پایان نامه:بهره گیری از کاتالیزگرهای جدید در سنتز یک مرحله ای نووناگل

فهرست مطالب

1 شیمی سبز 1

1.1 اصول شیمی سبز 3

1.1.1 پیشگیری 3

1.1.2 صرفه جویی اتمی 4

1.1.3 کاهش استفاده از مواد شیمیایی خطرناک 5

1.1.4 طراحی برای مواد شیمیایی ایمن تر 5

1.1.5 حلال ها و مواد کمکی ایمن تر 5

1.1.6 طراحی برای بهره وری انرژی 6

1.1.7 استفاده از ذخایر تجدید پذیر 6

1.1.8 کاهش مشتقات 7

1.1.9 کاتالیزگر 7

1.1.10 طراحی برای تخریب پذیری 9

1.1.11 آنالیز لحظه به لحظه برای پیشگیری از آلودگی 9

1.1.12 شیمی ایمنتر برای پیشگیری از حادثه 9

1.2 کوششها و دستاوردهای شیمی سبز 10

1.2.1 سوختهای جایگزین 10

1.2.2 پلاستیک های سبز و تجزیه پذیر 11

1.2.3 بازطراحی واکنشهای شیمیایی 13

1.2.4 چندسازههای زیستی 13

2 واکنش نووناگل 15

2.1 شرایط انجام واکنش 18

2.2 کاربردهای واکنش نووناگل 18

2.3 سنتز ترکیبهای ناجور حلقه 18

3 کاتالیزگر 26

3.1 انواع کاتالیزگرها 27

3.1.1 کاتالیزگر همگن 27

3.1.2 کاتالیزگر ناهمگن 28

3.1.3 کاتالیزگرهای زیستی 28

3.2 کاتالیزگرهای استفاده شده برای واکنش نووناگل 28

3.2.1 آمینها و نمکهای آمونیوم 28

3.2.2 اسیدهای لوئیس 29

3.2.2.1 تیتانیوم تتراکلراید 29

3.2.2.2 کادمیوم یدید 29

3.2.2.3 روی کلرید 30

3.2.3 جامدهای معدنی و سطوح جامد 30

3.2.4 نمک فلزات قلیایی 30

3.2.5 کاتالیزگرهای فسفات 31

3.2.5.1 فسفات طبیعی بهینه شده 31

3.2.5.2 استفاده از کمپلکسهای فسفات به همراه بستر جامد 31

3.2.5.4 دیآمونیوم هیدروژن فسفات 33

3.2.6 مایعات یونی 35

3.3 انجام واکنش نووناگل با بهره گرفتن از تابش ریزموج 36

4 آمینواسید 37

4.1 اهمیت و کاربرد پزشکی آمینواسیدها: 40

4.2 طبقه بندی آمینواسیدها 41

4.2.1 آمینواسیدهای استاندارد 42

4.2.2 آمینواسیدهای کمیاب پروتئینی 42

4.2.3 آمینو اسیدهای غیر پروتئینی 43

4.3 طبقه بندی آمینواسیدها بر حسب نقش غذایی 43

4.3.1 آمینو اسیدهای ضروری 43

4.3.2 آمینواسیدهای غیر ضروری 43

4.4 طبقه بندی آمینواسیدها بر حسب ساختار شیمیایی 44

5 بخش تجربی 48

5.1 مشخصات دستگاه‌ها 49

5.2 مواد شیمیایی 49

5.3 بهینه سازی دمای انجام واکنش 50

5.4 بهینه سازی میزان کاتالیزگر 50

5.5 اثر حلال 51

5.6 روش کلی سنتز مشتق‌های غیراشباع 52

5.7 اندازه‌گیری نقطه ذوب با بهره گرفتن از لوله مویین 53

5.8 سنتز مشتقات 54

5.8.1 سنتز مشتقethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate 54

5.8.1.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته 54

5.8.1.2 نتایج آزمون FT-IR 56

5.8.2 سنتز مشتقethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate 57

5.8.2.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیسی هسته 57

5.8.2.2 نتایج آزمون FT-IR 61

5.8.3 سنتز مشتقethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate 62

5.8.3.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیسی هسته 62

5.8.3.2 بررسی نتایج آزمون FT-IR 66

5.8.4 سنتز مشتق ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate 67

5.8.4.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیسی هسته 67

5.8.4.2 نتایج آزمون FT-IR 71

5.8.5 سنتز مشتق ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate 72

5.8.5.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته 72

5.8.5.2 بررسی نتایج آزمون FT-IR 76

5.8.6 سنتز مشتق ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate 77

5.8.6.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته 77

5.8.6.2 بررسی نتایج آزمون FT-IR 81

5.8.7 سنتز مشتق (4-fluorobenzylidene)malononitrile 82

5.8.7.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته 82

5.8.7.2 نتایج آزمون FT-IR 85

5.8.8 سنتز مشتق (4-chlorobenzylidene)malononitrile 86

5.8.8.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته 86

5.8.8.2 نتایج آزمون FT-IR 89

5.8.9 سنتز مشتق (4-bromobenzylidene)malononitrile 90

5.8.9.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته 90

5.8.9.2 نتایج آزمون FT-IR 93

5.8.10 سنتز مشتق (4-methoxybenzylidene)malononitrile 94

5.8.10.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته 94

5.8.10.2 نتایج آزمون FT-IR 97

5.8.11 سنتز مشتق ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate 98

5.8.11.1 نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته 98

5.8.11.2 نتایج آزمون FT-IR 102

6 مراجع 104

فهرست شکلها

شکل ‏2‑1: واکنش تراکمی نووناگل.. 16

شکل ‏2‑2: تشکیل محصول دوتایی در واکنش نووناگل.. 16

شکل ‏2‑3: ترکیبهای متیلن فعال مورد استفاده در واکنش نووناگل.. 17

شکل ‏2‑4: واکنش آلدهیدها و کتونها با مشتقات استونیتریل برای تهیه آلکنها 17

شکل ‏2‑5: سنتز اسکلت پیرول از طریق اتیل استواستات و دیاستیل اُکسیم ایمینواستون دیکربوکسیلات… 19

شکل ‏2‑6: سنتز کومارینها از طریق واکنش نووناگل.. 19

شکل ‏2‑7: استفاده از واکنش نووناگل در سنتزهای با دیآستروگزینی بالا. 20

شکل ‏2‑8: سنتز بسپارهای نوری.. 21

شکل ‏2‑9: نمونه کاربرد واکنش نووناگل.. 22

شکل ‏2‑10: واکنش نووناگل و سپس واکنش همزمان دیلز – آلدر و جفت شدن سوزوکی.. 23

شکل ‏2‑11: سنتز مشتقات بیس پیرانو – 1،4 – بنزو کینونها 23

شکل ‏2‑12سنتز مشتقات 2-آمینو تیوفن از طریق واکنش نووناگل.. 24

شکل ‏2‑13: چند حلقهای تیوپیرانوکومارینها از واکنش نووناگل.. 25

شکل ‏2‑14: واکنش بیس پیریدیل و تتراپیریدیل در واکنش با ترفتالدهید یا ایزوترفتالدهید با ترکیبهای فعال شده. 25

شکل ‏3‑1: استفاده از تیتانیوم تتراکلراید به عنوان کاتالیزگر در واکنش نووناگل.. 29

شکل ‏3‑2: استفاده از کادمیوم یدید به عنوان کاتالیزگر در واکنش نووناگل.. 29

شکل ‏3‑3: استفاده از روی کلرید به عنوان کاتالیزگر در واکنش نووناگل.. 30

شکل ‏3‑4: ساختار کاتالیزگر دیآمونیوم هیدروژن فسفات… 34

شکل ‏4‑1: ساختار شیمیایی یک نوع آمینواسید. 38

شکل ‏4‑2: ساختار شیمیایی آمینواسید سِرین.. 47

شکل ‏5‑1: واکنش نووناگل انجام گرفته در این پژوهش با بهره گرفتن از کاتالیزگر L-Serine. 52

شکل ‏5‑2: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 54

شکل ‏5‑3: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 54

شکل ‏5‑4: طیف HNMR محصول ethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 55

شکل ‏5‑5: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 56

شکل ‏5‑6: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 57

شکل ‏5‑7: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 57

شکل ‏5‑8: طیف HNMR محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 58

شکل ‏5‑9: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 59

شکل ‏5‑10: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 59

شکل ‏5‑11:طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 60

شکل ‏5‑12: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 61

شکل ‏5‑13: ساختار مولکولی ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 62

شکل ‏5‑14: ساختار مولکولی ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 62

شکل ‏5‑15: طیف HNMR محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 63

شکل ‏5‑16: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 64

شکل ‏5‑17: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 64

شکل ‏5‑18: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 65

شکل ‏5‑19: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 66

شکل ‏5‑20: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 67

شکل ‏5‑21: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 67

شکل ‏5‑22: طیف HNMR محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 68

شکل ‏5‑23: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 69

شکل ‏5‑24: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 69

شکل ‏5‑25: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 70

شکل ‏5‑26: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 71

شکل ‏5‑27: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 72

شکل ‏5‑28: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 72

شکل ‏5‑29: طیف NMR محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 73

شکل ‏5‑30: طیف NMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 74

شکل ‏5‑31: طیف NMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 74

شکل ‏5‑32: طیف NMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 75

شکل ‏5‑33: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 76

شکل ‏5‑34: ساختار مولکولی ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 77

شکل ‏5‑35: ساختار مولکولی ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 77

شکل ‏5‑36: طیف HNMR محصول ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 78

شکل ‏5‑37: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 79

شکل ‏5‑38: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 79

شکل ‏5‑39: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 80

شکل ‏5‑40: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 81

شکل ‏5‑41: ساختار مولکولی (4-fluorobenzylidene)malononitrile. 82

شکل ‏5‑42: ساختار مولکولی (4-fluorobenzylidene)malononitrile. 82

شکل ‏5‑43: طیف HNMR محصول (4-fluorobenzylidene)malononitrile. 83

شکل ‏5‑44: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-fluorobenzylidene)malononitrile. 84

شکل ‏5‑45: طیف FT-IR محصول (4-fluorobenzylidene)malononitrile. 85

شکل ‏5‑46: ساختار مولکولی (4-chlorobenzylidene)malononitrile. 86

شکل ‏5‑47: ساختار مولکولی (4-chlorobenzylidene)malononitrile. 86

شکل ‏5‑48: طیف HNMR محصول (4-chlorobenzylidene)malononitrile. 87

شکل ‏5‑49: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-chlorobenzylidene)malononitrile. 88

شکل ‏5‑50: طیف FT-IR محصول (4-chlorobenzylidene)malononitrile. 89

شکل ‏5‑51: ساختار مولکولی (4-bromobenzylidene)malononitrile. 90

شکل ‏5‑52: ساختار مولکولی (4-bromobenzylidene)malononitrile. 90

شکل ‏5‑53: طیف HNMR محصول (4-bromobenzylidene)malononitrile. 91

شکل ‏5‑54: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-bromobenzylidene)malononitrile. 92

شکل ‏5‑55: طیف FT-IR محصول (4-bromobenzylidene)malononitrile. 93

شکل ‏5‑56: ساختار مولکولی (4-methoxybenzylidene)malononitrile. 94

شکل ‏5‑57: ساختار مولکولی (4-methoxybenzylidene)malononitrile. 94

شکل ‏5‑58: طیف HNMR محصول (4-methoxybenzylidene)malononitrile. 95

شکل ‏5‑59: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-methoxybenzylidene)malononitrile. 96

شکل ‏5‑60: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-methoxybenzylidene)malononitrile. 96

شکل ‏5‑61: طیف FT-IR محصول (4-methoxybenzylidene)malononitrile. 97

شکل ‏5‑62: ساختار مولکولی ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 98

شکل ‏5‑63: ساختار مولکولی ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 98

شکل ‏5‑64: طیف HNMR محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 99

شکل ‏5‑65: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 100

شکل ‏5‑66: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate 101

شکل ‏5‑67: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 101

شکل ‏5‑68: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate. 102

شکل 5-69: شکل کلی واکنش انجام شده در این پژوهش …………………………………………………………..102

فهرست جدولها

جدول ‏4‑1: ساختار شیمیایی تعدادی آمینواسید چپگردان. 39

جدول ‏5‑1: نتایج بهینه سازی دما 50

جدول ‏5‑2: نتایج مربوط به بهینه سازی مقدار کاتالیزگر. 51

جدول ‏5‑3: نتایج مربوط به اثر حلال. 51

جدول 5‑4: نتایج به دست آمده طی مجموعه واکنشهای انجام گرفته……..102

چکیده

تشکیل پیوند کربن-کربن در شیمی آلی از اهمیت بسیاری برخوردار است. یکی از واکنشهایی که منجر به تشکیل این پیوند میگردد، واکنش تراکمی نووناگل میباشد. محصولات این واکنش دارای کاربردهای گستردهای از جمله در صنایع دارویی، رنگ، پلیمر و . . . میباشند.

در این پژوهش سعی شده است تا شرایط انجام واکنش نووناگل به نحوی بهینه شود که هرچه بیشتر با ملاحظات زیست محیطی و اصول شیمی سبز مطابقت داشته باشد. پس از بهینه سازی دما و میزان کاتالیزگر و بررسی اثر حلال، مشخص شد که بهترین شرایط انجام واکنش در دمای °C90، درشرایط بدون حلال و در حضور آمینو اسید ِ اِلسِرین به عنوان کاتالیزگر حاصل می شود. در نهایت برای اثبات تشکیل محصولات از مشتقات مختلف، از آزمونهای HNMR، FT-IR و تعیین نقطه ذوب استفاده شد.

شیمی سبز

مقدمه

توسعه به معنی برنامه ریزی جهت رسیدن جامعه از وضع فعلی به وضع مطلوب تر است و توسعه پایدار[1]، بدین مفهوم است که به گونه ای برنامه ریزی گردد، تا نسل های آینده در بر آوردن نیازهای خویش دچار مشکل نشده، سرمایه های ملی دچار افت بها نشوند و به محیط زیست نیز آسیبی نرسد.

موضوعات: بدون موضوع لینک ثابت

فرم در حال بارگذاری ...

فید نظر برای این مطلب