منابع مقاله c (3179)

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 میشود. در نهایت برای اثبات تشکیل محصولات از مشتقات مختلف، از آزمونهای HNMR، FT-IR و تعیین نقطه ذوب استفاده شد.
فهرست مطالب
1شیمی سبز1
1.1اصول شیمی سبز3
1.1.1پیشگیری3
1.1.2صرفه جویی اتمی4
1.1.3کاهش استفاده از مواد شیمیایی خطرناک5
1.1.4طراحی برای مواد شیمیایی ایمن تر5
1.1.5حلال ها و مواد کمکی ایمن تر5
1.1.6طراحی برای بهره وری انرژی6
1.1.7استفاده از ذخایر تجدید پذیر6
1.1.8کاهش مشتقات7
1.1.9کاتالیزگر7
1.1.10طراحی برای تخریب پذیری9
1.1.11آنالیز لحظه به لحظه برای پیشگیری از آلودگی9
1.1.12شیمی ایمنتر برای پیشگیری از حادثه9
1.2کوششها و دستاوردهای شیمی سبز10
1.2.1سوختهای جایگزین10
1.2.2پلاستیک های سبز و تجزیه پذیر11
1.2.3بازطراحی واکنشهای شیمیایی13
1.2.4چندسازههای زیستی13
2واکنش نووناگل15
2.1شرایط انجام واکنش18
2.2کاربردهای واکنش نووناگل18
2.3سنتز ترکیبهای ناجور حلقه18
3کاتالیزگر26
3.1انواع کاتالیزگرها27
3.1.1کاتالیزگر همگن27
3.1.2کاتالیزگر ناهمگن28
3.1.3کاتالیزگرهای زیستی28
3.2کاتالیزگرهای استفاده شده برای واکنش نووناگل28
3.2.1آمینها و نمکهای آمونیوم28
3.2.2اسیدهای لوئیس29
3.2.2.1تیتانیوم تتراکلراید29
3.2.2.2کادمیوم یدید29
3.2.2.3روی کلرید30
3.2.3جامدهای معدنی و سطوح جامد30
3.2.4نمک فلزات قلیایی30
3.2.5کاتالیزگرهای فسفات31
3.2.5.1فسفات طبیعی بهینه شده31
3.2.5.2استفاده از کمپلکسهای فسفات به همراه بستر جامد31
3.2.5.3کاتالیزگرAlPO4-Al2O333
3.2.5.4دیآمونیوم هیدروژن فسفات33
3.2.6مایعات یونی35
3.3انجام واکنش نووناگل با استفاده از تابش ریزموج36
4آمینواسید37
4.1اهمیت و کاربرد پزشکی آمینواسیدها:40
4.2طبقهبندی آمینواسیدها41
4.2.1آمینواسیدهای استاندارد42
4.2.2آمینواسیدهای کمیاب پروتئینی42
4.2.3آمینو اسیدهای غیر پروتئینی43
4.3طبقه بندی آمینواسیدها بر حسب نقش غذایی43

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

4.3.1آمینو اسیدهای ضروری43
4.3.2آمینواسیدهای غیر ضروری43
4.4طبقه بندی آمینواسیدها بر حسب ساختار شیمیایی44
5بخش تجربی48
5.1مشخصات دستگاه‌ها49
5.2مواد شیمیایی49
5.3بهینه سازی دمای انجام واکنش50
5.4بهینه سازی میزان کاتالیزگر50
5.5اثر حلال51
5.6روش کلی سنتز مشتق‌های غیراشباع52
5.7اندازه‌گیری نقطه ذوب با استفاده از لوله مویین53
5.8سنتز مشتقات54
5.8.1سنتز مشتقethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate54
5.8.1.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته54
5.8.1.2نتایج آزمون FT-IR56
5.8.2سنتز مشتقethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate57
5.8.2.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیسی هسته57
5.8.2.2نتایج آزمون FT-IR61
5.8.3سنتز مشتقethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate62
5.8.3.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیسی هسته62
5.8.3.2بررسی نتایج آزمون FT-IR66
5.8.4سنتز مشتق ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate67
5.8.4.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیسی هسته67
5.8.4.2نتایج آزمون FT-IR71
5.8.5سنتز مشتق ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate72
5.8.5.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته72
5.8.5.2بررسی نتایج آزمون FT-IR76
5.8.6سنتز مشتق ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate77
5.8.6.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته77
5.8.6.2بررسی نتایج آزمون FT-IR81
5.8.7سنتز مشتق (4-fluorobenzylidene)malononitrile82
5.8.7.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته82
5.8.7.2نتایج آزمون FT-IR85
5.8.8سنتز مشتق (4-chlorobenzylidene)malononitrile86
5.8.8.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته86
5.8.8.2نتایج آزمون FT-IR89
5.8.9سنتز مشتق (4-bromobenzylidene)malononitrile90
5.8.9.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته90
5.8.9.2نتایج آزمون FT-IR93
5.8.10سنتز مشتق (4-methoxybenzylidene)malononitrile94
5.8.10.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته94
5.8.10.2نتایج آزمون FT-IR97
5.8.11سنتز مشتق ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate98
5.8.11.1نتایج آزمون رزونانس مغناطیس هسته98
5.8.11.2نتایج آزمون FT-IR102
6مراجع104
فهرست شکلها
شکل ‏21: واکنش تراکمی نووناگل16
شکل ‏22: تشکیل محصول دوتایی در واکنش نووناگل16
شکل ‏23: ترکیبهای متیلن فعال مورد استفاده در واکنش نووناگل17
شکل ‏24: واکنش آلدهیدها و کتونها با مشتقات استونیتریل برای تهیهی آلکنها17
شکل ‏25: سنتز اسکلت پیرول از طریق اتیل استواستات و دیاستیل اُکسیم ایمینواستون دیکربوکسیلات19
شکل ‏26: سنتز کومارینها از طریق واکنش نووناگل19
شکل ‏27: استفاده از واکنش نووناگل در سنتزهای با دیآستروگزینی بالا20
شکل ‏28: سنتز بسپارهای نوری21
شکل ‏29: نمونه کاربرد واکنش نووناگل22
شکل ‏210: واکنش نووناگل و سپس واکنش همزمان دیلز – آلدر و جفت شدن سوزوکی23
شکل ‏211: سنتز مشتقات بیس پیرانو – 1،4 – بنزو کینونها23
شکل ‏212سنتز مشتقات 2-آمینو تیوفن از طریق واکنش نووناگل24
شکل ‏213: چند حلقهای تیوپیرانوکومارینها از واکنش نووناگل25
شکل ‏214: واکنش بیس پیریدیل و تتراپیریدیل در واکنش با ترفتالدهید یا ایزوترفتالدهید با ترکیبهای فعال شده.25
شکل ‏31: استفاده از تیتانیوم تتراکلراید به عنوان کاتالیزگر در واکنش نووناگل29
شکل ‏32: استفاده از کادمیوم یدید به عنوان کاتالیزگر در واکنش نووناگل29
شکل ‏33: استفاده از روی کلرید به عنوان کاتالیزگر در واکنش نووناگل30
شکل ‏34: ساختار کاتالیزگر دیآمونیوم هیدروژن فسفات34
شکل ‏41: ساختار شیمیایی یک نوع آمینواسید38
شکل ‏42: ساختار شیمیایی آمینواسید سِرین47
شکل ‏51: واکنش نووناگل انجام گرفته در این پژوهش با استفاده از کاتالیزگر L-Serine52
شکل ‏52: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate54
شکل ‏53: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate54
شکل ‏54: طیف HNMR محصول ethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate55
شکل ‏55: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-chlorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate56
شکل ‏56: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate57
شکل ‏57: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate57
شکل ‏58: طیف HNMR محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate58
شکل ‏59: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate59
شکل ‏510: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate59
شکل ‏511:طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate60
شکل ‏512: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate61
شکل ‏513: ساختار مولکولی ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate62
شکل ‏514: ساختار مولکولی ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate62
شکل ‏515: طیف HNMR محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate63
شکل ‏516: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate64
شکل ‏517: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate64
شکل ‏518: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate65
شکل ‏519: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(2-methoxy phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate66
شکل ‏520: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate67
شکل ‏521: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate67
شکل ‏522: طیف HNMR محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate68
شکل ‏523: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate69
شکل ‏524: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate69
شکل ‏525: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate70
شکل ‏526: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-fluorophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate71
شکل ‏527: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate72
شکل ‏528: ساختار مولکولی ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate72
شکل ‏529: طیف NMR محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate73
شکل ‏530: طیف NMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate74
شکل ‏531: طیف NMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate74
شکل ‏532: طیف NMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate75
شکل ‏533: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate76
شکل ‏534: ساختار مولکولی ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate77
شکل ‏535: ساختار مولکولی ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate77
شکل ‏536: طیف HNMR محصول ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate78
شکل ‏537: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate79
شکل ‏538: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate79
شکل ‏539: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(2-bromophenyl)-2-cyanoprop-2-enoate80
شکل ‏540: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4-hydroxyphenyl)-2-cyanoprop-2-enoate81
شکل ‏541: ساختار مولکولی (4-fluorobenzylidene)malononitrile82
شکل ‏542: ساختار مولکولی (4-fluorobenzylidene)malononitrile82
شکل ‏543: طیف HNMR محصول (4-fluorobenzylidene)malononitrile83
شکل ‏544: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-fluorobenzylidene)malononitrile84
شکل ‏545: طیف FT-IR محصول (4-fluorobenzylidene)malononitrile85
شکل ‏546: ساختار مولکولی (4-chlorobenzylidene)malononitrile86
شکل ‏547: ساختار مولکولی (4-chlorobenzylidene)malononitrile86
شکل ‏548: طیف HNMR محصول (4-chlorobenzylidene)malononitrile87
شکل ‏549: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-chlorobenzylidene)malononitrile88
شکل ‏550: طیف FT-IR محصول (4-chlorobenzylidene)malononitrile89
شکل ‏551: ساختار مولکولی (4-bromobenzylidene)malononitrile90
شکل ‏552: ساختار مولکولی (4-bromobenzylidene)malononitrile90
شکل ‏553: طیف HNMR محصول (4-bromobenzylidene)malononitrile91
شکل ‏554: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-bromobenzylidene)malononitrile92
شکل ‏555: طیف FT-IR محصول (4-bromobenzylidene)malononitrile93
شکل ‏556: ساختار مولکولی (4-methoxybenzylidene)malononitrile94
شکل ‏557: ساختار مولکولی (4-methoxybenzylidene)malononitrile94
شکل ‏558: طیف HNMR محصول (4-methoxybenzylidene)malononitrile95
شکل ‏559: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-methoxybenzylidene)malononitrile96
شکل ‏560: طیف HNMR گسترش یافته محصول (4-methoxybenzylidene)malononitrile96
شکل ‏561: طیف FT-IR محصول (4-methoxybenzylidene)malononitrile97
شکل ‏562: ساختار مولکولی ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate98
شکل ‏563: ساختار مولکولی ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate98
شکل ‏564: طیف HNMR محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate99
شکل ‏565: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate100
شکل ‏566: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate 101
شکل ‏567: طیف HNMR گسترش یافته محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate101
شکل ‏568: طیف FT-IR محصول ethyl 3-(4- N,N-dimethylamino phenyl)-2-cyanoprop-2-enoate102
شکل 5-69: شکل کلی واکنش انجام شده در این پژوهش …………………………………………………………..102
فهرست جدولها
جدول ‏41: ساختار شیمیایی تعدادی آمینواسید چپگردان39
جدول ‏51: نتایج بهینه سازی دما50
جدول ‏52: نتایج مربوط به بهینه سازی مقدار کاتالیزگر51
جدول ‏53: نتایج مربوط به اثر حلال51
جدول 54: نتایج به دست آمده طی مجموعه واکنشهای انجام گرفته………………………………………..102
شیمی سبز
مقدمه
توسعه به معنی برنامه ریزی جهت رسیدن جامعه از وضع فعلی به وضع مطلوب تر است و توسعه پایدار1، 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.
شیمی سبز در راستای رسیدن به توسعه پایداردر سطح جوامع بشری می باشد.
شیمی سبز شیمیدان ها را در راستای گسترش فرآیندها و محصولات بدون آلودگی و خطر هدایت می نماید. سنتز یک محصول شیمیائی، نیازمند روش ایمن و استراتژی مناسب از نظر هزینه های تولید، مصرف و سلامت است.
آلودگی زیست محیطی و سهم واکنش های شیمیائی و شیمیدان ها در این معضل موجب شده است که دانشمندان به دنبال طراحی روشهایی باشند که تا حد امکان فاقد آلودگی باشند. شیمی سبز به طبقه بندی و تعریف اصولی می پردازد که در جهت نیل به این هدف والا باشد.
شیمی سبز اصطلاحی است که برای اولین بار توسط پائول آناستاس، پیشنهاد شد. تعریف مختصر شیمی سبز چنین است: ابتکار، طراحی و کاربرد محصولات و فرآیندهای شیمیایی برای کاهش یا حذف استفاده و تولید مواد خطرناک. [1]
شیمی سبز یک فلسفه شیمیایی است که طراحی محصولات و فرآیندهایی که استفاده یا تولید مواد خطرناک را کاهش یا حذف کنند، را تشویق می کند. و در صدد است تا از آلودگی منابع جلوگیری کند یا آنها را کاهش دهد.
اصول شیمی سبز
آناستاس و وارنر، یکسری اصول را تنظیم کردند که به اصول دوازده گانه شیمی سبز معروف است و هدف شیمی سبز را به وضوح نشان می دهند.[2] این اصول عبارتند از:
اصل 1: پیشگیری
اصل 2: صرفه جویی اتمی
اصل 3: کاهش استفاده از مواد شیمیایی خطرناک
اصل 4: طراحی برای مواد شیمیایی ایمن تر
اصل 5: حلال ها و مواد کمکی ایمن تر
اصل 6: طراحی برای بهره وری انرژی
اصل 7: استفاده از ذخایر تجدید پذیر
اصل 8: کاهش مشتقات
اصل9: کاتالیزگرها
اصل 10: طراحی برای تخریب پذیری

اصل 11: آنالیز لحظه به لحظه برای پیشگیری از آلودگی
اصل 12: شیمی ایمن تر برای پیش گیری از حادثه
در ادامه به توضیح در مورد هریک از این اصول می پردازیم
پیشگیری
واکنش های شیمیایی باید به گونه ای طراحی شوند تا حد امکان از تولید مواد زاید جلوگیری شود. رفع آلودگی محیط زیست بسیار سخت تر و پر هزینه تر از پیشگیری آن می باشد
تبعات ناشی از آلودگی آب اقیانوسها و سوراخ شدن لایه ازون به همه جهانیان خواهد رسید، به همین دلیل دانشمندان هر عرصه ای از علم همیشه پیشتازان حل مسائل می باشند، و از نظر علمی همیشه پیشگیری راحتر و کم هزینه تر از درمان است.
اگر بتوان برای انجام یک واکنش روش سالم، کم خطر، بی خطر و یا واکنشگر با سمیت کمتر استفاده کرد اخلاق علمی حکم می کند که یک محقق حتما این کار را انجام دهد.
به عنوان مثال اگر برای انجام واکنش فاکتورهای خاصی وجود نداشته باشد، استفاده از مواد کم خطر، ارزان، در دسترس همیشه ترجیح دارد. ترتیب زیر به عنوان نمونه مشخص میکند که استفاده از واکنشگرهایی که فلز کمتر در ساختار خود دارند و مواد جانبی غیر سمی کمتر تولید می کنند، بهتر است:
H2O2 > KMnO4> OsO4
صرفه جویی اتمی
روش های سنتزی باید به گونه ای طراحی گردند که اتم های موجود در مواد اولیه استفاده شده در واکنش، در محصول نهائی بیشترین مشارکت را داشته باشند. بنابراین اگر در یک مکانیسم سنتزی، راندمان واکنش 100% باشد ولی محصول جانبی نیز در خلال واکنش تولید شود، و تعدادی از اتم های واکنشگرها در محصول بکار گرفته نشوند چنین واکنشی مطلوب نخواهد بود بلکه حالتی که تمام اتم های اولیه در محصول نهایی حضور داشته باشند، مطلوب تر خواهد بود.
صرفه جویی اتمی برای هر واکنش از فرمول زیر بدست می آید:
TOF=(محصولات مولکولی جرم)/(واکنشگرها مولکولی جرم مجموع)×100
نکته:
واکنشهای پریسیکلیک ماکزیمم صرفه جوئی اتمی را دارند زیرا هیچ اتمی به محیط زیست وارد نمی کنند، این دسته از واکنش ها با صرفه جوئی اتمی 100 درصد انجام می گردند.
نوآرایی کلایزن و واکنش دیلز – آلدر به عنوان نمونه ای از واکنش های با صرفه جوئی اتمی 100 درصد در زیر آورده شده است.
کاهش استفاده از مواد شیمیایی خطرناک
روش های سنتزی باید طوری طراحی شوند، که مواد استفاده و تولید شده دارای سمیت کمتر برای سلامتی انسان و محیط زیست داشته و یا هیچ گونه سمیتی نداشته باشند
این اصل، استفاده از معرف ها، واسطه ها، و تولید محصولات جانبی با سمیت کمتر را ترویج می کند.
استفاده از ذخایر با سمیت کمتر، نیازمند توسعه مواد خام تجدیدپذیر است
طراحی برای مواد شیمیایی ایمن تر
محصولات شیمیایی باید طوری طراحی شوند که ضمن عملکرد بهتر و موثرتر، سمیت کمتری داشته باشند، بنابراین صنایع شیمیایی هنگامی که در مورد توسعه و عرضه یک محصول تصمیم گیری می نمایند، باید ویژگی های زیست محیطی (کاهش سمیت، سرطانزائی و …) را در حد استاندارد و همانند ویژگیهای متداول (فشار بخار، رنگ، پایداری و ..) بررسی کنند، به گونه ای که حمل و نقل آن کم خطر و بی خطر باشد، توزین آن راحت بوده و خاصیت انفجاری نداشته باشد.
حلال ها و مواد کمکی ایمن تر
باید از مواد کمکی نظیر حلال ها تا آنجا که امکان دارد، کمتر استفاده شود و در مواردی که اجتناب ناپذیر است از حلالهای ایمنتر نظیر آب، الکل ها، کربن دی اکسید فوق بحرانی یا محلولهای سورفاکتانت زیست تخریب پذیر استفاده شود. این حلال های نسبت به حلالهای کلر دار ارجحیت دارند. در سنتز مواد آلی روشیابی2 از جایگاه ویژه ای برخوردار است زیرا دانشمندان این عرصه از پژوهش در شیمی با ابداع و بکارگیری شرایط جدید، کم هزینه و ایمن تر محصولات مورد نیاز شناخته شده را مجددا باز تولید میکنند، تا در صورت امکان به روش های قدیمی رجوع نشود. بنابراین دانشمندان و پژوهشگران روشیاب3همیشه در پی کشف روش های جدید ایمنتر، کم هزینه تر و راحت تر می باشد.
طراحی برای بهره وری انرژی
منشاء و میزان انرژی مورد نیاز فرآیندهای شیمیائی باید اثرات زیست محیطی و اقتصادی استاندارد و قابل قبولی داشته باشد. تا آنجا که امکان دارد، فرآیندهای سنتزی در فشار و دمای محیط انجام شوند. به ویژه در صنایع پتروشیمی و تولید مواد شیمیایی، وقتی دما برای انجام یک فرآیند شیمیایی افزایش می یابد، به تبع آن هزینه سیستم های خنک کننده نیز افزایش می یابد. ضمن اینکه برای بالا بردن دما و حرارت نیاز به منبع انرژی و سوخت بیشتر می باشد، که آن هم هزینه بر است.
لذا طراحی واکنش هایی با انرژی فعال سازی کمتر ضرورت می یابد. راهکار رسیدن به این هدف مهم با ابداع روش های جدید محقق می شود و استفاده از کاتالیزگرها نیز منجر به کاهش انرژی می شود.
استفاده از ذخایر تجدید پذیر
از مواد خامی استفاده شود که – هر زمان که از نظر تکنیکی و اقتصادی عملی باشد – تجدید پذیر باشند.
در زمینه انرژی باید از منابع فسیلی کمتر استفاده گردد و به جای آن از پیل های سوختی، انرژی بادی، خورشیدی و … استفاده گردد. و برای مواد اولیه نیز باید بیوگازها جایگزین سوختهای فسیلی و گاز طبیعی گردد.
طبیعی است که باید هزینه، زمان، سرعت و دسترسی به منابع جدید انرژی تجدیدپذیر نیز مد نظر باشد. بنابراین در مبحث انرژی نیز مقرون به صرفه بودن از نظر اقتصادی اهمیت دارد.
کاهش مشتقات
در یک فرآیند سنتزی تا حد امکان از مشتق سازی های غیر ضروری، محافظت زدائی و … باید اجتناب شود، زیرا این مراحل نیازمند مواد اضافی، استفاده از حلال و انرژی بیشتر هستند.
واکنش های دومینو4و یک ظرفی5از اهمیت ویژه ای برخوردارند زیرا بدون جداسازی و خالص سازی هر مرحله از یک واکنش چند مرحله ای، همه مراحل واکنش در یک ظرف انجام می پذیرد.
کاتالیزگر
استفاده از کاتالیزگر های همگن و ناهمگن به عنوان یکی از اصول اساسی شیمی سبز می باشد.چون کاتالیزگرها می توانند دسترسی به تعدادی از اهداف شیمی سبز شامل کاهش استفاده از مواد، افزایش صرفه جویی اتمی و کاهش مصرف انرژی را ممکن سازند
کاتالیزگرهای ناهمگن به عنوان یک بستر عمل کرده و جداسازی آنها از محصول واکنش ساده است. به عنوان مثال در واکنش های شیمیایی که با اسید کاتالیزمیشود معمولا اسید سولفوریک کاربردهای زیادی دارد – در سالهای اخیر رزین اسیدی سلیکاسولفوریک اسید ، سیلیکا کلرید همچون نافیون-H و رزین داوکس به عنوان کاتالیزگر ناهمگن مورد توجه و بطور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند و در موارد زیادی قابل بازیابی بوده و در چندین مرحله استفاده شده اند. اخیرا از نمک های هیدروژن سولفاتها M(HSO4)nنیز به عنوان کاتالیزگرهای ناهمگن استفاده فراوانی شده است
در مطالعات مربوط به کاتالیزگرها و آنزیمها دو کمیت مهم با نامهای عدد تبدیل6و فرکانس تبدیل7مطرح میشود، که در بعضی منابع به صورت Kcat. نیز نمایش داده شدهاند.
در شیمی سبز سه پارامتر مهم جهت ارزش گذاری بر روی کاتالیزگرها از نظر تجاری و سبز بودن وجود دارد که عبارتند از:
گزینش پذیری
TOF
TON
از روی TON و TOF کاتالیزورها می توان به میزان کارائی آن ها پی برد
مفهوم این دو در سه سیستم مختلف کاتالیزی یعنی سیستم همگن یا همگن سیستم ناهمگن یا ناهمگن و سیستم بیوکاتالیستی یاکاتالیزی زیستی تا حدودی متفاوت می باشد
در سیستم های کاتالیزی همگن، TON عبارت است از تعداد مول ها یا مولکول های A که به ازای یک مول یا مولکول کاتالیزگر به مول ها یا مولکول های B تبدیل می شود، که با در نظر گرفتن تعداد دوره ها و چرخه هایی که یک کاتالیزگر می تواند قبل از غیرفعال شدن مورد استفاده قرار گیرد مطرح می شود.
در حالی که TOF به تعداد مول ها یا مولکول های A که یک مول یا مولکول کاتالیزگر می تواند در یک ثانیه، دقیقه یا ساعت به مولها یا مولکولهای B تبدیل کند اطلاق می شود.
بنابراین:
در سیستم کاتالیزی ناهمگن، TON, TOF به ازای هر موضع فعال یا هر گرم کاتالیزگر بیان می شود و به این خاطر است که به طور دقیق معلوم نیست چه تعداد مولکول کاتالیزگر بر روی سطح وجود دارد.
در سیستم کاتالیزی ناهمگن، TON, TOF به ازای هر موضع فعال یا هر گرم کاتالیزگر بیان می شود و به این خاطر است که به طور دقیق معلوم نیست چه تعداد مولکول کاتالیزگر بر روی سطح وجود دارد.
هر چه مقدار کاتالیزگر کمتر و بازده بیشتر باشد مقدار عددی TON وTOFبیشتر خواهد بود و هر چه این مقدار بیشتر باشد به این معناست که کاتالیزگر مورد نظر دارای کارایی بیشتری است.
طراحی برای تخریب پذیری
محصولات شیمیایی باید طوری طراحی شوند که در پایان عمل، به مواد بی ضرر و ناپایدار در محیط زیست تبدیل شوند.
به عنوان مثال شوینده های تخریب پذیر امروزه مورد توجه بوده و ظروف یکبار مصرف سلولزی جایگزین مناسب پلی استایرن شده است. مطمئنا در آینده یکی از نشانه های استاندارد سازی محصولات شیمیائی تعیین زمان و بازه زمانی برای تخریب محصول تولید شده خواهد بود.
به همین دلیل شیمی ترکیبات طبیعی بسیار مورد توجه است و بخش اعظمی از علم نوظهور بیوتکنولوژی به تولید مواد طبیعی مواد اولیه مورد نیاز صنایع مختلف می پردازد.
آنالیز لحظه به لحظه برای پیشگیری از آلودگی
مواد زاید، همیشه در اثر سنتزهای شیمیایی تولید نمی شوند؛ بلکه گاهی اوقات به علت عدم آگاهی و کنترل ضعیف تولید می شوند. کنترل لحظه به لحظه فرآیند، دما، فشار، سرعت خوراک، ترکیب خوراک کارخانه، و ترکیب محصول برای مهندسی شیمی سبز، لازم و اساسی است. به همین دلیل فرهنگ سازی لازم جهت استاندارد سازی و استاندارد پذیری در همه علوم اعم از طبیعی و انسانی مدنظر جوامع مختلف است. طبیعتا تولید مواد و محصولات شیمیایی در صنایع شیمیایی، دارویی و … باید از حساسیت بیشتری برخوردار باشد.
شیمی ایمنتر برای پیشگیری از حادثه
مواد استفاده شده در فرآیندهای شیمیایی باید به گونهای انتخاب شوند، که احتمال حوادث شیمیایی شامل انتشار، انفجار و آتش سوزی را کاهش دهندتا جایی که ممکن است گازهای خطرناک با مایعات قابل کنترل و یا جامدات با قابلیت حمل و نقل آسان جایگزین می گردند.نمونه دیگر سنتز داروهایی است که ضمن دارا بودن آثار جانبی کمتر، ساخت آن آسان باشد تا بتوان آن را با قیمت کمتر به بازار عرضه کرد.
کوششها و دستاوردهای شیمی سبز
سوختهای جایگزین:
به کارگیری سوختهای فسیلی در خودروها با رها شدن انبوهی از گازهای گلخانهای به جو همراه شده به طوری که دگرگونیهای آب و هوایی را در پی داشته است. از سوختن نادرست آنها نیز، مواد سمی به هوا آزاد شده که سلامتی آدمی رابه چالش کشیده است. حتی اگر بتوان بر این دو چالش بزرگ پیروز شد، کاهش روز افزون اندوخته های فسیلی وجود دارد که از آن گریزی نیست. این تنگناها همراه با افزایش روز افزون بهای این گونه سوخت ها، که به نظر می رسد هم اکنون ادامه یابد،پژوهشگران و مهندسان بسیاری را به فکر طراحی خودروهایی با سوخت هیدروژن انداخته است. چرا که منشا این سوخت، آب است که فراوان ترین ماده در طبیعت است و فرآوردهی سوختن این سوخت در خودرو نیز خود آب است. با این همه، سوخت هیدروژن با چالش بزرگی رو به رو است. فراهم آوردن هیدروژن از آب با فرآیند الکترولیز انجام می شود که برای پیشبرد آن بهای الکتریسیته نیاز است و اکنون نیز بیشتر الکتریسیته از سوختن اندوختههای فسیلی به دست میآید. شاید روزی با به کاربردن برخی کاتالیزگرها بتوان از انرژی خورشیدی به جای سوخت های فسیلی در پیش بردن روند الکترولیز بهره گرفت، اما هنوزراهکار کارآمدی برای تولید ارزان هیدروژن پیشنهاد نشده است و به نظر نمی رسد در آیندهای نزدیک بتوان به چنین توانی دست پیدا کرد. با این همه، برخی دانشمندان امیدوارند بتوانند منشا زیستی برای هیدروژن به وجود آورند [3].
گروهی از پژوهشگران در سال 2000 میلادی گزارش کردند که توانسته اند از جلبک های سبز برای آزاد کردن هیدروژن از مولکول های آب، به همان اندازه که از الکترولیز به دست می آید، بهره گیرند. اما نور خورشید برای این رویکردگرفتاری درست می کند، چرا که جلبک طی فرآیند فتوسنتز اکسیژن نیز تولید می کند. این اکسیژن از کار آنزیم تولیدکنندهی هیدروژن جلوگیری می کند و در نتیجه هیدروژن اندکی به دست می آید دانشمندان می کوشند با تغییرهایی که در این فرایندطبیعی می دهند، بازده ی تولید هیدروژن را بالا ببرند. شاید یک روز آبگیر کوچکی که از جلبک پوشیده شده است، منشاء هیدروژن خودروهای ما باشد . در رویکرد دیگر که مورد توجه است، از روغن های گیاهی به عنوان منشاء برای تهیهی سوخت جایگزین بهره میگیرند. برای تهیهی این نوع سوخت، که با عنوان بیودیزل شناخته می شود، پس ماندهی روغن آشپزی را نیزمی توان به کار گرفت. هر چند از سوختن این نوع سوخت نیز مانند دیگر سوخت های فسیلی گاز گلخانه ای آزاد می شود، اما به اندازهای تولید می شود که گیاهان طی فرآیند فتوسنتز آن را برای تولید قند به کار می گیرند. از سوی دیگر، روغنهای گیاهی نوشیدنی هستند و از سوختن آن ها گوگرد و آلاینده های آسیب رسان دیگری آزاد نمی شود. از سودمندی های دیگر این نوع سوخت این است که گلیسرین، ماده ای که در صابون، خمیردندان، مواد آرایشی و جاهای دیگر به کار می رود، از فرآوردههای جانبی روند تولید آن است. هم چنین،چون طی روند تولید این سوخت، به آن اکسیژن افزوده می شود، بهتر از سوخت نفتی در موتور می سوزد. به روغن کاری موتور نیز کمک می کند و بر درازای عمر آن می افزاید .
پلاستیک های سبز و تجزیه پذیر
زندگی در جهانی بدون پلاستیک بسیار دشوار است. پلاستیک ها در تولید هر گونه فراوردهی صنعتی، ازصنعت خودروسازی گرفته تا دنیای پزشکی، به کارگرفته شده اند . تنها در ایالات متحده ی امریکا سالانه نزدیک50 میلیون تن پلاستیک تولید می شود. اما این مواد به عنوان زباله های پایدار به تجزیه میکروبی،چالش های زیست محیطی پیچیدهای به بار آورده اند. پلاستیک ها علاوه بر این که محلهای دفن زباله را پر کرده اند، سالانه در حجمی برابر با چند هزار تن به محیط های دریایی وارد می شوند. برآورد شده است که هر سال یک میلیون جانور دریایی به دلیل خفگی حاصل از خوردن پلاستیک ها به عنوان غذا یا به دام افتادن در زبالههای پلاستیکی از بین می روند. در سالهای اخیر، کوشش های قانونی برای جلوگیری از دورریزی پلاستیک های تجزیه ناشدنی، افزایش یافته است. این کوشش ها صنعتگران پلاستیک را واداشته است تادر پی پلاستیک هایی باشند که پیامدهای زیست محیطی کم تری دارند. پلاستیک های نشاسته ای تجزیه پذیر و پلاستیک های میکروبی از دستاورد کوشش های چندساله پژوهشگران این زمینهی در حال پیشرفت و گسترش است. در پلاستیک های نشاسته ای، قطعههای کوتاهی از پلی اتیلن با مولکولهای نشاسته به هم می پیوندند. هنگامی که این پلاستیک ها در جاهای به خاک سپاری زبالهها، دور ریخته می شود، باکتری های خاک به مولکولهای نشاسته یورش می برند و قطعه های پلی اتیلن را برای تجزیهی میکروبی رها میسازند. این گونه پلاستیک ها اکنون در بازار وجود دارند و به ویژه برای پلاستیکهای جابهجایی و نگهداری مواد غذایی و دیگر وسایل یکبار مصرف بسیار سودمند هستند. با این همه، کمبود اکسیژن در محل دفن زباله ها و اثرقطعه های پلی اتیلن بر عملکرد باکتری ها، بهرهگیری استفاده از این پلاستیک ها را محدود ساخته است .
در سال 1925 میلادی گروهی از دانشمندان کشف کردند که گونه های زیادی از باکتری ها، بسپار پلی دی هیدروکسی بوتیرات (PHB) می سازند و از آن به عنوان اندوختهی غذایی خود بهره می گیرند. در دهه ی 1970 ، پژوهشهای انجام شده نشان داد که PHB بسیاری از ویژگی های پلاستیک های نفتی مانند پلی اتیلن را دارد. از این رو، کم کم گفت وشنود پیرامون بهره گیری از این بسپار به عنوان جایگزینی مناسب برای پلاستیک های تجزیه ناپذیر کنونی آغاز شد. سپس درسال 1992 ، گروهی از پژوهشگران ژن های درگیر در ساختن این بسپار را به گیاه رشادی8 واردکردند و به این ترتیب گیاهی پدید آوردند که پلاستیک تولید می کند . یک سال بعد، تولید این پلاستیک سبز در گیاه ذرت آغاز شد و برای این که تولید پلاستیک با تولید مواد غذایی رقابت نکند، پژوهشگران بخش هایی از گیاه ذرت(برگها وساقهها) را، که به طور معمول برداشت نمی شوند، هدف قرار دادند. پرورش پلاستیک در این بخش ها به کشاورزان امکان می دهد که پس از برداشت دانه های ذرت، زمین را برای برداشت ساقه ها و برگ های دارای پلاستیک درو کنند. پژوهشگران دربارهی افزایش مقدار پلاستیک در گیاهان، پیشرفت های چشم گیری داشته اند. با این همه، هنوز دشواریهایی برای رسیدن به نتیجهی مناسب وجود دارد .کلروپلاست های برگ بهترین مکان برای تولید پلاستیک به شمار می آیند، اما چون کلروپلاست ها محل جذب نورهستند، مقدار زیاد پلاستیک می تواند فتوسنتز را مهار کند و بازدهی محصول را کاهش دهد. خارج کردن پلاستیک از گیاهان نیزدشوار است. این کار به مقدار زیادی حلال نیاز دارد که باید پس از بهره گیری، بازیافت شود. براساس تازه ترین تخمین ها، تولیدیک کیلوگرمPHB در گیاه ذرت در مقایسه با پلی اتیلن به سه برابر انرژی بیشتری نیاز دارد. کشت انبوه میکروب های پلاستیک ساز نیز به همین میزان انرژی نیاز دارد.
بازطراحی واکنشهای شیمیایی
در روند بازطراحی واکنش های شیمیایی از واکنشگرهای آغازکننده ای بهره گرفته می شود که سالمتر هستند.از این رو ممکن است روندهای زیست شیمیایی نیز سودمند باشند. برای مثال، آدیپیک اسید،یک ماده ی خام کلیدی در تولید نایلون و فرآورده های مانند آن است که سالانه بیش از 2 میلیون تن از آن در صنعت به کار گرفته می شود. این ماده از بنزن ساخته می شود که سرطان زا است و از اندوخته های فسیلی نونشدنی به دست می آید. اما به تازگی دو شیمیدان توانسته اند این ماده را از یکی از فراوان ترین، سالم ترین و نوشدنی ترین مواد طبیعی،یعنی گلوکز، بسازند. آن ها در این راه از باکتری هایی کمک گرفتند که با مهندسی ژنتیک آنزیم ویژه ای در آن ها کار گذاشته شده بود و به ناچار طی یک روند زیست شیمیایی ناخواسته، بنزن را از گلوکز می سازند. توجه به اقتصاد اتم نیز کمک زیادی می کند. برای مثال، پژوهشگران توانستهاند اقتصاداتمی را در روند تولید ایبوبروفن، ترکیبی که در بسیاری از آرامش بخش ها به کار می رود، از 40درصد به 77 درصد برسانند واین یعنی، اتم های بیش تری که شرکت داروسازی برای آن ها هزینه پرداخته است، به صورت مولکول پر فروشی در می آیند وفراورده های بیهوده، که می توانند به محیط زیست آسیب برسانند، کم تر تولید می شوند.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

چندسازههای زیستی
اگرچه موادشناسان تنها در چند دههی گذشته به سوی چندسازه ها گرایش پیدا کرده اند، طبیعت در خودچندسازههای بسیار سخت، پیچیده و گوناگونی دارد که از دیدگاه سختی و وزن، مانندی برای آن ها نمی توان یافت. به هر جای طبیعت که بنگرید، با یک چندسازه رو به رو خواهید شد. برای نمونه، صدفهای دریایی از چندسازهی سرامیکی سختی ساخته شده اند. این سرامیک از لایه هایی از بلورهای سخت تشکیل شده که در زمینهی سیمانی نرمتری جای دارند. این سرامیک سخت و پایدار،جاندار درون خود را از آشوب موج نگهداری می کند که پیوسته آن را بر سطح صخره ها می کوبد. بدن ما یک چندسازه است که ازچندسازههایی مانند استخوان، غضروف و پوست درست شده است. بشر از سالیان دور از چندسازههای طبیعی بهره گرفته است. کاه که برای ساختن نخستین چندسازهها به کار می رفت، خودنوعی چندسازه است. ابزارهای چوبی، کفش و لباسی که از پوست جانوران تهیه می شود، همه چندسازه های طبیعی اند. به خاطر این گوناگونی و ویژگی های بی نظیر، موادشناسان تلاش می کنند از این مواد برای سختی بخشیدن به چندسازه های ساختگی(مصنوعی) بهره گیرند تا از پیامدهای زیست محیطی ناگوار ناشی از مواد ساختگی بکاهند. انویرون9 نمونه ای از این چندسازه هاست که از 40 درصد کاغذ روزنامه،40 درصد گرد سویا و20 درصد ترکیب های دیگر(از جمله رنگ دهنده ها و کاتالیزی که در حضور آب کارا می شود و گرد سویا را به رزین دگرگونه می کند) ساخته می شود. فراورده ی کار،یک چندسازه ی زیستی است که ظاهری سنگ مانند دارد، اما مانند چوب می توان آن را برید. از این چندسازه می توان هرنوع ابزار چوبی را با ظاهری سنگ مانند ساخت.[4]
واکنش نووناگل
مقدمه
شکل ‏21: واکنش تراکمی نووناگل
واکنش نووناگل شامل واکنشهای آلدهیدها و کتونها با یک تر کیب دارای متیلن فعال در حضور مقدار کاتالیزگر از یک باز ضعیف مانند آمین است
در سال 1894 نووناگل برای اولین بار این واکنش را بر اساس واکنش بین فر مالدهید و دی اتیل مالونات در حضور کاتالیز گر دی اتیل آمین گزارش کرد محصول این واکنش ترکیب (1) بود.
که حاصل افزایش دو مول دیاتیلمالونات به فرمالدهید بود[5]
شکل ‏22: تشکیل محصول دوتایی در واکنش نووناگل
واکنش نووناگل به طور معمول در حضور بازهای ضعیف مانند اتیلن دی آمین و پی پیریدین وآمینهای ʻʻنوع اول و دوم و یا نمکهای آمونیومی آنها و یا پتاسیم فلورید و آمینو اسیدهایی نظیر گلیسین آلانین وپرولین در شرایط همگن انجام می شود.[6،7،8،9]
همچنین این واکنش به نوع حلال بسیار وابسته است و در حلال هایی مانند اتانول و دی متیل فرمامید وغیره انجام می شود.
ترکیبهای دارای متیلن فعال که در این واکنش مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:3-1 دی کربونیلهای غیرحلقوی شامل:استواستاتها،مالوناتها، مالونیتریل، آلکیل سیانو استاتها،اما ترکیبهای حلقوی مانند ملدروم اسید و یا 4-هیدروکسی کومارینها نیز غالباً به کار برده میشود.
شکل ‏23: ترکیبهای متیلن فعال مورد استفاده در واکنش نووناگل
بررسیها نشان داده است که با ترکیبهای دارای متیلن فعال، جداسازی محصولات نووناگل مشکل است زیرا امکان انجام واکنش مایکل سریع نیز وجود دارد که منجر به محصول افزایش دو تایی میشود. در واکنش نووناگل برای آلدهیدها محدودیتی وجود ندارد وبهترین نتایج با آلدهیدهای آروماتیک حاصل میشود، در حالی که کتونها در این واکنش فعالیت کمتری دارند. همچنین این واکنش یکی از مهمترین روشها برای تهیهی آلکنهای سه استخلافی است که دارای گروه الکترون کشنده مانندCOOR, COR, CN, NO2میباشند که این آلکنها به طور گسترده به عنوان حد واسط در سنتز ترکیبهای آلی بکار میرود برای نمونه میتوان به سنتز مشتقات کومارین اشاره نمود که حد واسطهای مهمی در سنتز مواد آرایشی و ترکیبهای فعال زیست شناختی هستند[10،11،12].
شکل ‏24: واکنش آلدهیدها و کتونها با مشتقات استونیتریل برای تهیهی آلکنها
شرایط انجام واکنش
تراکم نووناگل، واکنش دارای گروه کربونیل با یک ترکیب دارای متیلن فعال است و در حضور کاتالیزگر یا همتراز از بازهای متفاوت صورت میگیرد و علاوه بر نوع باز، محیط انجام واکنش شامل نوع حلال(DMF، اتانول و غیره) ویا شرایط بدون حلال(استفاده از بستر جامد یا شرایط خشک) و همچنین دمای واکنش از پارامترهای مهم تعیین کننده در این واکنش محسوب می شوند.
کاربردهای واکنش نووناگل
واکنش نووناگل یک روش سنتزی با کاربرد گسترده است. محصولات واکنش نووناگل، آلکنهایی با سه گروه الکترون کشنده هستند که به عنوان پذیرندههای مایکل محسوب می شوند و به این خاطر در واکنشهای پیدرپی افزایش مایکل و به دنبال آن حلقهزایی مورد استفاده قرار میگیرند در ضمن محصولات واکنش تراکمی نووناگل، حدواسطهای مناسبی در تهیه ترکیبهای ناجور حلقه و ترکیبهای دارای فعالیت زیستشناختی میباشند.[13]
سنتز ترکیبهای ناجور حلقه
واکنش نووناگل به طور گستردهای در سنتز ترکیبهای ناجور حلقه، اکسیژندار و نیتروژندار به کار میرود. به عنوان مثال در سنتز کنور، ترکم 1،3 دی کربونیل با یک اکسیم ایمینو یا آزیدایمینو1،3 دی کربونیل وسپس یک فرایند حلقه زایی همراه با کاهش جهت سنتز اسکلت پیرول انجام میشود.
هیدروژن دار کردن کاتالیزی بنزیل استو استات و دی استیل اکسیم ایمینو استون دی کربوکسیلات، پیرول را ایجاد می کند که پس از یک واکنش نووناگل دیگر به ترکیب پیرول تبدیل میشود.[14]
شکل ‏25: سنتز اسکلت پیرول از طریق اتیل استواستات و دیاستیل اُکسیم ایمینواستون دیکربوکسیلات
همچنین واکنش تراکمی نووناگل در سنتز ترکیبهای ناجور حلقه نظیر 1،4 دی هیدروپیریدین که دارای خاصیت کاهش دهنده فشارخون و یا در سنتز کومارینها که دارای خواص زیست شناختی متنوعی هستند به کار بره میشود
شکل ‏26: سنتز کومارینها از طریق واکنش نووناگل
شکل ‏27: استفاده از واکنش نووناگل در سنتزهای با دیآستروگزینی بالا
واکنش نووناگل در سنتزهای با دیاستروگزینی بالای پیشمادههای متقارن و نامتقارن نیز استفاده میشود. این واکنش با کارایی بالا انجامپذیر است. برتری دیگر این واکنش استفاده نکردن از مواد سمی است وتا حدود زیادی سعی شده تا این واکنش از فرایندهای طبیعی تقلید کند. عامل دیگر و جالب در این واکنش استفاده چرخهای از کاتالیزگر واکنش است[15].
در سنتز بسپارهای نوری غیرخطی در همبسپارش بیس آران کربوکسالدهید و بیس سیانو استات از واکنش نووناگل استفاده میشود. از برتریهای این روش به دست آوردن بسپار با وزن مولکولی مناسب (Mm≈60000) است. از برتریهای دیگر این واکنش قابلیت انحلال مناسب این بسپار در حلالهای آلی است [16]. (شکل ‏28).
شکل ‏28: سنتز بسپارهای نوری
کلروتریمتیل سیلیل (TMSCL) توانایی این را دارد که به عنوان یک جاذب آب10 خوب، موجب پیشرفت تراکم نووناگل در آلدهیدهای آروماتیک با گروههای متیل فعال شود. بازده بالا و سهولت فراوری از مزایای این روش است. محصولات این نو ع واکنشها معمولاً مشتقات آلکنی هستند که به صورت گستردهای در ترکیبات دارویی اعم از تببُرها، آنتی تومورها و آنتی باکتریها مورد استفاده قرار میگیرند. همچنین این مواد میتوانند به عنوان حدواسطها در صنایع رنگ مورد استفاده قرار گیرند [17].
شکل ‏29: نمونه کاربرد واکنش نووناگل
مشتقات زیست فعالِ ترفنیل دارای ساختار اسپیروی ترکتونی از طریق یک مرحله واکنش نووناگل و سپس واکنش همزمان دیلز – آلدر و جفت شدن سوزوکی سنتز میشود. محصولات این واکنش در بررسی برهمکنشهای بین پروتئینها مورد استفاده قرار میگیرد[18].
شکل ‏210: واکنش نووناگل و سپس واکنش همزمان دیلز – آلدر و جفت شدن سوزوکی
مشتقات بیس پیرانو – 1،4 – بنزوکینونها که در تهیهی داروها از آنها استفاده میشود از طریق واکنش نووناگل سنتز میشوند. این مواد دارای خاصیت ضد توموری هستند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، در سنتز این مواد ابتدا یک مرحله واکنش نووناگل و سپس واکنش هترو دیلز – آلدر استفاده میشود [19].
شکل ‏211: سنتز مشتقات بیس پیرانو – 1،4 – بنزو کینونها
مشتقات 2-آمینوتیوفن از طریق واکنش نووناگل وبه دنبال آن واکنش جوالد سنتز میشوند. محصولات این واکنش به عنوان بازدارنده آنزیم همچنین در تهیه برخی داروها و رنگها مورد استفاده قرار میگیرند[20].
شکل ‏212سنتز مشتقات 2-آمینو تیوفن از طریق واکنش نووناگل
در سنتز چند حلقهای تیوپیرانوکومارینها، از واکنش نووناگل و سپس واکنش هترودیلزآلدر استفاده میشود. انجام این واکنش در حضور ریزموج، شیمیگزینی محصولات را بالا میبرد. محصولات این واکنش دارای خواص گستردهی دارویی و زیست شناختی میباشند که از این میان میتوان استفاده از آنها داروهای ضد ایدز را نام برد [21]. این واکنش در شکل زیر نمایش داده شده است.
شکل ‏213: چند حلقهای تیوپیرانوکومارینها از واکنش نووناگل
مشتقات داراری سیستم مزدوج بلند بیس پیریدیل و تتراپیریدیل در واکنش با ترفتالدهید یا ایزوترفتالدهید با ترکیبهای فعال شدهی پیریدیل در استیک انیدرید در حضور استیک اسید از طریق واکنش نووناگل سنتز شدهاند. خواص نوری و گرمایی این ترکیبها مورد بررسی قرار گرفتهاند و مشخص شد که مشتقات این ترکیبها همگی در کلروفرم، تتراهیدروفوران و دیمتیل سولفوکسید خاصیت فتولومینسانس دارند [22]. (شکل ‏214)

دیدگاهتان را بنویسید