتریل در آب… 13

شمای 1-13: استفاده از هیدروکسی آپاتیت به عنوان یک بستر جامد جدید برای واکنش نووناگل در یک محیط ناهمگن بدون حلال. 14

14

4-کرومون ها 15

]  کرومون -3- کربونیتریل.. 15

شمای 2-1.. 17

شمای 2-2.. 18

شمای 2-3: مکانیسم پیشنهادی واکنش…. 23

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون داده های حاصل از واکنش ها در جدول زیر آورده شده است. 30

1- ایندول- 3- ایل)- (4- نیترو- فنیل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (b64)  31

1- ایندول- 3- ایل)- (3- نیترو- فنیل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (c64)  33

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (d64)  34

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (e64)  35

1- ایندول- 3- ایل)- (4- متیل سولفونیل- فنیل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (f64)  36

1- ایندول- 3- ایل)- پیریدین-3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون (g64)  38

1- ایندول- 3- ایل)- متیل)- ایندان-3،1- دیون(h64)  39

شمای 3-10- تهیه ترکیب 2- (4- دی متیل آمینو- بنزیلیدین)- ایندان-3،1- دیون (j64). 41

چکیده

1،3- ایندان دیون و مشتقات آن به خاطر اهمیت شان در شیمی آلی بسیار مورد توجه هستند. بسیاری از محصولاتی که زیر شاخه ای از 3،1- ایندان دیون محسوب می شود، فعالیت های بیولوژیکی مفید و متنوعی مانند خواص ضد باكتری، ضد انعقاد خون، مرگ موش، مسکن، آفت کشی و ضد عفونت از خود نشان می‎دهند. یک روش بسیار ارزشمند برای سنتز 3،1- ایندان دیون ها، تراکم نووناگل از بنزآلدهیدها با ترکیب کربن آلفای فعال است.

در این تحقیق، نتایج تجربی سنتز ایندولیل متان ها، با بهره گرفتن از واکنش بین آلدهیدها، 3،1- ایندان دیون و ایندول گزارش شده است (شمای 1).

شمای 1

کلید واژه: 3،1- ایندان دیون، نووناگل، ایندول.

فصل اول

 

مقدمه و تئوری

 

1-1- کاربرد و اهمیت ایندان دیون

ایندان دیون ترکیبات با اهمیت بوده و دارای خواص و کاربردهای شیمیایی و زیستی فراوان هستند. این ترکیبات علاوه بر اثرات ضدانعقادی[1]، دارای فعالیت شدید متابولیکی[2]، اثرات ضد انگلی[3]، مرگ موش[4]، مسکن[5]، ضدباکتری[6] و ضد التهاب ریوی می باشند ]6–1[.

مشتقات ایندان دیون دارای خواص درمانی فراوان هستند. بعضی از آن ها نیز، می توانند به عنوان مواد مفیدی در زمینه نوری به کار آیند. علاوه بر این،1،3- ایندان دیون ها در مرحله اول شناسایی در پزشکی قانونی استفاده می شوند و هم چنین به طور گسترده در صنعت کاغذ سازی به کار می رود.

بعضی از خصوصیات دارویی مشتقات ایندان دیون روی حیوانات آزمایشگاهی امتحان شده است که می‎توان به اثر ضد سرفه آن در موش ها اشاره کرد. متأسفانه بسیاری از این مولکول ها تأثیرات جراحت زایی دارند. این حقیقت تأثیر منفی روی کاربرد دارویی مشتقات ایندان دیون ها دارد.

2،1- ایندان دیون ها برای انگشت نگاری فلورسنت از مواد سلولزی مثل انواع کاغذ کاربرد دارند. این مواد با آمینو اسیدها واکنش می دهند تا فلورسنت انگشت نگاری را برجسته کنند.

گروهی از این داروها به نام داروهای ضد انعقاد می توانند برای درمان ترومبوز و گرفتگی های عضلانی استفاده شوند. برخی از داروهای ضد انعقاد در تجهیزات پزشکی مانند لوله های آزمایش، کیسه های انتقال خون و تجهیزات دیالیز کلیوی کاربرد دارند.

به عنوان مثال، آنیزیدیون[7] (1) به عنوان رقیق کننده خون عمل می کند و از تشکیل لخته‎های خونی جلوگیری به عمل می آورد.

همچنین فنین دیون[8] (2)، به عنوان داروی ضد انعقاد خون که فعالیت آن ضد ویتامین K است، از مشتقات دیگر ایندان دیون ها می باشد (شکل 1– 1).

شکل 1 – 1

ترکیب (3) کلروفاسینون[9] نیز یک ماده ضد انعقاد است که به عنوان مرگ موش استفاده می شود (شکل 1-2).

شکل 1-2

فردریکامیسین[10](4) به عنوان یک ترکیب ضد تومور با خصوصیات ضد باکتریایی شناخته می شود (شکل1-3)]7[.

شکل1-3

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                            صفحه

چکیده فارسی………………………………………………………………………………………………………………………………1

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………………….b

فصل اول: مقدمه و نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………2

1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….3

1-1 واکنش های چند جزئی………………………………………………………………………………………………………….3

1-2 پیرول…………………………………………………………………………………………………………………………………..3

1-3 فوران…………………………………………………………………………………………………………………………………..4

1-3-1 مروری بر انواع روش های سنتزی فوران های استخلاف دار…………………………………………………..6

1-3-1-1 استفاده از 4-متیلن-2-نیترو-5-اکسو-3-فنیل-هپتانوئیک اسید اتیل استر……………………………..6

1-3-1-2 تهیه از سیانو استیل ایندول……………………………………………………………………………………………..7

1-3-1-3 استفاده از آروئیل کلرید و دی آلکیل استیلن دی کربوکسیلات…………………………………………….9

1-3-1-4 استفاده از ترکیبات 3،1- دی کربونیلی و پروپارژیل الکل ها……………………………………………..10

1-3-1-5 استفاده از آلکین-4،1-دی ال ها در حضور کاتالیزگر روتنیم……………………………………………..11

1-3-1-6 با بهره گرفتن از آریلیدن مالونات ها و 4،1-بوتین دی ال ها……………………………………………………12

1-3-1-7 تهیه از کتون ها و هالو کتون ها……………………………………………………………………………………..13

1-3-1-8 با بهره گرفتن از اکسایش 4،1-دی هیدرو پیریدین ها…………………………………………………………….14

1-3-1-9 تهیه از 3-استیل-1-آریل-2-پنتن-4،1-دی اون ها………………………………………………………….14

1-3-1-10 تهیه از استر و آلکین برمید در حضور اسید لویس و یک باز……………………………………………15

عنوان                                                                                                            صفحه

1-3-1-11 تهیه از آزولن-3-اکسو پروپیو نیتریل……………………………………………………………………………15

فصل دوم: بحث و نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………..17

2-1 هدف تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………….18

2-2 تهیه ی 3-(1-متیل-1H-2-ایل)-3-اکسوپروپان نیتریل……………………………………………………………19

2-3 تهیه ی 5-(ترشری-بوتیل آمینو)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-4-(پارا-تولیل)-فوران-3-کربونیتریل (a49)…..20

مکانیسم…………………………………………………………………………………………………………………………………….27

نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………..31

پیشنهاد برای کارهای آینده…………………………………………………………………………………………………………..31

فصل سوم: کارهای تجربی…………………………………………………………………………………………………………..32

3- کارهای تجربی………………………………………………………………………………………………………………………33

3-1 تهیه ی 5-(ترشری-بوتیل آمینو)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-4-پارا تولیل-فوران -3-کربونیتریل (a49)……34

3-2 تهیه ی 5-(ترشری-بوتیل آمینو)-4-(4-متوکسی فنیل)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل) -فوران-3-کربونیتریل (b49)……………………………………………………………………………………………………………………….36

3-3 تهیه ی 5-(ترشری-بوتیل آمینو)-4-(4-کلرو فنیل)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل) -فوران-3-کربونیتریل (c49)………………………………………………………………………………………………………………………..37

3-4 تهیه ی 5-(ترشری-بوتیل آمینو)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-4-(4-متیل سولفونیل-فنیل)-فوران-3-کربونیتریل (d49)…………………………………………………………………………………………………………38

3-5 تهیه ی 4-(4-برمو فنیل)-5-(ترشری-بوتیل آمینو)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-فوران-3-کربونیتریل (e49)………………………………………………………………………………………………………………………..39

عنوان                                                                                                            صفحه

3-6 تهیه ی 5-(ترشری-بوتیل آمینو)-4-(4،2-دی کلرو فنیل)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-فوران-3-کربونیتریل (f49)…………………………………………………………………………………………………………………….40

3-7 تهیه ی 5-(ترشری-بوتیل آمینو)- 2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-4-(4-نیترو فنیل)-فوران-3-کربونیتریل (g49)……………………………………………………………………………………………………………………….41

فصل چهارم: طیف ها………………………………………………………………………………………………………………….42

طیف   FT-IR3-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-3-اکسو پروپان نیتریل(46)………………………………………43

5-(ترشری-بوتیل آمینو)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-4-پارا تولیل-فوران-3-کربونیتریل (a49)

FT-IR  ……………………………………………………………………………………………………………………………………44

1H NMR  ………………………………………………………………………………………………………………………………..45

 

13C NMR ……………………………………………………………………………………………………………………………….46

5-(ترشری-بوتیل آمینو)-4-(4-متوکسی فنیل)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل) -فوران-3-کربونیتریل (b49)

FT-IR  ……………………………………………………………………………………………………………………………………47

1H NMR  ………………………………………………………………………………………………………………………………..48

13C NMR ……………………………………………………………………………………………………………………………….49

5-(ترشری-بوتیل آمینو)-4-(4-کلرو فنیل)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل) -فوران-3-کربونیتریل (c49)

FT-IR  ……………………………………………………………………………………………………………………………………50

1H NMR  ………………………………………………………………………………………………………………………………..51

13C NMR ……………………………………………………………………………………………………………………………….52

 عنوان                                                                                                           صفحه

5-(ترشری-بوتیل آمینو)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-4-(4-متیل سولفونیل-فنیل)-فوران-3-کربونیتریل (d49)

FT-IR  ……………………………………………………………………………………………………………………………………53

1H NMR  ………………………………………………………………………………………………………………………………..54

13C NMR ……………………………………………………………………………………………………………………………….55

4-(4-برمو فنیل)-5-(ترشری-بوتیل آمینو)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-فوران-3-کربونیتریل (e49)

FT-IR  ……………………………………………………………………………………………………………………………………56

1H NMR  ………………………………………………………………………………………………………………………………..57

13C NMR ……………………………………………………………………………………………………………………………….58

5-(ترشری-بوتیل آمینو)-4-(4،2-دی کلرو فنیل)-2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل) -فوران-3-کربونیتریل (f49)

FT-IR  ……………………………………………………………………………………………………………………………………59

1H NMR  ………………………………………………………………………………………………………………………………..60

13C NMR ……………………………………………………………………………………………………………………………….61

5-(ترشری-بوتیل آمینو)- 2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-4-(4-نیترو فنیل)-فوران-3-کربونیتریل (g49)

FT-IR  ……………………………………………………………………………………………………………………………………62

1H NMR  ………………………………………………………………………………………………………………………………..63

13C NMR ……………………………………………………………………………………………………………………………….64

فهرست جداول

عنوان                                                                                                            صفحه

فصل دوم: بحث و نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………..17

جدول 2-1 بررسی اثر حلال در بازده سنتز a49 در شرایط کلاسیک…………………………………………………25

جدول 2-2 بررسی اثر دما در بازده سنتز a49 ……………………………………………………………………………….26

جدول 2-3 بررسی اثر کاتالیزگرهای مختلف در حلال EtOH در شرایط کلاسیک………………………………26

جدول 2-4 بررسی اثر مقدار کاتالیزگر DABCO  در حلال EtOH …………………………………………………27

جدول 2-5 سنتز مشتقات جدید 5-آمینو-4-آریل فوران در حضور کاتالیزگر DABCO …………………….29

فهرست اشكال

عنوان                                                                                                            صفحه

فصل اول: مقدمه و تئوری………………………………………………………………………………………………………………2

شکل 1-1 مشتقات پیرول دارای خاصیت دارویی……………………………………………………………………………..4

شکل 1-2 مشتقات فوران دارای خاصیت دارویی……………………………………………………………………………..5

شمای1-1 سنتز 4-متیلن-2-نیترو-5-اکسو-3-فنیل-هپتانوئیک اسید اتیل استر…………………………………….6

شمای 1-2 سنتز 3-بنزیل-5-اتیل-2-متیل-4-فنیل-فوران با بهره گرفتن از کتو استر………………………………….7

شمای 1-3 سنتز 3،2- دی هیدرو- بنزوفوران-2-کربوکسیلیک اسید اتیل استر……………………………………..7

شمای 1-4 سیانو استیل دار کردن ایندول…………………………………………………………………………………………8

شمای 1-5 سنتز مشتقات 4-آریل-5-ترشری-بوتیل آمینو-فوران-3-کربونیتریل با بهره گرفتن از سیانو استیل ایندول…………………………………………………………………………………………………………………………………………8

شمای 1-6 سنتز مشتقات فوران-4،3-دی کربوکسیلیک اسید دی متیل استر با بهره گرفتن از استیلن دی کربوکسیلات………………………………………………………………………………………………………………………………..9

شمای1-7 مکانیسم سنتز فوران-4،3-دی استر با بهره گرفتن ازدی الکیل استیلن دی کربوکسیلات……………..10

شمای 1-8 پروپارژیل دار کردن 3،1-دی کتون………………………………………………………………………………11

شمای 1-9 سنتز فوران با بهره گرفتن از ترکیبات3،1-دی کربونیلی…………………………………………………………11

شمای 1- 10 سنتز آلکین 4،1-دی ال ها……………………………………………………………………………………….12

شمای 1-11 سنتز 2-متیل-5-فنیل-فوران با بهره گرفتن از آلکین 4،1-دی ال………………………………………….12

شمای 1-12 سنتز 2-آریل-4-اتیل-فوران-3-کریوکسیلیک اسید ها با بهره گرفتن از آریلیدن مالونات ها…….13

شمای 1-13 سنتز فوران های چهار استخلافی با بهره گرفتن از کتون و هالوکتون ها…………………………………13

شمای 1-14 سنتز فوران-4،2-دی کربوکسیلیک اسید دی اتیل استر با بهره گرفتن از اکسایش پیریدین ها……14

شمای 1-15 سنتز دی فوران ها با بهره گرفتن از 3-استیل-1-آریل-2-پنتن-4،1-دی اون ها…………………….15

عنوان                                                                                                            صفحه

شمای1-16 سنتز فوران با بهره گرفتن از آلکین برمید وترکیبات پیریدین-2-ایل استیک استر……………………..15

شمای1-17 سنتز 2-آزولن-3-آریل-آکریلونیتریل از آزولن-3-اوکسو پروپیونیتریل……………………………16

شمای1-18 سنتز فوران های چهار استخلافی با بهره گرفتن از 2-آژولن-3-آریل-آکریلونیتریل………………….16

فصل دوم: بحث و نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………..17

شمای 2-1 سنتز مشتقات 4-آریل-5-آمینو فوران…………………………………………………………………………..18

شمای 2-2 سنتز 3-(1-متیل-1H-2-ایل)-3-اکسوپروپان نیتریل…………………………………………………….19

شمای 2-3 سنتز 5-آمینو-4-آریل فوران a49………………………………………………………………………………..21

شمای 2-4 مکانیسم سنتز 5-آمینو-4-آریل فوران های a-g49………………………………………………………..28

فصل سوم: کارهای تجربی…………………………………………………………………………………………………………..32

شکل 3-1 3-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-3-اکسو پروپان نیتریل………………………………………………….34

چکیده :

در این تحقیق روشی مستقیم و کارآمد برای تهیه مشتقات جدید 4-آریل-5-آمینو فوران از طریق واکنش تک ظرفی سه جزئی 3-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-3-اکسو پروپان نیتریل، ترشری بوتیل ایزوسیانید و آلدهید های آروماتیک، در حلال EtOH و استفاده از DABCO به عنوان کاتالیزگر در شرایط رفلاکس ارائه شده است. در این روش مشتقات جدید 4-آریل-5-(ترشری-بوتیل آمینو)–2-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-فوران-3-کربونیتریل، با بازده های 80-65% سنتز شدند.                       

Ar = 4-MeC6H4, 4-MeOC6H4, 4-ClC6H4, 4-MeSC6H4, 4-BrC6H4,  2,4-Cl2C6H3, 4-O2NC6H4

کلید واژه ها: 4-آریل-5-آمینو فوران، واکنش های چند جزئی، 3-(1-متیل-1H-پیرول-2-ایل)-3-اکسو پروپان نیتریل

فصل اول

فهرست مطالب

عنوان ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. صفحه

فصل اول / مقدمه ی کلی / پیشینه ی تحقیق و ضرورت انجام کار

• تاریخچه­ی فناوری نانو………………………………………………………………………………………………………………….. 2

  • نانو فناوری چیست؟ …………………………………………………………………………………………………………… 2
  • نانو فناوری علم خواص عجیب مواد ………………………………………………………………………………….. 3
• معرفی نانو مواد………………………………………………………………………………………………………………………………… 3
• فناوری نانودر طبیعت ………………………………………………………………………………………………………………………. 5
• خواص مواد در مقیاس نانو ……………………………………………………………………………………………………………… 7
• اثر اندازه ذرات بر خواص آن­ها………………………………………………………………………………………………………… 11
• انواع نانو ساختارها…………………………………………………………………………………………………………………………… 12
• روش­های سنتز نانو ذرات…………………………………………………………………………………………………………………. 17
• کاربرد نانو ذرات………………………………………………………………………………………………………………………………. 17

• نانو ذرات فلزی………………………………………………………………………………………………………………………………… 17

  • روش­های کلی تهیه­ نانوذرات فلزی…………………………………………………………………………………… 18
  
  
• نظریه مای Surface Plasmon Resonance(SPR)، رزونانس پلاسمون سطحی……………………… 19
• عوامل موثر بر پیک پلاسمون سطحی………………………………………………………………………………………………… 21

• خصوصیات نانو ذرات طلا و کاربرد آن…………………………………………………………………………………………….. 22

  • روش­های تهیه و سنتز نانو ذرات طلا ………………………………………………………………………………….. 23
  • تهیه بیولوژیکی نانو ذرات……………………………………………………………………………………………………. 24
  
  
• شیمی سبز 24
• ارزیابی تهیه زیستی نانو ذرات فلزی………………………………………………………………………………………………….. 25

• سنتز سبز نانو ذرات طلا……………………………………………………………………………………………………………………. 26

  • سنتز سبز نانوذرات طلا با بهره گرفتن از عصاره گیاه تنسی………………………………………………………….. 26
  • سنتز سبز نانوذرات طلا با بهره گرفتن از گلوکان قارچ خوراکی…………………………………………………… 26
  • سنتز سبز نانو ذرات طلا با بهره گرفتن از نوعی پروتئین جانوری………………………………………………… 27
  • سنتز سبز سریع نانوذرات طلا با بهره گرفتن از عصاره ی گلبرگ رز در دمای اتاق……………………… 27
  • سنتز سبز نانوذرات طلا با بهره گرفتن از عصاره ی زنجبیل……………………………………………………….. 27
  • سنتز بیولوژیکی نانوذرات طلا با بهره گرفتن از عصاره برگ زیتون……………………………………………… 27
  
  
• کاربرد نانو ذرات فلزی به عنوان حسگرهای رنگ سنجی…………………………………………………………………… 28

• کاربرد نانو ذرات طلا………………………………………………………………………………………………………………………… 28

  • تشخیص برهمکنش بین DNA و پروتئین با بهره گرفتن از نانوذرات طلا……………………………….. 28
  • حسگر فلزات سنگین با بهره گرفتن از نانوذرات طلا پوشیده با چیتوسان (chitosan)……………….. 28
  • تشخیص کالریمتری Hg2+ در محیط آبی با بهره گرفتن از نانوذرات طلا…………………………………….. 29
  • اندازه گیری کلسترول با بهره گرفتن از نانوکامپوزیت حاوی طلا…………………………………………………. 29
  • تشخیص کالریمتری Hg2+ با بهره گرفتن از عامل دی اکسی ریبونوکلئیک…………………………………. 29
  • سنسور کالریمتری یون Ag+ بوسیله ی نانوذرات طلا بر اساس DNA ……………………………….. 30
  • سنسور کالریمتری برای شناسائی سیستئین با بهره گرفتن از عملگر کربوکسی متیل سلولز روی نانوذرات طلا 30
  • حسگر نوری جهت اندازه گیری فلزات سنگین با بهره گرفتن از نانوذرات طلا…………………………….. 30
  • یک روش جدید و با حساسیت بالا برای شناسایی Cr3+ در محلولهای آبی بر اساس رنگ سنجی محلولهای نانوذرات طلا …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 31
  • حسگر نوری برپایه ی اتصال 1-آمینوپیرن (1-aminopyrene) با بهره گرفتن از نانوذرات طلا جهت اندازه گیری پیکریک اسید…………………………………………………………………………………………………………………………………. 31
  
  

• بید……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 32

  • مشخصات گیاه شناسی………………………………………………………………………………………………………… 32
  
  

• سیستئین…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 32

  • اهمیت اندازه گیری سیستئین……………………………………………………………………………………………….. 35
  • روش­های اندازه گیری سیستئین…………………………………………………………………………………………… 35
  
  
• اهداف کار حاضر……………………………………………………………………………………………………………………………… 35

• فصل دوم/بخش تجربی

  • ابزارهای به کار برده شده………………………………………………………………………………………………………………….. 37
  • مواد شیمیایی مورد استفاده………………………………………………………………………………………………………………… 38

  • 

  •  

  • مراحل تهیه سنتز نانو ذرات طلا………………………………………………………………………………………………………. 39

    • تهیه نمک هیدروژن تترا کلروآیورات…………………………………………………………………………………… 39
    • سنتز نانو ذرات طلا با بهره گرفتن از پوست درخت بید………………………………………………………………. 39
  • تفسیر طیف FT-IR عصاره پوست درخت بید……………………………………………………………………………………. 39
  
  

• فصل سوم/نتایج و بحث ها

  • سنتز نانو ذرات طلا…………………………………………………………………………………………………………………………… 42

    • مکانیسم پیشنهادی سنتز نانوذرات طلا با بهره گرفتن از پوست درخت بید…………………………………… 42
    • مکانیسم پیشنهادی اثر سیستئین بر نانو ذره طلا…………………………………………………………………….. 42
    • بهینه سازی مقدار عصاره بید مصرفی برای سنتز نانوذرات طلا……………………………………………… 43
    • بهینه سازی نمک طلا در سنتز نانو ذرات …………………………………………………………………………….. 44
    • بهینه سازی pH ………………………………………………………………………………………………………..45
    • بررسی پایداری نانوذرات طلای سنتز شده با عصاره پوست درخت بید…………………………………. 47
    • تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)…………………………………………………………………… 48

  • کاربرد نانوذرات طلای سنتز شده با عصاره پوست درخت بید  دراندازه گیری سیستئین بروش اسپکتروفتومتری    49

    • منحنی کالیبراسیون برای اندازه گیری سیستئین در pH = 5…………………………………………………. 49
    • بررسی اثر pH در اندازه گیری سیستئین………………………………………………………………………………. 50
    • بررسی اثر زمان…………………………………………………………………………………………………………51
    • بررسی اثر مزاحمت سایر اسید­های آمینه برای اندازه گیری سیستئین…………………………………….. 51
    
    
  • کاربرد نانوذرات طلای سنتز شده با عصاره پوست درخت بید  دراندازه گیری سیستئین بروش رنگ سنجی(کالریمتری)      53
  • بررسی سیستئین در نمونه حقیقی………………………………………………………………………………………………………… 54
  • نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………………………… 55
  • کارهای پیشنهادی………………………………………………………………………………………………………………………………
  
  

فهرست جداول

عنوان

• روش­های اندازه ­گیری سیستئین با بهره گرفتن از نانوذرات فلزی با روش رنگ­سنجی………………….. 34

2-1-   دستگا­های مورد استفاده……………………………………………………………………………………………. 37

2-2- مواد شیمیایی مورد استفاده…………………………………………………………………………………………. 38

3-1- ویژگیهای تجزیه ای مربوط به اندازه گیری سیستئین  بروش اسپکتروفتومتری و با نانوذرات طلای سنتز  شده از عصاره پوست درخت بید………………………………………………………………………………………………………………….. 50

فهرست شکل ها

عنوان

• درک ابعاد نانو از طریق مقایسه ابعاد بعضی اشیاء و موجودات…………………………………………….. 4
• نانو الیاف دست پای مارمولک به آن اجازه می دهد تا روی سطوح عمودی بایستد……………….. 6
• اثر ریز شدن مواد در افزایش سطح آنها……………………………………………………………………………….. 8
• تفاوت انرژی اتمهای سطح با بهره گرفتن از طیف سنجی دامنه نوسان………………………………………… 9
• تغییر ترازهای انرژی به نوار های انرژی از اتم منفرد تا حالت بالک……………………………………… 9
• ذرات کلوئیدی طلا با اندازه های متفاوت که تغییر اندازه ذرات تغییر رنگ محلول را به دنبال دارد 10
• نانو ذرات…………………………………………………………………………………………………………………………… 12
• نانو لوله ها…………………………………………………………………………………………………………………………. 13
• نقاط کوانتومی……………………………………………………………………………………………………………………. 13
• نانو پوشش ها…………………………………………………………………………………………………………………….. 13
• نانو سیم ها…………………………………………………………………………………………………………………………. 14
• نانو کپسول ها……………………………………………………………………………………………………………………. 14
• نانو کامپوزیت ها……………………………………………………………………………………………………………….. 15
• درخت سان ها……………………………………………………………………………………………………………………. 15
• فولرن ها…………………………………………………………………………………………………………………………….. 16
• نانو حفره ها……………………………………………………………………………………………………………………….. 16
• مفهوم شماتیک تهیه­ نانوذرات فلزی با دو روش فیزیکی و شیمیایی………………………………….. 19
• وابستگی پیک پلاسمون به ترکیب نانوذرات……………………………………………………………………….. 22
• ساختار مولکولی سیستئین…………………………………………………………………………………………………… 33
• تجمع نانوذرات طالی عاملدار شده با کربوکسی متیل سلولز در حضور سیستئین ………………….. 34

2-1-     طیف FT-IR عصاره پوست درخت بید………………………………………………………………….. 40

3-1-    نحوه اتصال سیستئین به نانو ذره طلا سنتز شده(الف) اتصالت بین دو نانو ذره طلا بعد از اتصال  سیستئین(ب)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 42

3-2-    طیف UV-Vis بهینه مقدار عصاره رقیق شده برای تهیه نانو ذره………………………………. 44

3-3-   طیف UV-Vis نانو ذرات طلای سنتزی با عصاره بید در حجم های مختلف از نمک طلا به غلظت 1 میلی مولار………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 44

3-4-    طیف UV-Vis نانوذرات طلای سنتز شده در pH های مختلف (غلظت ثابتی از نمک طلا(((1Mm       45

3-5-    نمودار جذب ماکزیمم بر حسب pH در 520 نانومتر، در غلظت ثابتی از نمک  طلا(1mM)     46

3-6-    نمودار (پهنای پیک در نیمه ی ارتفاع / ارتفاع پیک) بر حسب pH…………………………… 46

3-7-    پایداری نانو ذررات طلای سنتز شده بعد از شش هفته در 7-pH=5  و در غلظت ثابتی از نمک طلا (  1mM)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 47

3-8-    بررسی پایداری نانو ذره در شش هفته……………………………………………………………………… 47

3-9-    بررسی پایداری و یکنواختی نانو ذره……………………………………………………………………….. 48

3-10-  عکس TEM از نانوذرات طلای سنتز شده با پوست درخت بید  در pH=5  و در غلظت ثابتی از نمک طلا(1mM)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 48

3-11-  طیف UV-Vis نانوذرات طلای سنتز شده با عصاره پوست درخت بید بعد از افزایش غلظت های مختلف ازسیستئین………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 49

3-12-  منحنی کالیبراسیون برای اندازه گیری سیستئین با بهره گرفتن از نانو ذره طلای سنتزی به کمک عصاره  پوست درخت بید……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 49

3-13-  pH بهینه سیستئین با غلظت M0.001 در غلظت ثابت نمک (1mM)………………….. 50

3-14-  اثر زمان روی تکمیل بر هم کنش سیستئین (5-10×5) مولار و 1.5 میلی لیتر نانو ذره سنتزی با pH  5-7 به کمک عصاره پوست درخت بید………………………………………………………………………………………………………………….. 51

3-15-  طیف UV-Vis جهت بررسی اثر مزاحمت سایر اسیدهای آمینه برای اندازه گیری سیستئین در pH   بهینه در غلظت ثابت نمک طلا(1mM)……………………………………………………………………………………………………………………. 52

3-16- تصویر مربوط به تاثیر متقابل سیستئین و سایر اسیدهای آمینه با نانو ذرات طلا در شرایط مورد مطالعه       53

3-17- بررسی برهمکنش پلاسما و نانوذره سنتزی……………………………………………………………….. 54

 

چکیده

بیوسنتز نانوذرات طلا با اندازه کوچک و ثبات زیستی بسیار مهم هستند و کاربردهای مختلف زیست پزشکی دارند. در این کار، روشی آسان و ساده برای سنتز سبز نانوذرات طلا با بهره گرفتن از عصاره پوسته درخت بید گزارش شده است. پوست درخت بید شامل آسپرین می­باشد که به عنوان عامل کاهنده عمل می کند. در روش حاضربدون نیاز به افزودن هرگونه عامل پایدار کننده به عنوان مثال سورفاکتانت برای پایداری، نانو ذره طلا سنتز شده است.

بنابراین، سنتز سبز نانوذرات طلا با عصاره پوست  درخت بید، به عنوان یک جایگزین برای سنتز شیمیایی، از نقطه نظر کاربرد های بیولوژیکی و پزشکی مفید است. شرایط بهینه برای سنتز نانوذرات طلا، با بررسی pH و مقدار محلول عصاره پوست درخت بید به دست آمد. مشخصه و مورفولوژی نانوذرات طلا توسط طیف UV-VIS و تصاویر میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. برهمکنش بین سنتز نانوذرات طلا و سیستئین، به عنوان یک حسگر رنگ سنجی جدید و بالقوه برای شناسایی انتخابی سیستئین در میان سایر اسیدهای آمینه معرفی شد. حساسیت و انتخاب پذیری نانوذرات طلا نسبت به سیستئین در مقایسه با سایر اسیدهای آمینه مورد مطالعه قرار گرفتند.

فصل اول

 

مقدمه ی کلی / پیشینه ی تحقیق و ضرورت انجام کار

 

• تاریخچه­ی فناوری نانو

  • نانو فناوری چیست؟

تفاوت اصلی فناوری نانو با فناوری‌های دیگر در مقیاس مواد و ساختارهایی است که در این فناوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته تنها کوچک بودن اندازه مد نظر نیست؛ بلکه زمانی که اندازه مواد دراین مقیاس قرار می‌گیرد،

فهرست مطالب                                                                                   صفحه

فصل اول………………………………………………………………………………………………………………………………….1

1-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………….2

1-2 نانو فناوری………………………………………………………………………………………………………………………..8

1-3 نانو ذرات………………………………………………………………………………………………………………………..10

1-4 طبقه بندی نانو ذرات………………………………………………………………………………………………………..11

1-4-1 سوپر پارامغناطیس………………………………………………………………………………………………………..11

1-4-2 نانو ذرات فلزی…………………………………………………………………………………………………………..12

1-4-3 نانو مواد سه بعدی………………………………………………………………………………………………………..15

1-4-4 نانو مواد دو بعدی………………………………………………………………………………………………………..15

1-4-5 نانو مواد تک بعدی……………………………………………………………………………………………………….16

1-4-6 نانو لوله ها…………………………………………………………………………………………………………………..16

1-4-7 نانو میله های طلا ………………………………………………………………………………………………………..16

1-4-8 نانو سیم ها………………………………………………………………………………………………………………….18

1-4-9 نانو مواد صفر بعدی……………………………………………………………………………………………………..18

1-4-10 نقاط کوانتومی…………………………………………………………………………………………………………..18

1-4-11 نانو ذرات لپیدی……………………………………………………………………………………………………….19

1-4-12 نانو ذرات پلیمری……………………………………………………………………………………………………..20

1-5 نانو ذرات طلا………………………………………………………………………………………………………………..21

1-6 خواص نوری نانو ذرات طلا…………………………………………………………………………………………….23

1-7 انواع پلاسمون سطحی……………………………………………………………………………………………………..24

1-8 محاسبات کمی خواص نوری نانو ذرات طلا……………………………………………………………………….28

1-9 پارامترهای موثر در طراحی نانو ذرات مغناطیسی………………………………………………………………….32

1-9-1 موانع فیزیولوژیکی……………………………………………………………………………………………………….32

1-9-2 پارامترهای فیزیکی……………………………………………………………………………………………………….34

1-9-3  اندازه هیدرودینامیک……………………………………………………………………………………………………34

1-10 مزایایی پوشش دار کردن سطح نانو ذرات………………………………………………………………………….36

1-11 موانع در کاربردهای پزشکی…………………………………………………………………………………………….37

1-12 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………38

فصل دوم………………………………………………………………………………………………………….40

2-1 سیستامین…………………………………………………………………………………………………………………………41

2-2 فاموتیدین………………………………………………………………………………………………………………………..42

2-3 مروری بر کارهای انجام گرفته……………………………………………………………………………………………42

2-3-1 توموگرافی محاسبه شده اشعه ایکس……………………………………………………………………………….48

2-3-2 حسی زیستی……………………………………………………………………………………………………………….50

2-4 مطالعه سمیت نانو ذرات مغناطیسی…………………………………………………………………………………….52

فصل سوم………………………………………………………………………………………………………………………………55

3-1 واکنشگر ها……………………………………………………………………………………………………………………..56

3-2 تهییه محول ها………………………………………………………………………………………………………………….57

3-3 دستگاه ها………………………………………………………………………………………………………………………..57

3-4 روش تولید نانو ذره آهن…………………………………………………………………………………………………..58

3-5 روش پوشش دهی نانو ذره آهن با طلا………………………………………………………………………………..60

 

3-6 در مجاورت قرار دادن سیستامین و نانو ذره…………………………………………………………………………61

3-7 روش محاسبه غلظت تقریبی نانو ذرات طلا…………………………………………………………………………61

فصل چهارم……………………………………………………………………………………………………………………………62

4-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………….63

4-2 طیف FT-IR از نانو ذره آهن……………………………………………………………………………………………64

4-3 تائید پوشش دهی نانو ذره آهن با طلا…………………………………………………………………………………65

4-4 قرار دادن نانو ذره آهن پوشش داده شده با طلا در مجاورت سیستامین……………………………………66

4-5 تعیین زمان بهینه جذب……………………………………………………………………………………………………..66

4-5-1 تعیین زمان بهینه جذب 0.1 مولار سیستامین……………………………………………………………………66

4-5-2 تعیین زمان بهینه جذب 0.5 مولار سیستامین…………………………………………………………………..67

4-5-3 تعیین زمان بهینه جذب 0.05 مولار سیستامین………………………………………………………………….68

4-6 تعیین غلظت بهینه جذب …………………………………………………………………………………………………69

4-7 تعیین  pH بهینه جذب…………………………………………………………………………………………………….70

4-8 بررسی نتایج زمان بهینه جذب……………………………………………………………………………………………71

4-9 بررسی نتایج غلظت بهینه جذب…………………………………………………………………………………………75

4-10 بررسی نتایج pH بهینه جذب…………………………………………………………………………………………..76

فهرست شکلها                                                                                    صفحه

شکل 1-1 استفاده ار ذرات مغناطیسی………………………………………………………………………………………….4

شکل 1-2 نانو سیم ها در استیل داماسکوس……………………………………………………………………………….6

شکل 1-3 وجود رنگ قرمز و سبز در جام لیکورگوس………………………………………………………………..7

شکل 1-4 اندازه نسبی نانو ذرات در مقیاس نانو…………………………………………………………………………9

شکل 1-5 شکلهای مختلف نانو ذرات……………………………………………………………………………………….10

شکل 1-6 ساختار مواد سوپر پارامغناطیس………………………………………………………………………………….12

شکل 1-7 اثر میدان خارجی بر ذرات مغناطیسی………………………………………………………………………..13

شکل 1-8 نمونه های از نانو ذرات فلزی…………………………………………………………………………………..14

شکل 1-9 نوسان طولی و عرضی الکترونها در نانو میله های فلزی………………………………………………..17

شکل 1-10 پیک جذبی مرئی فرابنفش نانو میله های طلا با نسبت ابعادی مختلف……………………………………….17

شکل 1-11 نانو ذرات کوانتومی بر پایه ی مواد نیمه رسانا…………………………………………………………..19

شکل 1-12 نانو ذرات لپیدی…………………………………………………………………………………………………..19

شکل 1-13 نانو ذرات پلیمری………………………………………………………………………………………………..21

شکل 1-14 نانو ذرات طلا سنتز شده با سیترات……………………………………………………………………….23

شکل 1-15 شمایی از پلاسمون سطحی انتشار…………………………………………………………………………….25

شکل 1-16 طیف جذبی  نانو ذرات کروی طلا………………………………………………………………………….26

شکل 1-17 بر همکنش میدان الکتریکی اشعه الکترومغناطیس……………………………………………………..27

شکل 1-18 اثرات پراکندگی و جذب در مجموعه ای از نانو ذرات………………………………………………28

شکل 1-19 طیف خاموشی محاسبه شده بوسلیه تئوری می…………………………………………………………30

شکل 1-20 پیک های جذب برای نانو ذرات کروی طلا……………………………………………………………..31

شکل 2-1 ساختار شیمیایی اولتراویست…………………………………………………………………………………..49

شکل2-2 میزان مقاله های منتشر شده در مباحث سمیت نانو ساختارها……………………………………….54

شکل3-1 سنتز نانو ذره آهن……………………………………………………………………………………………………..59

شکل 3-2 نانو ذره آهن پوشش داده شده با طلا………………………………………………………………………….60

شکل 4-1 طیف جذبی مربوط به سیستامین 0.1 مولار………………………………………………………………….67

شکل4-2 طیف جذبی مربوط به سیستامین0.5 مولار…………………………………………………………………..68

شکل 4-3 طیف جذبی مربوط به سیستامین0.05 مولار………………………………………………………………..69

شکل 4-4 مقایسه pH های بهینه جذب…………………………………………………………………………………..71

شکل 4-5 pH بهینه……………………………………………………………………………………………………………..71

فهرست نمودارها                                                                                                صفحه

نمودار 3-1 طیف جذبی UV-Vis از نانو ذره آهن پوشش داده شده با طلا………………………………..65

نمودار 4-2 مقایسه زمان بهینه غلظت 0.1 مولار سیستامین در λmax ……………………………………………………………………….72

نمودار 4-3 مقایسه زمان بهینه غلظت 0.5 مولار سیستامین در λmax………………………………………………72

نمودار 4-4 مقایسه زمان بهینه غلظت 0.05 مولار سیستامین در λmax…………………………………………….74

نمودار 5-4 مقایسه غلظت های بهینه سیستامین در مدت 60 دقیقه در λmax……………………………………75

فهرست جداول                                                                                  صفحه

جدول 1-4 غلظت 0.1 مولار از سیستامین……………………………………………………………………………….72

جدول 2 -4 غلظت 0.5 مولار از سیستامین……………………………………………………………………………….73

جدول 3 -4 غلظت 0.05 مولار از سیستامین……………………………………………………………………………..74

جدول 4-4 مقایسه غلظتهای سیستامین ذر زمان 60 دقیقه…………………………………………………………….75

 

چکیده پایان نامه (شامل خلاصه ، اهداف، روش های اجرا و نتایج به دست آمده) :

روش جداسازی مغناطیسی ذرات را می توان به عنوان عاملی برای انتقال دارو بکار برد . یکی از محاسن نانو ذرات طلا به عنوان حامل دارو در مقایسه با سایر نانو ساختارها قابلیت اتصال مستقیم این لیگاند به نانو ذرات  و زیست سازگاری آن برای کاربرد در علوم زیستی است و انتقال دقیق دارو سبب اجتناب از تزریق غلظتهای بالا به بیمار و متعاقبا کاهش احتمال وقوع اثرات جانبی دارو خواهد شد. در این روش دارو می تواند با اتصال به سطح نانو ذره و با کمک میدان مغناطیسی به بافت بیمار هدایت شود.از آنجایی که نانو ذرات طلا می توانند به سادگی از 1 تا 200 نانومتر سنتز گردند، بسیار مورد توجه در مورد انتقال دارو می باشند. سیستامین به دلیل داشتن گروه های گوگردی و برقراری پیوند کوالانسی با طلا به عنوان عامل اتصال دهند به نانو ذرات آهن پوشش داده شده با طلا مورد استفاده قرار گرفت.

روش سنتز به کار گرفته شده در این پژوهش روشی ساده جهت تهیه و عامل دار نمودن نانو ذرات مغناطیسی آهن پوشش داده شده با طلا برای کاربردهای زیستی و پزشکی است.  در این تحقیق نانو ذرات اسید آهن با روش رسوب دهی همزمان نمک های آهن2و3 در محیط قلیایی ساخته شده است، نانو ذره آهن با نمک طلا پوشش دهی شده و  تغییر رنگ محیط به قرمز تیره دلیل تشکیل نانو ذرات طلا بر روی نانو ذرات اکسید آهن است.برای تایید پوشش دهی فوق با بهره گرفتن از دستگاه طیف سنجیUV، پیکی در ناحیه 530 دیده شد که تائیدی بر وجود نانو ذرات طلا بود، نانو ذره آهن پوشش داده شده با طلا را در مجاورت با سیستامین قرار داده تا به یکدیگر توسط پیوند کوالانسی، گونژوگه شوند. میزان سرعت تجمع نانو ذرات طلا تابع عوامل مختلفی از جمله دما، غلظت نانو ذرات، فدرت یونی و PH محیط می باشد.در این پژوهش انجام گرفته غلظت، زمان و PH بهینه گردید.

فهرست

عنوان                                                                                                                 صفحه

چکیده …………………………………………………………………………………………………1

مقدمه ………………………………………………………………………………………………….2

فصل اول مروری بر منابع

• نانو مواد …………………………………………………………………………………………….5
• انواع نانو مواد. …………………………………………………………………………….6

1-2-1 نانو ذرات  …………………………………………………………………………………………………………….6

1-2-2- مواد نانو متخلخل …………………………………………………………………………………………………6

1-2-2-1-دسته بندی مواد نانو متخلخل بر اساس اندازه حفره …………………………………………………..7

1-2-2-2-نوع تخلخل ……………………………………………………………………………………………………..8

1-2-3- نانو بلورها …………………………………………………………………………………………………………..9

1-2-4- نانو حفره ها ………………………………………………………………………………………………………..9

1-3- روش های تولید نانو ذرات ………………………………………………………..10

1-3-1- سل ژل……………………………………………………………………………………………………………..10

1-3-2- فرایندهای شیمیایی مرطوب………………………………………………………………………………….11

1-3-3- فرایند هیدرو ترمال …………………………………………………………………………………………… 12

1-3-4- سنتز به روش محلول شفاف …………………………………………………………………………………13

1-3-5-سنتز به روش بازدارنده ی رشد………………………………………………………………………………14

1-3-6-سنتز به روش فضای محبوس ………………………………………………………………………………..14

1-3-7-سنتز به روش میکرو امولسیون……………………………………………………………………………….15

1-4 زئولیت ……………………………………………………………………………………16

1-4-1-زئولیت طبیعی…………………………………………………………………………………………………….17

1-4-2- زئولیت مصنوعی ……………………………………………………………………………………………….17

1-4-3- ساختار زئولیت ………………………………………………………………………………………………….18

1-5- زئولیت ZSM-5……………………………………………………………………….19

1-5-1- عوامل موثر بر تبلور زئولیت ZSM-5……………………………………………………………………..21

1-5-1-1-نسبت سیلیس به الومینیوم در ژل…………………………………………………………………………22

1-5-1-2- نسبت تمپلت به سیلیس در ژل…………………………………………………………………………..23

1-5-1-3-نسبت آب به سیلیس در ژل……………………………………………………………………………….24

1-5-1-4-نسبت فلز به سیلیس در ژل…………………………………………………………………………………24

1-5-1-5- نسبت هیدروکسی به سیلیس در ژل…………………………………………………………………….25

1-5-1-6 منبع سیلیس …………………………………………………………………………………………………….25

1-5-2- تاثیر پارامترهای مختلف بر مورفولوژی زئولیت………………………………………………………….26

1-5-3-سنتز ZSM-5  در حضور آمین ………………………………………………………………………………26

1-5-4- سنتز زئولیت ZSM-5 در حضور الکل …………………………………………………………………..27

1-6-طیف بینی جذب مادون قرمز ………………………………………………………28

1-6-1- ناحیه مادون قرمز ……………………………………………………………………………………………….29

1-6-2- طیف بینی مادون قرمز تبدیل فوریه…………………………………………………………………………31

1-6-3- نمونه گذاری در طیف سنجی مادون قرمز……………………………………………………………….32

1-7- طیف سنجی انعکاسی  پخشی………………………………………………………33

1-8- طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته NMR………………………………...34

1-8-1- طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای تبدیل فوریه تپشی ……………………………………….37

1-8-2- قاعده شکاف اسپین- اسپین…………………………………………………………………………………..37

1-8-2-1- هسته کربن -13 ……………………………………………………………………………………………38

1-8-2-2- تغییرات مکانی کربن -13……………………………………………………………………………….38

1-9 شیمی سنجی …………………………………………………………………………..39

1-9-1- طراحی ازمایش…………………………………………………………………………………………………40

1-9-1-1- تعریف فرایند ……………………………………………………………………………………………….40

1-9-1-2- غربال کردن………………………………………………………………………………………………….40

1-9-1-3- انواعی از روش های طراحی فاکتورها ………………………………………………………………41

1-9-1-4- بهینه سازی……………………………………………………………………………………………………41

1-9-1-5- کاهش زمان بری…………………………………………………………………………………………… 41

1-9-1-6- مدل سازی کمی …………………………………………………………………………………………….42

1-9-1-7-روش سطح پاسخ…………………………………………………………………………………………….42

1-9-2- پردازش های چند متغیره……………………………………………………………………………………….43

1-9-2-1- آنالیز فاکتوری………………………………………………………………………………………………. 44

1-9-2-2- آنالیز فاکتوری تکاملی (EFA) ………………………………………………………………………….44

1-9-2-3- روش های انالیز نرم………………………………………………………………………………………….45

1-9-2-4- تکنیک منحنی چند متغیره –حداقل مربعات متناوب MCR-ALS…………………………….45

1-9-2-5- الگوریتم اجرای تکنیک MCR-ALS…………………………………………………………………47

فصل دوم : بخش تجربی

2-1 مواد مورد استفاده ……………………………………………………………………………..49

2-1-1- مواد مورد استفاده برای سنتز سورفکتنت متقارن و نامتقارن………………………………………….49

2-1-2- مواد مورد استفاده برای سنتز نانو شیت زئولیت ZSM-5…………………………………………….49

2-1-3- مواد مورد استفاده برای اصلاح نانو شیت زئولیت با نافلزی نظیر فسفر …………………………..50

2-3-نرم افزارها ………………………………………………………………………………………………………………………..51

2-4- سنتز سورفکتنت نامتقارن……………………………………………………………………52

2-5- سنتز سورفکتنت متقارن……………………………………………………………………………….53

2–6 سنتز نانو شیت ZSM-5………………………………………………………………………54

2-7- اصلاح نانوشیت ZSM-5 با فسفر ………………………………………………………….58

2-8- روش های خصوصیت سنجی نانو شیت های سنتز شده …………………………..61

2-8-1-تجزیه و تحلیل به وسیله پراش پرتو -X…………………………………………………………………..61

2-8 -2-میکروسکوپ الکترونی روبشی ……………………………………………………………………………62

2-8-3- میکروسکوپ الکترونی عبوری…………………………………………………………………………….63

2-8-4- انالیز ساختارتخلخل ها و اندازه گیری مساحت سطح از طریق جذب گاز N2 ……………….64

2-8-5-خصوصیت سنجی با طیف سنجی مادون قرمز ………………………………………………………….64

 

فصل سوم : نتایج و بحث

3-1- نتایج CNMR13 سورفکتنت های سنتز شده ……………………………………..65

3-2- نتایج انالیز XRD وSEM برای نانو شیت سنتز شده با سورفکتنت متقارن و نامتقارن……………….69

3-3- نتایج خصوصیت سنجی نانو شیت زئولیت با میکروسکوپ الکترونی روبشی ………………………71

3-4 نتایج خصوصیت سنجی نانو شیت زئولیت با میکروسکوپ الکترونی عبوری …………………………76

3-5 نتایج خصوصیت سنجی با پراش پرتو -X…………………………………………………………………..77

3-6- نتایج طراحی آزمایش ………………………………………………………………………………………….82

3-6-1- آنالیز واریانس ……………………………………………………………………………………………………………82

3-6-2- نمودار پارتو ………………………………………………………………………………………………………………83

3-6-3- تاثیر فاکتورهای اصلی …………………………………………………………………………………………………84

3-6-4- ضریب رگرسیون بر اورد شده  ……………………………………………………………………………………..85

3-6-5- پاسخ بهینه ………………………………………………………………………………………………………………….87

3-7- نتایج انالیز نانو شیت سنتز شده با شرایط بهینه ……………………………………………………92

3-8- نتایج جذب فسفر ………………………………………………………………………………………..95

3-9- استفاده از طیف سنجی IR و روش تفکیک منحنی چند متغیره با کمترین مربعات تناوبی برای تحلیل روند سنتز نانو شیت زئولت ZSM-5…….96

3-10-نتیجه گیری ……………………………………………………………………………………………..100

3-11-پیشنهادها …………………………………………………………………………………………………101

فهرست منابع و ماخذ…………………………………………………………………………………………………………………103

فهرست جدوال ها

عنوان                                                                                                                       صفحه

جدول 1-1: مثال های نانو مواد و اندازه ی آن ها …………………………………………………………….5

جدول 2-1: مقدار بیشینه و کمینه فاکتورهایدر طراحی آزمایش…………………………………………56

جدول 2-2: نتایج طراحی آزمایش ………………………………………………………………………………57

جدول 3-1: نتایج ضخامت لایه های بدست امده به روش نرم افزاری …………………………………76

جدول 3-2:آنالیز واریانس برای پاسخ……………………………………………………………………………83

جدول 3-3 : ضریب رگرسیون براورد شده برای پاسخ ……………………………………………………..86

جدول 3-4: شرایط بهینه محاسبه شده توسط نرم افزار………………………………………………………..91

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                      صفحه

1-1: انواع سیلیکا بر اساس اندازه …………………………………………………………………………………….8

1-2: دسته بندی آیوپاک بر اساس اندازه حفره ………………………………………………………………….8

1-3: نوع تخلخل ها براساس شکل و موقعیت ……………………………………………………………………9

1-4:نانو حفره های تولید شده در الومینا …………………………………………………………………………..10

1-5: محصولات قابل تولید با فرایند سل ژل……………………………………………………………………..11

1-6: شمایی از سنتز هیدروترمال ……………………………………………………………………………………13

1-7: سنتز زئولیت ZSM-5 به روش فضای محبوس ………………………………………………………….15

1-8: شمایی از روند سنتز نانو ذرات با بهره گرفتن از روش میکرو امولسیون ………………………………..16

1-9: برخی از زئولیت های رایج ……………………………………………………………………………………18

1-10: ساختار کانالی زئولیت ZSM-5……………………………………………………………………………20

1-11: مکانیسم هسته زایی زئولیت ZSM-5 ……………………………………………………………………21

1-12: طرز قرار گرفتن سورفکتنت در کانال های زئولیت ………………………………………………….23

1-13:مکانیسم عمومی سنتز زئولیت ………………………………………………………………………………28

1-14: شمایی از یک طیف مادون قرمز ………………………………………………………………………….30

1-15: تصویر طیف سنجی تبدیل فوریه …………………………………………………………………………31

1-16: شمایی از بازتابش ها در مادون قرمز …………………………………………………………………….33

1-17: مکانیسم ایجاد بازتابش انعکاسی – پخشی ……………………………………………………………..34

1-18: حالت های اسپین انرژی……………………………………………………………………………………..35

1-19:شمایی از یک میدان مغناطیسی ثانویه در اتم …………………………………………………………..36

1-20: نمونه ای از شکاف اسپین –اسپین ………………………………………………………………………..37

1-21: تغییرات مکان شیمیایی کربن ………………………………………………………………………………38

2-1: مکانیسم سنتز سورفکتنت نامتقارن ……………………………………………………………………….. 53

2-2:مکانیسم سنتز سورفکتنت متقارن ……………………………………………………………………………54

2-3: نحوه ی تبادل سورفکتنت با سطح زئولیت ……………………………………………………………….60

2-4: نمونه ای از طیف XRD برای نانو شیت زئولیت ZSM-5…………………………………………….62

2-5 : برهمکنش پرتوی الکترونی و نمونه………………………………………………………………………..63

3-1: ساختار دابکو ……………………………………………………………………………………………………..65

3-2: ساختار C6-D …………………………………………………………………………………………………….66

3-3: ساختار سورفکتنت نامتقارن ………………………………………………………………………………….66

3-4: طیف  CNMRبرای سورفکتنت نامتقارن …………………………………………………………………67

3-5: ساختار سورفکتنت متقارن ……………………………………………………………………………………68

3-6: طیف  CNMRبرای سورفکتنت متقارن …………………………………………………………………..69

3-7: الگوی پراش X برای نانو شیت زئولیت با بهره گرفتن از سورفکتنت نامتقارن ……………………….69

3-8: تصویر SEM برای سورفکتنت نامتقارن ………………………………………………………………….70

3-9: الگوی پراش X برای نانو شیت زئولیت با بهره گرفتن از سورفکتنت متقارن………………………….70

3-10: تصویر SEM برای سورفکتنت متقارن…………………………………………………………………..71

3-11: تصویر SEM برای Run1…………………………………………………………………………………..72

3-12: تصویر  SEMبرای Run2…………………………………………………………………………………..72

3-13: تصویر  SEMبرای Run3…………………………………………………………………………………..73

3-14: تصویر SEM برای Run5…………………………………………………………………………………..73

3-15: تصویر  SEMبرای Run6…………………………………………………………………………………..74

3-16: تصویر  SEMبرای Run7…………………………………………………………………………………..74

3-17: تصویر  SEMبرای Run9…………………………………………………………………………………..75

3-18: تصویر  SEMبرای Run14………………………………………………………………………………..75

3-19: تصویر MET برای Run1…………………………………………………………………………………76

3-20:الگوی پراش پرتو  Xاستاندارد……………………………………………………………………………….77

3-21:الگوی  XRDبرای Run1…………………………………………………………………………………….78

3-22:الگوی  XRDبرای Run2…………………………………………………………………………………….78

3-23:الگوی  XRDبرای Run3…………………………………………………………………………………….79

3-24:الگوی XRD برای Run5…………………………………………………………………………………….79

3-25:الگوی  XRDبرای Run6…………………………………………………………………………………….80

3-26:الگوی XRD برای Run7…………………………………………………………………………………….80

3-27:الگوی  XRDبرای Run9……………………………………………………………………………………81

3-28:الگوی  XRDبرای Run14………………………………………………………………………………….81

3-29:تصویر  SEMبرای نانو شیت سنتز شده با شرایط اصلاح شده ………………………………………92

3-30: تصویرTEM برای نانو شیت زئولیت سنتز شده با شرایط اصلاح شده…………………………..93

3-31:نمودار جذب فسفر …………………………………………………………………………………… ……..96

3-32: شمای از مکانیسم زئولیت ZSM-5………………………………………………………. …………..97

3-33: طیف   IRنانو شیت زئولیت ZSM-5……………………………………………………………………98

3-34: پروفایل طیفی و غلظتی به دست آمده از روش MCR-ALS…………………………………99

 

نمودار ها

عنوان                                                                                                                                 صفحه

نمودار 1-1: تاثیر الومینیوم موجود در ژل سنتزی بر کریستال شدن ZSM-5 …………………………..22

نمودار 3-1 : نمودار پارتو ……………………………………………………………………………………………. 84

نمودار 3-2:نمودار فاکتور های اصلی برای پاسخ …………………………………………………………………………85

نمودار3-3: نمودار باقی مانده برای پاسخ ………………………………………………………………………….87

نمودار 3-4: نمودار سطح مربوط به متغیر های template/SiO2 و SiO2/Al2O3………………..88

نمودار 3-5: نمودار سطح مربوط به متغیر های template/SiO2 و H2O/SiO2…………………..88

نمودار 3-6: نمودار سطح مربوط به متغیر های template/SiO2 و زمان (aging time)………..89

نمودار 3-7: نمودار سطح مربوط به متغیر های SiO2/Al2O3و H2O/SiO2………………………….89

نمودار 3-8: نمودار سطح مربوط به متغیر های SiO2/Al2O3و زمان واکنش…………………… …..90

نمودار 3-9: نمودار سطح مربوط به متغیر های H2O/SiO2 و زمان واکنش……………….. ………..90

نمودار3-10: نمودار BET ……………………………………………………………………………………………94

نمودار3-11: نمودار جذب N2 که از انالیز  BETبدست امده …………………………………….. ……….94

نمودار3-12: نمودار  BJHاز انالیز  BETبدست امده ………………………………………………………….95

چکیده:

امروزه کاتالیزورهای مدرن در صنعت پتروشیمی برای واکنش های مختلف استفاده می شود. زئولیت ها در شکل  پیشرفته تر ” نانو زئولیت ” بدلیل داشتن مساحت سطح بالا از اهمیت بسزایی در این خصوص برخوردارند. هدف از این پژوهش ارائه ی یک روش “طیف سنجی –شیمی سنجی و ارائه یک روش بهینه برای تهیه نانوشیت زئولیت ” است .یکی از سازنده های حائز اهمیت برای سنتز نانوشیت زئولیت ZSM-5[1] با مورفولوژی صفحه ای ، سورفکتنت کاتیونی است. برای همین منظور ابتدا سورفکتنت های متقارن و نامتقارن بر پایه DABCO2 سنتز و خصوصیت سنجی شدند. در ادامه کار از سورفکتنت های سنتز شده نانو شیت زئولیت ZSM-5 به روش هیدروترمال با ضخامت لایه های بین 5/5-34/10نانومتر سنتز شدند و نمونه ها بوسیله ی میکروسکوپ الکترونی روبشی، تفرق پرتوی ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز مساحت سطح خصوصیت سنجی شدند برای اصلاح شرایط واکنش از روش طراحی آزمایش به روش طرح فاکتوریل جزیی استفاده شد طبق این روش کمترین ضخامت لایه برای نانوشیت زئولیت موقعی بدست می آید که فاکتورهای template/SiO2 در بالاترین سطح ،SiO2/Al2O3  در پایین ترین سطح ،H2O /SiO2 در بالاترین سطح خود قرار داشته باشند. در نهایت نانوشیت سنتز شده به منظور افزایش خاصیت کاتالیزوری با فسفر اصلاح شد، سپس جهت خصوصیت سنجی نانو شیت زئولیت از روش طیف سنجی انعکاسی –پخشی استفاده شد وداده های طیفی به وسیله ی روش MCR_ALS پردازش شدند نتایج نشان می دهد که استفاده از سورفکتنت کاتیونی بر پایه DBCO در شرایط هیدروترمال یک روش موفق برای سنتز نانوشیت ZSM-5 است و همچنین ترکیب دو تکنیک طیف سنجی مادون قرمز و شیمی سنجی به خوبی می تواند جهت شناسایی زئولیت ها استفاده شود.

کلمات کلیدی : سورفکتنت کاتیونی ، نانوشیت زئولیت ZSM-5 ، شیمی سنجی، طیف بینی مادون قرمز، طیف سنجی CNMR 13

 

فصل اول

 

مروری بر منابع

1-1-نانو مواد

هنگامی كه گروهی از اتم ها تجمع كرده و چند خوشه نانو متری را تشكیل دهند‍، زمینه تشكیل ذرات نانو فراهم شده و از هم پیوستن چند خوشه نانو متری ذرات نانو تشكیل می گردند. مقیاس نانو به هر ماده ای با اندازه مشخص گفته شده، كه در علم نانو و فناوری نانو استفاده می شود. چشم غیر مسلح قادر به دیدن اجسام نانو متری نمی باشد؛ بنابراین  به فناوری خاصی برای مشاهده این اجسام نیاز است. پیشوند نانو در اصل كلمه ای یونانی است. معادل لاتین این كلمه دوارف است كه به معنی كوتوله و كوتاه قد است. قطر تار موی انسان تقریبا  75000نانو متر است، اگر 10 اتم هیدروژن به دنبال هم قرار گیرند،برابر یک نانو متر می شود.در طول سال های 1996تا 1998موسسه بین المللی تحقیقات فناوری2 حمایت از مطالعات و تحقیقات گسترده ای را در باره نانو ذرات و مواد نانو ساختار و نانو دستگاه ها به عهده گرفت. نتایج این تحقیقات و مطالعات نشان داد  كه پیشرفت در سه زمینه علمی و تكنولوژی، نانو را به زمینه تحقیقاتی منسجمی تبدیل كرده است این سه زمینه عبارتند از:

1- روش های سنتز جدید و پیشرفته كه امكان كنترل اندازه و دستكاری واحدهای ساختاری نانومتری را ایجاد می كند.

2- ابزار شناسایی جدید و پیشرفته كه امكان مطالعه در مقیاس نانو را ایجاد می كند.

3- بررسی و درك ارتباط بین نانو ساختارها و خواص آن ها و چگونگی مدیریت برآن.

جدول 1-1 مثال های نانو مواد و اندازه آن ها

نانو مواد                                                        اندازه

نانو بلورها و كلاسترها(نقاط كوانتومی)      قطرnm  10-1                       فلزات، نیمه هادی ها، مواد مغناطیسی

 

نانو ذرات دیگر                                       قطر nm 100-1                                      اكسیدهای سرامیكی

نانو سیم ها                                             قطر nm   10-5/0                                     اكسیدها،سولفیدها،نیتریدها

نانو لوله ها                                             قطرnm  100-1                                كربن،كالكوژنیدهای لایه ای