تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فصل اول: مقدمه

1- مقدمه

1-1- شیمی سبز

بطور کلی صنایع شیمیایی در نظر مردم محبوبیت چندانی ندارند. دلایل زیادی هم برای آن وجود دارد که یکی از مهمترین آنها این است که مردم صنایع شیمیایی را منبع اصلی آلودگی می دانند. با وجود این شیمیدانان بخصوص در 100 سال اخیر گام های بلندی در جهت منافع جوامع برداشته اند. بدون شیمی جدید حتی تصور زندگی امروزی با تمام پیشرفت هایش در زمینه تأمین سلامت غیر ممکن بود. در واقع شیمی سبز ابزار پیشرفت برای سازگار کردن محصولات وفرایندهای شیمیایی با محیط زیست است. شیمی سبز یک شاخه جدید از شیمی نیست بلکه بیشتر یک جریان فکری در جهت ایجاد ابزاری از علم شیمی برای پیشرفت های اجتماعی و اقتصادی است، البته در جهت حفظ محیط زیست. شیمی سبز به حفاظت از محیط می پردازد اما نه از طریق پاکسازی که از طریق ابداع مواد و فرایند های شیمیایی جدید برای بوجود نیامدن آلودگی. شیمی سبز، علمی است كه تلاش میكند تا تاثیر مواد آلاینده حاصل از واکنش های شیمیایی كه باعث ایجاد اختلال در نظام طبیعت می شوند را از بین برده و یا كاهش دهد. امروزه شیمی سبز بیشتر در تكنیكها و روش های شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد، كه منجر به كاهش و حذف محصولات مضر برای سلامتی انسانها و محیط زیست می شوند ]1[ .

1-1-1- تعریف شیمی سبز

خطرات ناشی از مواد شیمیایی عبارت اند از: سمی بودن، سرطانزا بودن، انفجارپذیری، قابلیت اشتعال، خورنده بودن و غیره كه ضربات جبران ناپذیری را به محیط زیست وارد می كنند. زیانهای اتمسفری، تغییر آب و هوای كره زمین، بیماریهای نوظهور، افزایش شتاب انقراض گونه های زیستی و غیره را می توان به عنوان بخشی از تاثیرات شناخته شده این مواد اشاره كرد.]1[.  در واقع شیمی سبز بر جدید کردن مواد شروع کننده واکنش با پایه نباتی و البته با صرفه تاکید دارد. برنامه شیمی سبز EPA، تحقیقات، پیشرفتها و تکنولوژی ابداعی شیمیایی را که پیشگیری از آلودگی را در مفهوم علمی و شیوه موثر اجرا میکند ارتقا می دهد. از آغاز این روند بیش از 70-60  سال می گذرد. در طی این مدت حدود 100 قانون محیط زیست شامل 12 اصل شیمی سبز بوجود آمد ]4-2[.

2-1-1- اصول شیمی سبز

1- پیشگیری از آلودگی: به طراحی فرایند های شیمیایی برای جلوگیری از تولید آلاینده ها می پردازد با این شعار که پیشگیری بهتر از درمان است و جلوگیری از تولید آلاینده ها بهتر از تصفیه آنها بعد از ایجاد است.

2- طراحی مواد شیمیایی و محصولات مطمئن: بر طراحی محصولات شیمیایی با تاثیر بیشتر اما با میزان سمیت حداقل تاکید دارد.

3- طراحی فرایند های شیمیایی بی خطر: بر طراحی فرایندهای شیمیایی برای استفاده و تولید موادی تاکید دارد که میزان سمیت آن برای سلامت انسانها و محیط زیست به حداقل برسد.

4- استفاده از منا بع قابل تجدید: برای استفاده از منابع و مواد خامی تاکید دارد که قابل تجدید باشند نه قابل زوال (مانند نفت خام، گاز طبیعی و منابع معدنی).

5- استفاده از کاتالیزگر ها به جای واکنش های استوکیومتری: بر کاهش ضایعات توسط کاتالیزگرها تمرکز دارد. چرا که کاتالیزگر ها در مقادیر کم مورد استفاده قرار می گیرند و می توانند هر بار به چرخه برگشته و چندین بار واکنش را تکرار کنند. بنابراین بر واکنشگرهای استوکیومتری که در هر بار واکنش اضافی هم بایستی ریخته شود وغیر قابل برگشت دوباره است برتری دارند.

6- اجتناب از مشتق سازی های شیمیایی: بنا بر این اصل بایستی از به کار بردن گروه های محافظت کننده و یا هر تغییر موقتی در حین فرایند تا حد ممکن اجتناب شود. چرا که این مشتق سازی ها واکنشگرهای اضافی و به تبع تولید ضایعات بیشتری را در پی خواهد داشت.

7- افزایش بازده اتمی: بر طبق این اصل فرایند ها باید به گونه ای طراحی شوند که محصول نهایی بیشترین نسبت ممکن از مواد شروع کننده واکنش را داشته باشد.

8- استفاده از حلال ها و شرایط واکنش مطمئن تر: استفاده از مواد كمكی (حلالها، عوامل جداسازی و غیره) در مواقع غیر لزوم حذف و در صورت نیاز به مقدار كم استفاده شوند.

9- طراحی مواد شیمیایی ومحصولاتی که بعد از استفاده قابل تجزیه باشند: در این راستا بر طراحی مواد شیمیایی که قابلیت شکستن به مواد بی ضرر بعد از استفاده را دارند تکیه می شود.

10- افزایش راندمان انرژی: واکنش با بهره گرفتن از شرایط محیطی (دما- فشار) بجای استفاده از سوخت ها و منابع انرژی دیگر پیش برده شود. انرژی مورد نیاز فرآیندهای شیمیایی از لحاظ مسائل زیست محیطی و اقتصادی باید بررسی و به حداقل برسد و روش های سنتزی قابل انجام در دما و فشار محیط طراحی شوند.

11- آزمایش به موقع برای پیشگیری از آلودگی: برای کاهش و یا حذف تولید محصولات فرعی باید در طول فرایند مرتباً در سطح آزمایشگاهی از این لحاظ بررسی صورت گیرد.

12- کاهش پتانسیل خطر: واکنشگرها و مواد مصرفی در هر شکل خود اعم از مایع، جامد و یا گاز بایستی کمترین قابلیت را برای اتفاقات آتش سوزی، انفجار و اتفاقاتی که به محیط مرتبط اند داشته باشد.

3-1-1- کاربردهای شیمی سبز

* یكی از مهمترین و قابل كنترل ترین اصول دوازده گانه شیمی سبز به استفاده از حلال هایی با اثرات سمی كمتر اشاره داشته است. انتخاب حلال از نظر واکنش یا فرایند آنقدر مهم است که بایستی به اندازه انتخاب واکنشگر مورد توجه قرار گیرد. حلالها در سطح صنعتی پس از انجام واکنش بصورت فاضلاب به سمت تصفیه خانه ها فرستاده شده یا قبل از استفاده دوباره خالص سازی می شوند که هر دو سبب اتلاف زمان و انرژی میشوند. پس همواره هنگام انجام یک واکنش، حتی اگر مواد اولیه واکنش جامد باشد، باید پرسید آیا احتیاج به حلالی هم هست؟

* در ارتباط با فراهم آوردن مواد خام مناسب با نباتات با ویژگی های:

 1- غیر سمی بودن     2- قابلیت تنزل بیولوژیکی به CO2 خنثی       3- جایگزین مناسبی برای نفت

یک ماده شیمیایی مشتق شده از نباتات که غیر سمی است و بسیار کم به عنوان ماده اولیه استفاده می شود گلوگز است.  یک مثال خوب برای استفاده از گلوکز در تولید نایلون است. راه قرار دادی، تولید آدپیک اسید است. بنزن یک ماده سرطان زا است که از فرایند تصفیه نفت حاصل می شود و با بهره گرفتن از کاتالیستهای هیدروژنه و تحت فشار بالا تبدیل به سیکلوهگزان و با اکسیده شدن به آدپیک اسید تبدیل می شود. مسیر جدید توسط GHN FORD در دانشگاه ایالت میشیگان ارائه شده که از گلوکز استفاده می شود و توسط باکتری به راحتی به مالونیک اسید و سپس به آدپیک اسید تبدیل می شود. مزیت های این روش عبارتند از:

1- استفاده از مواد اولیه سبز 2-  عدم استفاده از بنزن سرطانزا

3- عدم نیاز به متحمل شدن هزینه برای تامین فشار بالا 4-  استفاد از آب به عنوان حلال

5- اجتناب از تولید N2O زاید در اثر استفاده از اسید نیتریک

وانیل که در چاشنی ها و مواد معطر به عنوان ماده خام در داروسازی کاربرد دارد از دو روش تولید می شود:

1- به صورت BIOMASS که شامل یک سری مراحل استخراج و تبخیر از مواد زاید صنعت کاغذ سازی است.

2- با بهره گرفتن از نفت که شامل مراحل تقریبا پیچیده بوده و از 2- متوکسی فنول آغاز میشود.

2-1- واکنش های چندجزئی

واکنشهای چندجزئی از جمله زمینه های جذاب و مورد علاقه ی بسیاری از شیمیدانان بوده است و

 

امروزه از جایگاه ویژه ای در شیمی آلی و دارویی برخوردار است، به طور کلی واکنش های هم گرایی هستند که در آن سه یا تعداد بیش تری از واکنش دهنده به صورت همزمان ترکیب شده تا محصول واحدی را ایجاد کنند، که در آن به طور اساسی همه و یا بسیاری از اتمها منجر به تشکیل محصول جدید می شوند (شکل 1-1) ]5[.

در هزاره ی جدید کشف واکنشهای چندجزئی زمینه پژو.هش های بسیاری بوده است ]6[. به طور حتم مهمترین معیار برای کارایی و قابلیت اجرای یک فرآیند این است که تا حد امکان تعداد مراحل تهیه و مراحل خالص سازی واکنش ها به کم ترین مقدار برسد.  کشف واکنش های چندجزئی یک زمینه نویدبخش، اساسی و موفقیتی بزرگ در شیمی محسوب می شود زیرا با کاهش دادن تعداد مراحل نسبت به روش سنتی، خطی و پشت سرهم، مولکول های بسیار پیچیده و ارزشمندی را با به کارگیری شرایط ناهمگن با کاهش زمان و افزایش بازده بدون جداسازی حدواسط آن ها می توان تهیه نمود ]7[.  اینگونه واکنشها اغلب از گزینش پذیری بهتری برخوردارند. بنابراین واکنش های چندجزئی مزایایی در اقتصاد اتمی، سازگاری با محیط زیست و استفاده ی مناسب از منابع نشان می دهد. به دلیل امتیازهای قابل توجه واکنش های چندجزئی که ابزاری قدرتمند جهت تهیه و ساخت مولکول های شیمیایی گوناگون دارویی و نوین می باشند، فرصتی برای تهیه ی آسان تر ترکیب های جالب با کاربردهای گوناگونی به وجود می آید ]8[. این فرآیندهای تک مرحله ای به ویژه جهت ساخت هسته های هتروسیکل مفید است.

1-2-1- تاریخچه ی واکنش های چند جزئی

واکنش میان چند ترکیب در یک زمان به واکنش چندجزئی معروف است. نتیجه اصلی واکنش های چندجزئی تهیه ی ترکیبات ناجور حلقه می باشد. ترکیبات ناجورحلقه در تهیه ی داروهای بسیاری مورد توجه می باشند ]9[. واکنش های چند جزئی ممکن است از حیات هم قدیمی تر باشند. به نظر می رسد که آدنین، یکی از بازهای دئوکسی ریبونوکلییک اسید (DNA) و ریبونوکلییک اسید (RNA) از پنج مولکول هیدروژن سیانید تشکیل شده باشد ]10[.

اولین واکنش چندجزئی مهم در سال 1850 میلادی به وسیله ی استرکر[1] کشف شد. در این واکنش آمونیاک و آلدهید در حضور هیدروژن سیانید برای تشکیل آلفا-سیانو آمین متراکم می شوند که ترکیب حاصل به آسانی می تواند به آلفا-آمینو اسید هیدرولیزشود (شکل 1-3) ]12و11[.

با به خدمت گرفتن استراژی های ترکیبی و تنوع گرا واکنش های چندجزئی، به طور سریع می توان مجموعه متنوعی از مولکولهای پیچیده را به دست آورد. در اینجا ما نمونه هایی را شرح می دهیم که قبلا به عنوان واکنشهای مهم و موثر چندجزئی در شیمی آلی گزارش شده اند. ترکیبی از واکنش های حلقه زایی، انتقال- فلز، جفت شدن-متقابل مثل واکنش سه جزئی بیگینیلی، پاسرینی و واکنش چهار جزئی اوگی ]14،13[.

با پیشرفت علم شیمی و نیاز روز افزون مبنی بر تولید محصولات و داروهایی با پیچیدگی های بیشتر و با در نظر گرفتن بهینه مصرف انرژی، زمان و مواد شیمیایی، دانشمندان امروزه سعی میكنند كه این تركیبات را تا حد امكان با بهره گرفتن از واكنشهای چند جزئی تولید نمایند. واکنشهای چند جزئی با دلایلی که ذکر شد به سنتز ایده آل نزدیکترند و در این پزوهش سعی شده است که از این واکنشها برای سنتز ترکیبات از یک روش جدید بهره لازم گرفته شود.

3-1- ترکیبات هتروسیکل

بسیاری از ترکیبات آلی شناخته شده، دارای سیستم حلقوی می باشند. اگر سیستم حلقوی، متشکل از اتم های کربن و حداقل یک عنصر دیگر مانند نیتروژن، اکسیژن و گوگرد باشد، این ترکیب به عنوان هتروسیکل طبقه بندی می گردد. حدود نیمی از ترکیبات آلی شناخته شده دارای حداقل یک جزء هتروسیکل هستند. ترکیبات هتروسیکل محدوده استفاده وسیعی دارند و در میان انواع ترکیبات دارویی، شیمی گیاهی و دامپزشکی سهم عمده ای دارند. آنها به عنوان عوامل شفاف کننده نوری، ضد اکسایش، ضد خوردگی، افزودنی ها و بسیاری از عوامل دیگر به کار می روند. ترکیبات هتروسیکل به طور وسیعی در طبیعت پراکنده شده اند. بسیاری از آنها دارای اهمیت اساسی در سیستم زنده می باشند. به عنوان مثال، اسیدهای نوکلئیک مشتقاتی از سیستم پیریمیدین و پورین می باشند.

کلروفیل هم که از اجزای لازم برای فتوسنتز است از مشتقات پورفیرین می باشد. فرمول بسته آن C54H70MgO6N4  می باشد، ویتامینها از جمله تیامین (ویتامین B1)، ریبوفلاوین (ویتامین B2)، پیریدوکسول (ویتامین B6)، نیکوتینامید (ویتامین B3) و اسید آسکوربیک (ویتامین C) ترکیبات هتروسیکل هستند. اسیدآمینه های هیستیدین، پرولین و تریپتوفان نیز هتروسیکل می باشند.

یکی از دلایل استفاده وسیع از ترکیبات هتروسیکل آن است که می توان ساختمان آنها را برای دستیابی به تغییر دلخواه در عملکرد، ماهرانه دستکاری کرد. بسیاری از هتروسیکلها که به دلیل تشابهاتی در یک گروه ساختمانی قرار می گیرند دارای اختلافاتی از جمله اختلاف در خاصیت اسیدی یا بازی، قابلیت حمله توسط الکترون دوست ها یا هسته دوست ها و قطبیت می باشند. اختلافات ساختمانی ممکن، شامل جا به جایی یک هترو اتم با هترو اتم دیگر در یک حلقه و موقعیت های متفاوت همان هترو اتم داخل حلقه می باشد.

مثالی از نحوه استفاده از هتروسیکل ها و تغییر ساختمان آن به منظور رسیدن به عملکرد دلخواه، بررسی تغییر ترکیب A به ترکیب B به عنوان یک ضد قارچ فراگیر جدید است.

ترکیب B بسیار چربی دوست است، با وارد کردن پیریمیدین در این ساختمان، حلالیت در آب و انتقال ضد قارچ در درون گیاه به دلیل جایگزینی یک حلقه بنزن با یک حلقه هتروسیکل قطبی تر بهبود یافته است.

ترکیباتی که در این پایان نامه، با بهره گرفتن از کاتالیزورهای سبز سنتز شده اند ترکیبات هتروسیکل می باشند. لذا در این قسمت مختصری از خصوصیات این ترکیبات و مقدمه ای از کارهای انجام شده قبلی که کارهای تجربی ما بر آن استوار است معرفی شده و در طبقه بندی به شرح ذیل ارائه می گردد.

1-4- زانتن ها

1-5- کوئینازولین ها

1-6- کرومن ها