Skip to main content
SUPERVISOR
سعید اصلان زاده (استاد مشاور) حسین توکل (استاد راهنما)
 
STUDENT
Dana Shahabi
دانا شهابی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391

TITLE

The Synthesis of Heterocyclic Compounds using Coated Nano Magnetite and Choline chloride/tin(II) Chloride Deep Eutectic Solvent and Theoretical Study of Drug Adsorption, Sensor and Catalytic Capability of Doped Carbon Nano Structures
In this thesis, the synthesis of heterocyclic compounds were performed using cheap and biodegradable deep eutectic solvents (DESs). One-pot multi-component reactions, due to the one-pot formation of C-C and C-X bonds, simple and mild reaction conditions, energy saving and environmental compatibility have been the subject of interest in carbon-carbon and carbon-heteroatom bond formation. Therefore, in the first part of this study, the use of catalytic application of choline chloride/tin chloride deep eutectic solvent has been studied in the synthesis of quinoline derivatives. In this section, different (16) quinoline derivatives were synthesized simply at 60?C in 2-3 hours with 54-97% yields with using choline chloride/tin chloride. After purification, the structure of compounds was identified and confirmed. Moreover the recover ability of the employed catalysts in these syntheses was investigated. Then, in order to develop one-pot multi-component reactions in a green media, the coated iron-based magnetic nanocatalyst was used in the synthesis of xanthene and 2-amino-4H-pyran derivatives. Various (19) xanthene derivatives were synthesized at 90?C in 30 minutes with 56-96% yields with using choline chloride/tin chloride or Fe 3 O 4 /?-Carrageenan/Zn(II). In addition, various (11) 2-amino-4H-pyran derivatives were synthesized at 25?C in 10 minutes with 46-95% yields using Fe 3 O 4 /EDTA nano magnetic catalyst. Verification of the structures of all products in the experimental section was conducted using mp, FT-IR, 1 H-NMR and 13 C-NMR spectra and compare them with reports. In the first part of theoretical studies, adsorption of rare gases into and on the surface of sulfur doped carbon nanotube was studied using DFT, QTAIM and NBO calculations. The structures were optimized in the gas phase and solvents (benzene, cyclohexane and acetone) using PCM method and SCRF keyword. Calculations were performed using CAM-B3LYP method and 6-31G, 6-31G(d) and 6-311+G(d) basis sets for structures. The calculated adsorption energy values showed that He and then Ar are the best rare gases for adsorption by sulfur doped carbon nanotubes. In the second part, the adsorption of Fluoxetine into and on the surface of simple and sulfur doped carbon nanotubes was studied using theoretical calculations. Therefore, the structures were optimized in the gas phase and solvents (water and dimethyl sulfoxide) using DFT method. All optimizations were performed using B3LYP method with the 3-21G and 6-31G basis sets and the energy calculations were done using ?B97XD method and 6-31G basis set. Then, to study of the larger and more reliable models of nanotubes and study of their double (DW) and triple (TW) walled models, the molecular docking calculations were used. As a result, the most negative adsorption energies for Fluoxetine was found when it adsorbed into DW and TW carbon nanotubes with (8,8) chirality. In the final section, the potentials of aluminum doped graphene as a catalyst for conversion of methanol to gasoline process was studies. In this part, the optimizations of all structures were performed using M062X/6-31G and the frequency calculations were done using M062X/6-311G(d) level of theory. The geometry optimization of the transition states was performed using Schlegel’s synchronous transit-guided quasi-Newton (QST3) method. The structures of transition states were confirmed by observing one negative frequency. In addition, the reaction path was confirmed using intrinsic reaction coordinate (IRC) calculations. As a result, it was concluded that due to the exothermic natures of all steps for conversion of methanol to gasoline process, aluminum doped graphene could be used as a catalyst of this reaction.
در این رساله، سنتز ترکیبات هتروسیکل به کمک محلول های اتکتیک ارزان قیمت و زیست تخریب پذیر انجام پذیرفت. واکنش ‌های چند جزئی به دلیل تشکیل پیوندهای کربن-کربن، کربن- هترواتم در یک ظرف، شرایط ساده و ملایم، صرفه جویی انرژی و سازگاری با محیط زیست بسیار مورد توجه بوده اند. بنابراین، در قسمت اول این مطالعه کاربرد کاتالیستی محلول اتکتیک کولین کلراید- قلع کلراید در سنتز مشتقات کینولین مورد مطالعه قرار گرفت. در این بخش16 مشتق مختلف کینولین به کمک کاتالیست کولین کلراید- قلع کلراید در مدت زمان 3-2 ساعت و با بازده 54% الی 97% در دمای °C60 سنتز شد و پس از خالص سازی، ساختار آن ها مورد شناسایی و تائید قرار گرفت. علاوه بر این، قابلیت بازیابی کاتالیست مورد استفاده در این سنتزها بررسی شد. سپس به منظور توسعه واکنش‌ های چند جزئی تک مرحله‌ای در محیط ‌های سبز، از نانوکاتالیست مغناطیسی پوشش ‌دار بر پایه آهن در سنتز مشتقات زانتن و2- آمینو- H 4- پیران استفاده شد. 19 مشتق مختلف زانتن در حضور مخلوطی از نانوکاتالیست مغناطیسی Fe 3 O 4 /?-Carrageenan/Zn(II) و محلول اتکتیک کولین کلراید- قلع کلراید در مدت زمان30 دقیقه و با بازده 56% الی 96% در دمای °C90 سنتز شد. همچنین 11 مشتق مختلف2-آمینو- H 4- پیران با استفاده از نانوکاتالیست مغناطیسی Fe 3 O 4 /EDTA در مدت زمان 10 دقیقه و با بازده 46% الی 95% در دمای °C25 سنتز شد. تائید ساختار تمام ترکیبات سنتز شده در بخش تجربی توسط نقطه ذوب و طیف های FT-IR، 1 H-NMR و 13 C-NMR و همچنین مقایسه آن ها با مواد گزارش شده قبلی انجام گرفت. در قسمت اول بخش نظری این رساله، جذب گاز‌های نادر در داخل و خارج از نانولوله‌های کربنی دوپ شده با اتم گوگرد با استفاده از محاسبات نظریه تابع چگالی (DFT)، نظریه کوانتوم اتمی در مولکول (QTAIM) و آنالیز اوربیتال پیوند طبیعی (NBO) بررسی شد. بهینه ‌سازی ساختارها در دوفاز گاز و حلال (حلال های بنزن، سیکلوهگزان و استون) با استفاده از مدل SCRF به شیوه PCM صورت پذیرفت. با انجام این محاسبات، انرژی جذب، ویژگی های مولکول و داده های واکنش پذیری به دست آمد. محاسبات با استفاده از روش CAM-B3LYP و با مجموعه پایه ‌های 6-31G، 6-31G(d) و 6-311+G(d) انجام شد. مقادیر انرژی های جذب نشان داد که گاز هلیم و سپس گازآرگون بهترین جذب را بر روی نانولوله ‌های کربنی دوپ شده با اتم گوگرد دارند. در قسمت دوم، جذب فلوکستین در داخل و خارج از نانولوله‌ های کربنی ساده و دوپ شده با اتم گوگرد با استفاده از محاسبات نظری مطالعه شد. بدین منظور ساختارها در فاز گاز و حلال (حلال های آب و دی متیل سولفوکسید) با استفاده ازروش DFT بهینه سازی شدند. محاسبات بهینه سازی با استفاده از روش B3LYP و با مجموعه پایه‌ های 3-21G و 6-31G و محاسبه انرژی با استفاده از روش ?B97XD و مجموعه پایه 6-31G انجام شد. سپس برای مطالعه مدل های بزرگ تر و واقعی تر نانولوله ها و همچنین بررسی مدل های دو دیواره (DW) و سه دیواره (TW) آن ها، محاسبات داکینگ مولکولی مورد استفاده قرار گرفت. در نتیجه مشخص شد که بیشترین مقدار انرژی آزاد شده جذب فلوکستین، برای نانولوله‌ های کربنی DW و TW با کایرالیته‌ (8،8) وجود دارد. در قسمت آخر، کارایی گرافن دوپ شده با اتم آلومینیوم به عنوان کاتالیست فرآیند تبدیل متانول به بنزین با استفاده از روش DFT مورد مطالعه قرار گرفت. در این قسمت، بهینه سازی ساختارها با روش و مجموعه پایه M062X/6-31G و فرکانس آن ها با روش و مجموعه پایه M062X/6-311G (d) محاسبه شد. سپس ساختار حالت گذار برای هر مرحله به دست آمد و با روش کواسی- نیوتن (QST3) بهینه شدند. ساختار حالات گذار به وسیله مشاهده یک فرکانس منفی مورد تائید قرار گرفتند. علاوه بر آن، از طریق محاسبات (IRC) مسیر واکنش جهت رسیدن از ماده اولیه به محصول از طریق حالت گذار آن مشخص و تائید شد. در نتیجه، مشخص شد که با توجه به گرمازا بودن تمام مراحل فرآیند تبدیل متانول به بنزین، گرافن دوپ شده با اتم آلومینیوم به عنوان کاتالیست این واکنش می تواند به کار برده شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی