c (3243)

By92

c (3243)

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد علوم دارویی
دانشکده شیمی دارویی، گروه شیمی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد «MSc»
گرایش : شیمی کاربردی
عنوان :
مطالعه تشکیل نانوترکیبات پرانرژی 2و2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌های محاسباتی
استاد راهنما :
جناب آقای دکتر محمود میرزایی
نگارش :
ساجد پاک
شماره پایان‌نامه: 66 ش ک سال تحصیلی 93-1392
دانشگاه آزاد اسلامی
واحد علوم دارویی
دانشکده شیمی دارویی، گروه شیمی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ((M.Sc))
گرایش: کاربردی
عنوان :
مطالعه تشکیل نانوترکیبات پرانرژی 2و2ََ بی 1 هیدروژن
ایمیدازول با روش های محاسباتی
نگارش :
ساجد پاک
اردیبهشت 1393
1- جناب آقای دکتر محمود میرزایی
هیات داوران: 2- جناب آقای دکتر ابراهیم بلالی
3- جناب آقای دکتر محمد یوسفی
تقدیر و تشکر:
با سپاس ازسه وجود مقدس:
آنان که ناتوان شدند تا ما به توانايي برسيم…
موهايشان سپيد شد تا ماروسفيد شويم…
و عاشقانه سوختند تا گرمابخش وجود ما و روشنگر راهمان باشند…
پدرانمان
مادرانمان
استادانمان

باسمهتعالي
فرم ساختار بانك اطلاعات، پايان‌نامه‌هاي كارشناسي‌ارشد
1- شماره شناسايي واحد: 2252- عنوان پايان‌نامه يا رساله: مطالعه تشکیل نانوترکیبات پرانرژی 2و2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌های محاسباتی3- مقطع تحصيلي: 1) كارشناسي ارشد ( 2) دكتري 4- كد پايان‌نامه يا رساله:5- نام گروه آموزشي: شیمی کاربردی6- نام دانشكده: دانشکده شیمی دارویی7- نام استاد راهنماي اول: محمود 8- نام خانوادگي استاد راهنماي اول: میرزایی9- شماره شناسايي استاد راهنماي اول:10- مرتبه علمي استاد راهنماي اول: 1) استاديار ( 2) دانشيار 3) استاد 11- شماره دانشجويي دانشجو: 90078881912- نام دانشجو: ساجد13- نام خانوادگي دانشجو: پاک14- تاريخ تصويب پايان‌نامه: 14/8/139215- تاريخ دفاعيه: 29/2/1393 28- نمره پايان‌نامه: 65/17
« فرم ارائه چكيده پايان نامه يا رساله »
عنوان رساله يا پايان نامه: مطالعه تشكيل نانو ترکيبات پرانرژی 2و 22 بی 1 هيدروژن ايميدازول با روشهای محاسباتینام خانوادگي دانشجو: پاکنام: ساجدمقطع : کارشناسی ارشدتاريخ دفاع:29/2/1393نمره دفاع: 65/17گروه علمي:
علوم پزشكي 
علوم انساني 
علوم پايه (
فني و مهندسي 
كشاورزي 
هنر 

رشته تحصيلي:
رشته تحصيلي:
رشته تحصيلي: شیمی
رشته تحصيلي:
رشته تحصيلي:
رشته تحصيلي:

گرايش:
گرايش:
گرايش: کاربردی
گرايش:
گرايش:
گرايش:
نام خانوادگي استاد راهنما (1): میرزایی
نام خانوادگي استاد راهنما (2):
نام خانوادگي استاد مشاور(1):
نام خانوادگي استاد مشاور(2):
نام: محمود
نام:
نام:
نام:
رتبه دانشگاهي: استادیار
رتبه دانشگاهي:
رتبه دانشگاهي:
رتبه دانشگاهي:
رشته تحصيلي: شیمی – فیزیک
رشته تحصيلي:
رشته تحصيلي:
رشته تحصيلي:
چكيده فارسي پايان نامه يا رساله ( شامل: خلاصه اهداف، روش‌هاي اجرا و نتايج به دست آمده ـ حداكثر در 10 سطر):
اولین بار احتمال دستکاری ماده در سطح نانو توسط ریچارد فاینمن بصورت نوشته شده مطرح شد.کسی که در طول کنفرانس خود به نام ” There`s plenty of room at the bottom ” استفاده از بلوکهای اتمی برای تجمع در سطح مولکولی را شرح داد. نانولولههای کربنی سامانههای نانوی منحصر به فرد با خصوصیات مکانیکی و الکترونیکی فوق العاده هستند که از ساختار مولکولی غیرمعمول آنها سرچشمه میگیرد.در اين تحقيق از تركيب Bi H Imidazole به عنوان تركيب مرجع استفاده شده است ، كه با قرار دادن نانولوله كربن به همراه پروپان در موقعيت هاي مختلف مولكول مرجع خواص ترموديناميكي آنها مورد بررسي قرار ميگيرد. كه اين خواص شامل انرژي،HOMO,LUMO انتالپي ،ممان دوقطبي و ديگر خواص مهم است. و از شيمي محاسباتي براي تعيين پارامتر هاي مختلف استفاده مي شود. ودر آخر تاثير استخلافهاي CNT PR بر مولكول مرجع با هم مقايسه مي شود.
اهداف علمي : گسترش مرزهای دانش در حوزه نانوترکیبات پرانرژی
اهداف كاربردي : بهره گیری از نانو ساختارها در بهره وری پر انرژی از آنها

فرم تعهد نامه اصالت رساله يا پايان نامه
اینجانب ساجد پاک دانش آموخته مقطع کارشناسی ارشد ناپیوسته رشته شیمی گرایش کاربردی که در تاریخ 29/2/1393 از پایان نامه خودباعنوان مطالعه تشکیل نانوترکیبات پرانرژی 2و2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول با روش‌های محاسباتی با کسب نمره 17.65 و درجه …………… دفاع نموده ام ،بدین وسیله متعهد می شوم:
اين پايان نامه حاصل تحقيق و پژوهش انجام شده توسط اينجانب بوده ودر مواردي كه از دستاوردهاي علمي وپژوهشي ديگران (اعم از پايان نامه ،كتاب ،ومقاله و…) استفاده نموده ام ، مطابق ضوابط و رويه موجود ، نام منبع مورد استفاده وساير مشخصات آن را در فهرست مربوطه ذكر ودرج كرده ام.
اين پايان نامه قبلا براي دريافت هيچ مدرك تحصيلي (هم سطح، پايين تر يا بالاتر)در ساير دانشگاهها وموسسات عالي ارائه نشده است.
چنانچه بعد از فراغت از تحصيل ، قصد استفاده يا هر گونه بهره برداري اعم از چاپ كتاب ، ثبت واختراع و… از اين پايان نامه را داشته باشم ، از حوزه معاونت پژوهشي واحد مجوز هاي مربوطه را اخذ نمايم.
چنانچه در هر مقطع زماني خلاف موارد فوق ثابت شود ، عواقب ناشي از آن را مي پذيرم و واحد دانشگاهي مجاز است با اينجانب مطابق با ضوابط ومقررات رفتار نموده ودر صورت ابطال مدرك تحصيلي ام هيچگونه ادعايي نخواهم داشت.

نام و نام خانوادگی:
تاريخ و امضاء:
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده فارسی ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 1
مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2
فصل اول :کلیات
1-1- مباحث بنیادی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4
1-1-1- تاریخچه نانو فناوری ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 4
1-1-2- تعریف ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 4
1-1-3- سرمایه گذاری ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 4
1-2- نانو لوله های کربنی …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5
1-2-1- زمینه تاریخی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 6
1-3- ایمیدازول ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 9
1-3-1- تعریف …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 9
1-4- خواص فیزیکی ایمیدازول ها …………………………………………………………………………………………………………………………. 11
1-4-1- نقطه ذوب و جوش …………………………………………………………………………………………………………………………………… 11
1-4-2- حلالیت ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 13
1-4-3- ویسکوزیته ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 15
1-4-4- ممان دوقطبی …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 16
1-4-5- خواص فیزیکی مختلف ……………………………………………………………………………………………………………………………… 17
1-5- خواص شیمیایی ایمیدازول ها ……………………………………………………………………………………………………………………… 18
1-5-1- قدرت پایه ای …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 18
1-5-2- خاصیت شبه اسیدی ………………………………………………………………………………………………………………………………… 20
1-5-3- پایداری شیمیایی و خاصیت آروماتیکی …………………………………………………………………………………………………. 21
فصل دوم : مروری بر متون گذشته
2-1- شیمی محاسباتی …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 24
2-2- روش های محاسباتی ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 25
2-2-1- روش های محاسباتی آغازین ……………………………………………………………………………………………………………………… 26
2-2-1-1- روش میدان خودسازگار هارتری- فاک …………………………………………………………………………………………………. 26
2-2-1-2- نظریه اختلال مولر- پلست ……………………………………………………………………………………………………………………. 26
2-2-1-3- روش های نیمه تجربی ………………………………………………………………………………………………………………………… 27
2-2-1-4- روش محاسباتی مکانیک مولکولی ………………………………………………………………………………………………………… 27
2-3- نظریه تابعی چگالی ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 28
2-4- سری پایه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 29
2-5- نرم افزار های مورد استفاده ……………………………………………………………………………………………………………………………. 31
2-5-1- نرم افزار گوسین …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 31
2-5-2- نرم افزار های هایپرکم و گووس ویو ………………………………………………………………………………………………………. 33
فصل سوم : روش های پژوهش
3-1- توضیحاتی درباره ی روش محاسبات ……………………………………………………………………………………………………………. 35
3-2- مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول ………………………………………………………………………………………………………………. 36
3-3- مولکول CNT-PR ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 39
3-4- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف ………………………………………………………………………………….. 43
CNT-PR در موقعیت کربن R2
3-5- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف ………………………………………………………………………………….. 47
CNT-PRدر موقعیت کربن R4
3-6- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف ……………………………………………………………………………………. 51
CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2
3-7- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف …………………………………………………………………………………….. 57
CNT-PR در موقعیت کربنR2 و R3
3-8- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف …………………………………………………………………………………… 63
CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R4
3-9- مولکول 2و 2َ بی هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف …………………………………………………………………………………. 69
CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2 و R3وHG7251
3-10- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف ………………………………………………………………………………… 75
CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R3 و R4
3-11- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با چهار استخلاف …………………………………………………………………………….. 81
CNT-PR در موقعیت کربن R1 و R2 و R3 و R4
فصل چهارم : نتایج و مشاهدات
4-1- روش بدست آوردن خواص ترمودینامیکی مورد نظر ……………………………………………………………………………………. 89
4-2- : تشریح ساختار مدلها، مقادیر انرژی، آنتالپی واکنش، بار مولیکن، ……………………………………………………….. 90
همسانگرد و نا همسانگرد، δ و Cq بدست آمده
فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری
5-1- بررسی انرژی های تشکیل بهینه شده ………………………………………………………………………………………………………….. 97
5-2- بررسی گپ انرژی هومو – لومو ………………………………………………………………………………………………………………………. 98
5-3-بررسی ممان دوقطبی ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 99
5-4-بررسی آنتالپی واکنش …………………………………………………………………………………………………………………………………. 100
5-5- بررسی بار مولیکن ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 101
5-6- بررسی پوشش شیمیایی همسانگرد و نا همسانگرد …………………………………………………………………………………….. 102
5-7- بررسی ثابت جفت شدگی چهار قطبی هسته Cq ……………………………………………………………………………………… 105
5-8- بررسی تغییر مکان شیمیایی δ …………………………………………………………………………………………………………………… 106
5-9-نتیجه گیری …………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 108
منابع ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 109
چکیده انگلیسی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 112
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 1-1- دمای جوش ترکیبات هتروسیکل پنج عضوی …………………………………………………………………………………… 12
جدول 1-2- دمای جوش ایمیدازول با استخلافهای مختلف …………………………………………………………………………………… 12
جدول 1-3- دمای ذوب تعدادی از ترکیبات ایمیدازول با استخلافهای مختلف …………………………………………………….. 13
جدول 1-4- حلالیت 4یا5 متیل ایمیدازول در بنزن ………………………………………………………………………………………………. 14
جدول 1-5- مقادیر کمی حلالیت ایمیدازول در بنزن و دیو اکسان ………………………………………………………………………. 14
جدول 1-6- ویسکوزیته محلول بنزن، ایمیدازول و 4 یا 5 متیل ایمیدازول ……………………………………………………….. 15
جدول 1-7- ممان دوقطبی برای برخی ترکیبات ایمیدازولها …………………………………………………………………………………. 16
در حلالهای مختلف بر حسب دبای
جدول 1-8- ممان دوقطبی ایمیدازول در غلظتهای مختلف بر حسب دبای ………………………………………………………….. 16
جدول 1-9- دانسیته، ضریب شکست و مولار حالت انکسار مشتقات …………………………………………………………………….. 17
ایمیدازول در دماهای مختلف
جدول 1-10- کشش سطحی مشتقات ایمیدازول در دماهای مختلف …………………………………………………………………… 18
جدول 1-11- گرمای ذوب و گرمای محلول مشتقات ایمیدازول …………………………………………………………………………… 18
در بنزن محلول در غلظت های مختلف
جدول 1-12 نقطه ذوب تعدادی از نمکهای ایمیدازول ………………………………………………………………………………………….. 18
جدول 1-13 قدرت پایه ای تعدادی از ایمیدازولها ………………………………………………………………………………………………… 19
جدول 3-1 استخلافهای CNT-PR در موقعیت های مختلف …………………………………………………………………………… 36
در مولکول 2و2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول
جدول 3-2-1- مقادیر انرژی مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول بدون گروه عاملی …………………………………………… 37
جدول 3-2-2- بار مولیکن برای تک تک اتم های 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول …………………………………………………… 37
جدول 3-2-3- مقادیر همسانگرد و ناهمسانگرد برای تک …………………………………………………………………………………….. 38
تک اتم های 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول
جدول 3-2-4- مقادیر Cq و δ برای تک تک اتم های مولکول ……………………………………………………………………………. 38
2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول
جدول 3-3-1- مقادیر انرژی مولکول CNT-PR ………………………………………………………………………………………………. 39
جدول 3-3-2- : بار مولیکن تک تک اتم های مولکول CNT-PR ……………………………………………………………………. 40
جدول 3-3-3- مقادیر همسانگرد و ناهمسانگرد برای تک تک اتم های ………………………………………………………………. 41
مولکول CNT-PR
جدول 3-3-4- مقادیر Cq و δ برای تک تک اتم های مولکول CNT-PR …………………………………………………… 42
جدول 3-4-1- : مقادیر انرژی مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول ……………………………………………………………………. 44
با یک استخلاف CNT-PRدر موقعیت کربن R2
جدول 3-4-2- : مقادیر بار مولیکن برای تک تک اتمهای مولکول2و2َبی هیدروژن ……………………………………………. 44
ایمیدازول با یک استخلاف CNT-PRدر موقعیت کربن R2
جدول 3-4-3- مقادیر همسانگرد و ناهمسانگرد برای تک تک اتمهای مولکول …………………………………………………… 45
2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR2
جدول 3-4-4- مقادیر Cq و δ برای تک تک اتم های مولکول2و2َبی هیدروژن ………………………………………………… 46
ایمیدازول با یک استخلاف CNT-PR در موقعیت کربن R2
جدول 3-5-1- مقادیر انرژی مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با ………………………………………………………………….. 47
یک استخلاف CNT-PRدر موقعیت کربن R4
جدول 3-5-2- مقادیر بار مولیکن برای تک تک اتمهای مولکول2و2َبی هیدروژن……………………………………………….. 48
ایمیدازول با یک استخلاف CNT-PRدر موقعیت کربنR4
جدول 3-5-3- مقادیر همسانگرد و ناهمسانگرد برای تک تک اتمهای مولکول …………………………………………………… 49
2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR4
جدول 3-5-4- مقادیر Cq و δ برای تک تک اتم های مولکول2و2َبی هیدروژن ………………………………………………….. 50
ایمیدازول با یک استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR4
جدول 3-6-1- مقادیر انرژی برای مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با …………………………………………………………… 51
دو استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2
جدول 3-6-2- مقادیر بار مولیکن برای تک تک اتمهای مولکول2و2َبی هیدروژن ………………………………………………. 52
ایمیدازول با دو استخلاف CNT-PRدر موقعیت کربنR1 و R2
جدول 3-6-3- مقادیر همسانگرد و ناهمسانگرد برای تک تک اتمهای مولکول2و2َبی ………………………………………… 53
هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2
جدول 3-6-4- مقادیر Cq و δ برای تک تک اتم های مولکول2و2َبی هیدروژن ………………………………………………… 55
ایمیدازول با دو استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2
جدول 3-7-1- مقادیر انرژی برای مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با دو ……………………………………………………… 57
استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR2 و R3
جدول 3-7-2- : مقادیر بار مولیکن برای تک تک اتمهای مولکول2و2َبی هیدروژن …………………………………………….. 58
ایمیدازول با دو استخلاف CNT-PRدر موقعیت کربن R2 و R3
جدول 3-7-3- مقادیر همسانگرد و ناهمسانگرد برای تک تک اتمهای مولکول2و2َبی ………………………………………… 59
هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف CNT-PR در موقعیت کربن R2 و R3
جدول 3-7-4- مقادیر Cq و δ برای تک تک اتم های مولکول2و2َبی هیدروژن ………………………………………………… 61
ایمیدازول با دو استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR3 و R2
جدول 3-8-1- مقادیر انرژی برای مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با دو ……………………………………………………….. 63
استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R4
جدول 3-8-2- مقادیر بار مولیکن برای تک تک اتمهای ملکول مولکول 2و2َبی …………………………………………………. 64
هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R4
جدول 3-8-3- مقادیر همسانگرد و ناهمسانگرد برای تک تک اتمهای مولکول 2و2َبی ………………………………………… 65
هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R4
جدول 3-8-4- مقادیر Cq و δ برای تک تک اتم های مولکول2و2َبی هیدروژن ………………………………………………… 67
ایمیدازول با دو استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R4
جدول 3-9-1- مقادیر انرژی برای مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف ……………………………………… 69
CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2 و R3
جدول 3-9-2- مقادیر بار مولیکن برای تک تک اتمهای مولکول 2و2َبی هیدروژن ……………………………………………. 70
ایمیدازول با سه استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2 و R3
جدول 3-9-3- مقادیر همسانگرد و ناهمسانگرد برای تک تک اتمهای مولکول 2و2َبی ……………………………………… 71
هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2 و R3
جدول 3-9-4- مقادیر Cq و δ برای تک تک اتم های مولکول2و2َبی هیدروژن ………………………………………………… 73
ایمیدازول با سه استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2 و R3
جدول 3-10-1- مقادیر انرژی برای مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با سه …………………………………………………. 75
استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R3 و R4
جدول 3-10-2- مقادیر بار مولیکن برای تک تک اتمهای مولکول 2و2َبی هیدروژن ………………………………………….. 76
ایمیدازول با سه استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R3 و R4
جدول 3-10-3- مقادیر همسانگرد و نا همسانگرد برای تک تک اتمهای مولکول 2و2َبی …………………………………… 77
هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R3 و R4
جدول 3-10-4- مقادیر δ و Cq برای تک تک اتمهای مولکول 2و2َبی هیدروژن ……………………………………………….. 79
ایمیدازول با سه استخلاف CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R3 و R4
جدول 3-11-1- مقادیر انرژی برای مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با ………………………………………………………… 81
چهار استخلاف CNT-PR در موقعیت کربن R1 و R2 و R3 و R4
جدول 3-11-2- مقادیر بار مولیکن برای تک تک اتمهای مولکول 2و2َبی هیدروژن ………………………………………….. 82
ایمیدازول با چهار استخلاف CNT-PR در موقعیت کربن R1 و R2 و R3 و R4
جدول 3-11-3- مقادیر همسانگرد و نا همسانگرد برای تک تک اتمهای مولکول 2و2َبی …………………………………… 84
هیدروژن ایمیدازول با چهار استخلاف CNT-PR در موقعیت کربن R1 و R2 و R3 و R4
جدول 3-11-4- مقادیر δ و Cq برای تک تک اتمهای مولکول 2و2َبی هیدروژن ………………………………………………. 86
ایمیدازول با چهار استخلاف CNT-PR در موقعیت کربن R1 و R2 و R3 و R4
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 1-1- رول شدن ورق گرافن و تبدیل آن به نانولوله …………………………………………………………………………………………. 5
شکل 1-2- انواع مختلف از نانو ساختارها …………………………………………………………………………………………………………………. 6
شکل 1-3- بسته شدن انتهای نانولوله ها به وسیله ی کلاهک …………………………………………………………………………………. 7
شکل 1-4- انواع نانولولهها از نظر کایرالیتی ……………………………………………………………………………………………………………… 8
شکل 1-5- زوایای مربوط به جهت رول شدن ورقه ی گرافن برای تشکیل نانولوله ……………………………………………….. 8
شکل 1-6- ایمیدازول ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 9
شکل 1-7- توتومری شدن ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 10
شکل 1-8- حالتهای مختلف از استخلافهای قرار گرفته در موقعیت های 4و5 ……………………………………………………. 10
شکل 1-9- حالت های مختلف از استخلافها بر روی آمین ……………………………………………………………………………………. 11
شکل 1-10- اثر کانژوگاسیون ………………………………………………………………………………………………………………………………… 19
شکل 1-11- قرار گرفتن گروه نیترو در موقعیت های مختلف و تاثیر بر قدرت پایه ای ………………………………………. 20
شکل 1-12- ساختار کلی نمک ایمیدازول با فلزات ………………………………………………………………………………………………. 21
شکل 1-13- هیدروژناسیون حلقه بنزن …………………………………………………………………………………………………………………. 22
شکل 3-1- نانو لوله کربن به همراه پروپان و 2و2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول ………………………………………………………. 35
شکل 3-2- مولکول 2و2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول ………………………………………………………………………………………………. 36
شکل 3-3- CNT به همراه پروپان ……………………………………………………………………………………………………………………… 39
شکل 3-4- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف ……………………………………………………………………….. 43
CNT-PRدر موقعیت کربن R2
شکل 3-5- مولکول 2و2َ بی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف CNT-PR ………………………………………………….. 47
در موقعیت کربن R4
شکل 3-6- مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف ……………………………………………………………………………. 51
CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2
شکل 3-7- مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف ………………………………………………………………………….. 57
CNT-PR در موقعیت کربن R2 و R3
شکل 3-8- مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف …………………………………………………………………………… 63
CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R4
شکل 3-9- مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف …………………………………………………………………………. 69
CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R2 و R3
شکل 3-10- مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف ………………………………………………………………………. 75
CNT-PR در موقعیت کربنR1 و R3 و R4
شکل 3-11- . مولکول 2و2َبی هیدروژن ایمیدازول با چهار استخلاف …………………………………………………………………. 81
CNT-PR در موقعیت کربن R1 و R2 و R3 و R4
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 5-1- انرژی تشکیل بهینه شده برای مدل های مورد مطالعه …………………………………………………………………… 97
نمودار 5-2- بررسی گپ انرژی هومو – لومو برای مدل های مورد مطالعه …………………………………………………………. 98
نمودار 5-3- بررسی ممان دوقطبی برای مدل های مورد مطالعه ………………………………………………………………………… 99
نمودار 5-4- بررسی آنتالپی واکنش برای مدل های مورد مطالعه …………………………………………………………………….. 100
نمودار 5-5- بررسی بار مولیکن برای اتمهای مدل های مورد مطالعه ………………………………………………………………… 102
نمودار 5-6- بررسی پوشش شیمیایی ناهمسانگرد برای اتمهای مدل های مورد مطالعه …………………………………… 104
نمودار 5-7- بررسی پوشش شیمیایی همسانگرد برای اتمهای مدل های مورد مطالعه ……………………………………. 104
نمودار 5-8- بررسی ثابت جفت شدگی چهار قطبی هسته برای اتمهای مدل های مورد مطالعه …………………….. 106
نمودار 5-9- بررسی تغییر مکان شیمیایی برای اتمهای مدل های مورد مطالعه ………………………………………………. 108
چکیده فارسی
مشتقات ایمیدازول با بیش از دو گروه نیترو، انتظار می رود که مواد پرانرژی بالقوه ای برای فرمولاسیون مواد منفجره غیر حساس باشند.در این تحقیق از یکی از مشتقات ایمیدازول با نام 2و2َ بی 1 هیدروژن ایمیدازول، به عنوان ترکیب مرجع استفاده شد. و با اضافه کردن نانو لوله کربنی به همراه پروپان (به عنوان Linker) به ترکیب مرجع (در موقعیت های مختلف) مدل های مختلفی ساخته شد. سپس از محاسبات تئوری تابعی چگالی برای پیش بینی خواص ترمودینامیکی استفاده شد، این مدل ها به سطح انرژی حداقل خود بهینه شدند. این محاسبات دقیقا برای تک تک مدل ها اجرا شد. حاصل مرحله ی بهینه سازی یعنی پارامتر های انرژی تشکیل بهینه شده، آنتالپی تشکیل، گشتاور دو قطبی(DM) ، انرژی بالاترین اوربیتال پر شده (HOMO) و انرژی پایین ترین اوربیتال پر نشده (LUMO) و گاف انرژی (Eg) می باشند که در جداول جداگانه ای گردآوری شدند. همچنین خواص دیگری از قبیل بار مولیکن،همسانگرد و ناهمسانگرد، δ و Cq هم برای اتمهای مختلف بررسی شد. در این تحقیق از سری پایه b3lyp/6-31G* در محاسبات استفاده شد.
کلید واژه: ایمیدازول، مواد پر انرژی، نانو لوله های کربنی، محاسبات تئوری تابع چگالی، سری پایه
مقدمه
در طی دو دهه اخیر پیشرفتهای عمده ای در مورد مواد پر انرژی (High energy materials)، مانند کامپوزیتها یا مواد مرکب مولکولی و یا به اصطلاح نانو مواد پر انرژی صورت گرفته است.
این موا به سرعت می توانند حرارت و اواج با فشار بالا آزاد کنند و کاربرد های گسترده ای در پیشرانها، مواد منفجره و پرایمرها یا آغازگرها دارند و در حال حاضر تحقیقات گسترده ای برای آن در حال انجام است. آنها می توانند چگالی انرژی بالاتری نسبت به مواد منفجره معمولی داشته باشند و می توانند امواج شوک با سرعت بیش از 2500 متر بر ثانیه تولید کنند.
کامپوزیتها معمولا مخلوطی از دو ترکیب، که یکی از آنها به عنوان سوخت و دیگری به عنوان اکسید کننده تعریف می شود. استفاده از نانو ذرات در مقیاس نانو به جای دیگر مواد ریز، ارتباط بین سوخت و اکسید کننده را افزایش، محدودیت های انتقال جرم را کاهش ، سرعت واکنش و واکنش پذیری محلول را افزایش می دهد.
تحقیقات در زمینه ی مواد پر انرژی(High energy materials)، راه را به روی ترکیبات نیتروژن دار و از جمله ترکیبات هتروسیکلی نیتروژن دار به عنوان منبعی برای انرژی یا قدرت انفجاری گشود. حتی نیتروژن خالص هم میتواند به عنوان منبعی برای انرژی در نظر گرفته شود و این به دلیل اختلاف بسیار زیاد انرژی پیوند سه گانهی N2 و انرژی پیوند یگانه N-N است. مواد پر انرژی نیتروژن دار نقش اساسی را در سلاحهای هسته ای به عنوان نیروی انفجاری ایفا میکنند.
فصل اول
کلیات
1-1-مباحث بنیادی
1-1-1-تاریخچه نانو فناوری1
اولین بار احتمال دستکاری ماده در سطح نانو توسط ریچارد فاینمن2 بصورت نوشته شده مطرح شد.کسی که در طول کنفرانس خود به نام ” There`s plenty of room at the bottom ” استفاده از بلوکهای اتمی برای تجمع در سطح مولکولی را شرح داد. در این سخنرانی که در سال 1959 صورت گرفت، فاینمن عنوان کرد که «اصول فیزیکی تا جایی که می تواند برخلاف احتمال مانور اتم به اتم اشیاء سخن نمیگوید. در اصل دستکاری اتم ها را می توان انجام داد، ولی تاکنون در عمل انجام نشده است، زیرا ما بزرگ هستیم.» واژه نانوفناوری اولین بار توسط نورینو تاینیگوچی3 استاد علوم دانشگاه توکیو مطرح شد. ایشان اولین واژه را برای توصیف ساخت مواد و وسایل دقیقی که ابعاد آن ها در مقیاس نانومتر می باشد، بکار برد. به هرحال زمینه نانوفناوری از سوی کیم اریک درکسلر4 و ریچارد اسمالی5 بنا نهاده شد.{1}
1-1-2- تعریف
دانش نانو مطالعه‌ی پدیده‌ها و دستکاری مواد در مقیاس اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی است، جایی که جزییات آنها تفاوت بسیاری با مقیاسهای بزرگتر دارند. نانوفناوری‌ طراحی، توصیف صفات، تولید و به کار گیری ساختارها، دستگاه‌ها و سامانه‌ها به وسیله ی تنظیم شکل و اندازه‌ در مقیاس نانومتر است. وبسایت ناسا یک تعریف جالب از نانوفناوری ارائه داده است: خلق مواد، دستگاه‌ها و سامانه‌های وظیفه مند از طریق تنظیم اندازه‌ها در مقیاس نانومتر (1 تا 100 نانومتر) و استخراج پدیده‌ها و جزئیات جدید (فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی) در آن مقیاس. دیکشنری انگلیسی آکسفورد نانوفناوری را “فناوری در مقیاس نانو با تمرکز روی ابعاد کمتر از 100 نانومتر” تعریف می‌کند. پیشوند نانو از واژهای یونانی به معنی کوتاه مشتق شده و یک نانومتر مساوی با یک میلیاردیوم متر یا همان 〖10〗^(-9) متر است. بنابراین اندازهای نانومواد باید به گونهای باشد که حداقل یک بعد آنها کوچکتر از 100 نانومتر باشد.{5}
1-1-3- سرمایه گذاری
نانوفناوری طی 10 سال گذشته سرمایهگذاری قابلتوجهی را به خود اختصاص داده است. سرمایه گذاری دولتها مابین سالهای 1997 و 2005 چیزی در حدود 18 میلیارد دلار تخمین زده می شود.
م
اخیراً سرمایهگذاریهای چند جانبهای توسط دولتهای آمریکا، اروپا، ژاپن و بقیهی کشورهای جهان صورت گرفته است که فقط در سال 2003 بالغ بر 3 میلیارد دلار بوده است.
برای مثال در ایالات متحده آمریکا بنیاد ملی نانو 6(NNI) یک برنامهی ملی برای هماهنگ کردن تلاشهای موسسات مختلف در زمینههای دانش، مهندسی و فناوری نانو است. بودجهی سال 2007 آمریکا مبغلی در حدود 1.2 میلیارد دلار به بنیاد اختصاص داد و کل سرمایهگذاری انجام شده از سال تأسیس آن یعنی سال 2001 تاکنون 6.5 میلیارد دلار بوده است و اخیراً به صورت سالیانه 3 برابر بودجهی سال اول را شامل میشود. این سرمایهگذاری تولیدات زیادی که اساسش نانوتکنولوژی است و یا شامل نانومواد میشوند، از جمله آنهایی که هماکنون در بازار موجود است را موجب شده استا.{5}
1-2- نانو لوله های کربنی
نانولولههای کربنی سامانههای نانوی منحصر به فرد با خصوصیات مکانیکی و الکترونیکی فوق العاده هستند که از ساختار مولکولی غیرمعمول آنها سرچشمه میگیرد.
یک نانولهی کربنی ایدهآل را میتوان یک گرافیت تک لایه (ورق گرفن) که برای ساختن یک استوانهی یکپارچهی تو خالی رُل شده است در نظر گرفت. این استوانهها میتوانند با ابعادی به کوچکی 7.0 نانومتر دهها میکرون طول داشته باشند و در هر دو سر با کلاهکهای شبه فولرنی بسته شده اند.
ه
شکل1.1. رول شدن ورق گرافن و تبدیل آن به نانولوله.{16و17}
یک نانولهی کربنی که ضخامت دیوارهای به اندازهی یک ورقهی کربنی داشته باشد نانولولهی کربنی تک دیواره یا (SWCNT)7 نامیده میشود. بر اثر برهمکنشهای واندروالسی آنها اغلب در زنجیرههای طولانی متراکم میشوند. آرایشهای منظمی از SWCNT ها در یک شبکهی سهگوش گرد هم میآیندSWCNT ها را میتوان بلوکهای سازندهی نانولولههای کربنی چند دیواره MWCNT8 در نظر گرفت، که درحقیقت آرایش متحدالمرکزی از SWCNT ها با افزایش ضخامت هستند. MWCNT ها نیز معمولا میکرونها درازا دارند،با قطر خارجی در حدود دو تا دهها نانومتر و با طیف گستردهای از ساختارها . {16و17}
شکل2.1. انواع مختلف از نانو ساختارها. {16و17}
1-2-1- زمینه تاریخی
اکتشاف نانولولههای کربنی از علاقهی محققان به مواد کربنی پیرو سنتز ساختارهای قفس مانند به نام فولرنها در دانشگاه رایس به وسیلهی کروتو، اسمالی و همکاران در دهه 80 میلادی سرچشمه میگیرد. در سال 1991 لیجیما در لابراتوار NEC در ژاپن، برای اولین بار نانولولههای کربنی را با استفاده از میکروسکوپ انتقال الکترونی با وضوح بالا 9(HRTEM) مشاهده کرد. همزمان ، دانشمندان روس در انستیتو شیمیفیزیک مسکو مستقلاً CNT و کلافهای نانولولهای را در مقیاس بسیار کوچکتری کشف کردند. هر دو گروه تحقیقاتی MWCNT ها را مشاهده کرده بودند.

مدتی بعد، در سال 1992 گروه لیجیما10 و بتون11 در لابراتوار IBM برای اولین بار SWCNT ها را مشاهده کردند.
در همان زمان، مطالعات تئوری زیادی انجام شد که پیشبینی میکرد نانولولهها میتوانند بر اساس ضخامت و کایرالیتهشان (چرخش ششگوشه ها با تقید به محور اصلی نانولوله) خاصیت فلزی یا نیمهرسانایی داشته باشند.
این پیشبینیهای تئوری مهیج علاقهی فوق العاده زیادی که CNTها در جامعهی تحقیقاتی به وجود آوردهاند و تلاشهایی که دانشمندان برای غلبه بر مشکلات بزرگی که در آغار برای رشد، خالصسازی و دستکاری CNTها داشتهاند را توجیه میکند.
تنها چند سال بعد از کشف CNT ها در سال 1998 پیشبینیهای تئوری مبتنی بر خواص الکترونیکی آنها با آزمایشاتی به اثبات رسید، و هم اکنون طیف بینهایت گستردهای از تحقیقات در زمینه ی نانو الکتریک، انتقال دارو و مواد پر انرژی با استفاده از CNTها در حال انجام است.{16و17}
{
شکل 3.1. بسته شدن انتهای نانولوله ها به وسیله ی کلاهک {16و17}
شکل 4.1. انواع نانولولهها از نظر کایرالیتی {16و17}
شکل 5.1. زوایای مربوط به جهت رول شدن ورقه ی گرافن برای تشکیل نانولوله {16و17}
1-3- ایمیدازول
1-3-1- تعریف
ایمیدازول یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی C2N2H4 است. این ترکیب دارای جرم مولی 67.077 گرم بر مول است و شکل ظاهری آن به صورت جامد زرد کمرنگ یا سفید است.
برای اولین بار دباس12 منشا ترکیب را کشف کرد و آن را بوسیله گلی اوکسال و آمونیاک تهیه کرد و نام گلی اوکسالین13 را پیشنهاد کرد. این نام هنوز هم در ادبیات مدرن استفاده می شود.
نام ایمیدازول برای اولین بار توسط هانچ14 ارائه شد و او آن را به عنوان یک آزول پنج عضوی که یک سیستم حلقوی پلی هترو آروماتیک، شامل یک نیتروژن نوع سوم است طبقه بندی کرد.{5}

شکل 6.1. ایمیدازول{6}
شماره گذاری صحیح حلقه ایمیدازول در بالا نشان داده شده است. نیتروژن امین در موقعیت 1 قرار می گیرد و شماره گذاری در اطراف حلقه به سمت نیتروژن نوع سوم انجام می گیرد و در موقعیت 3 نیتروژن نوع سوم قرارمی گیرد.
قرار گرفتن یک استخلاف در موقعیت 2 مشکلی ایجاد نمی کند، زیرا این موقعیت نسبت به نیتروژن ها متقارن است.این نامگذاری برای بیشتر کمپلکس ها مناسب است. اما هنگامی که یک استخلاف در موقعیت 4 یا 5 قرار می گیرد، نامگذاری متفاوت خواهد بود.هیدروژن آمین با توجه به اینکه استخلاف روی کدام موقعیت (4 یا 5) قرار می گیرد با استفاده از خاصیت توتومری15 شدن، بر روی نیتروژن ها انتقال می یابد، که در شکل زیر نشان داده شده است:
شکل 7.1. توتومری شدن {6}
{شکل 8.1. حالتهای مختلف از استخلافهای قرار گرفته در موقعیت های 4و5 {6}
برای قرار دادن استخلاف بر روی نیتروژن آمین، هیدروژن آمین بر اثر توتومری شدن توسط استخلافهای دیگر جایگزین می شود. در شکلهای زیر نشان داده شده است :
شکل 9.1. حالت های مختلف از استخلافها بر روی آمین{6}
1-4- خواص فیزیکی ایمیدازول ها
1-4-1- نقطه ذوب و جوش
ایمیدازول دارای نقطه ذوب 90 درجه سانتیگراد و نقطه جوش 256 درجه سانتیگراد است.در جدول 1.1 نقطه جوش تعدادی از ترکیبات هتروسیکل پنج عضوی نشان داده شده است.ایمیدازول و 1و2و4تری آزول دمای جوش بالایی دارند. پیرازول در مقایسه با فوران و پیرول دمای جوش بالایی دارد، در صورتی که اختلاف قابل توجهی در جرم ملکولی آنها وجود ندارد.
جدول 1.1. دمای جوش ترکیبات هتروسیکل پنج عضوی{6}
CompoundB. p., °C. (760 mm.)Furan32 Pyrrole131 Pyrazole1871,2,3-Triazole204Imidazole2561,2,4-Triazole260
دمای جوش ایمیدازول زمانی که یک گروه متیل در موقعیت 1 قرار می گیرد به طور قابل توجهی کاهش می یابد. اما زمانی که گروه متیل در موقعیت 4 یا 5 قرار میگیرد اثر قابل توجهی بر دمای جوش ایمیدازول نمی- گذارد. اگر یک گروه آمیل به موقعیت 1 اضافه کنیم، با اینکه جرم ملکولی دو برابر می شود ولی دمای جوش ایمیدازول کاهش می یابد. در جدول 2.1 دمای جوش ایمیدازول با استخلافهای مختلف نشان داده شده است.
جدول 2.1. دمای جوش ایمیدازول با استخلافهای مختلف{6}
CompoundB. p., °C. (760 mm.)Imidazole2561-Methyl-Imidazole1984(or5)-Methyl-Imidazole2641-Propyl-Imidazole2231-Amyl-Imidazole2451,2-Dimethyl-Imidazole2051-Ethyl-2-methyl-Imidazole2111-Methyl-5-chloro-Imidazole2021-Methyl-4-chloro-Imidazole2451,4-Dymethyl-Imidazole2001,5-Dymethyl-Imidazole2201-Phenyl–Imidazole2772-Phenyl–Imidazole340
در جدول 3.1 دمای ذوب تعدادی از ترکیبات ایمیدازول با استخلافهای مختلف در موقعیتهای مختلف خلاصه شده است .هنگامی که یک گروه متیل در موقعیت 1 قرار می گیرد دمای ذوب به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد، اما هنگامی که در موقعیت 4 یا 5 قرار می گیرد دمای ذوب افزایش می یابد. {6}
جدول 3.1. دمای ذوب تعدادی از ترکیبات ایمیدازول با استخلافهای مختلف{6}
CompoundM. p., °CImidazole901-Methyl-Imidazole-62-Methyl-Imidazole140-1414(or5)-Methyl-Imidazole55-561-Phenyl-Imidazole132-Phenyl-Imidazole148-1494(or5)-Phenyl-Imidazole133-1341-Benzyl-Imidazole71-722-Benzyl-Imidazole125-1264(or5)-Benzyl-Imidazole82-844,5-Diphenyl-Imidazole2282-Methyl-4,5-diphenyl-Imidazole2401-Methyl-4,5-diphenyl-Imidazole1581-4-2- حلالیت16
حلالیت ایمیدازول در حلالهای قطبی زیاد و در حلالهای غیر قطبی کم است. در دمای اتاق ایمیدازول به شدت در آب حل می شود و مقادیر کمی حلالیت آن در آب بدست نیامده است.
4یا 5 متیل ایمیدازول در بنزن حلالیت خوبی دارد. ایمیدازولهای استخلاف N در مقایسه با ایمیدازول با هیدروژن آزاد، در حلالهای ناقطبی بهتر حل می شوند. مقادیر کمی حلالیت ایمیدازول در بنزن و دیو اکسان، و 4یا5 در بنزن به ترتیب در جدول 4.1 و جدول 5.1 خلاصه شده است .{6}
جدول 4.1. حلالیت 4یا5 متیل ایمیدازول در بنزن{6}
Temperature, °CMolality3.24.5716.86.0721.16.8725.47.4429.38.2431.48.54
جدول 5.1. مقادیر کمی حلالیت ایمیدازول در بنزن و دیو اکسان{6}
BenzeneDioxaneTemp. °C MolalityTemp. °C Molality36.7 0.19814.73.6241 0.25817.94.2942.2 0.48621.94.9642.80.688235.1744.81.19532.77.4845.71.524389.4647.82.3839.410.5493.0046.814.251.24.6355.819.351.85.3852.96.7756.29.23
1-4-3- ویسکوزیته17
ویسکوزیته محلول بنزن، ایمیدازول و 4 یا 5 متیل ایمیدازول در جدول 6.1 وجود دارد. محلول پیرول یا پیرازول در بنزن، به عنوان حلال خالص تقریبا ویسکوزیته یکسان دارند و با افزایش غلظت اختلاف ناچیزی مشاهده می شود. این باعث تجمع18 کم می شود.ثابت ویسکوزیته برای محلولهای ایمیدازول و 4 یا 5 متیل ایمیدازول، با افزایش غلظت افزایش می یابد.{6}
ث جدول 6.1. ویسکوزیته محلول بنزن، ایمیدازول و 4 یا 5 متیل ایمیدازول{6}
Compound (Temp. °C)MolalitySpecific ViscosityImidazole (30°)0.036
0.073
0.1460.0106
0.0248
0.0549Imidazole (50°)0.146
0.416
0.4630.041
0.15
0.16864(or5)-Methyl-Imidazole (30°)0.04
0.08
0.242
0.249
0.475
0.493
0.607
1.075
1.362
2.068
2.848
3.7360.0071
0.0354
0.1187
0.1277
0.2925
0.3262
0.4113
0.7801
0.9911
1.6524
2.3138
3.1564(or5)-Methyl-Imidazole (50°)0.242
0.249
0.475
0.493
0.6070.091
0.093
0.214
0.237
0.3079
1-4-4- ممان دوقطبی19
اغلب اطلاعات با ارزش در مورد ساختمان ملکولهای آلی، از اطلاعات دقیق مربوط به خواص دی الکتریک آنها بدست می آید. بزرگی شدت ممان دوقطبی نشان دهنده بار توزیع شده در داخل ساختار آنها است. متاسفانه مواد تجربی ایمیدازولها نسبتا محدود است. ممان دوقطبی فقط برای ایمیدازول، 4یا5 متیل ایمیدازول، 1متیل ایمیدازول و بنزی ایمیدازول در دسترس است و در جدول 7.1 خلاصه شده است. {6}
جدول 7.1. ممان دوقطبی برای برخی ترکیبات ایمیدازولها در حلالهای مختلف بر حسب دبای20 {6}
CompoundNaphthaleneBenzeneDioxaneCarbon
tetrachlorideImidazole5.7 (97°)6.2 (70°)4.8 (50°)—-4(or5)-Methyl-Imidazole—-6.2 (70°)5.1 (20°)5.8 (18°)1-Methyl-Imidazole—-3.6 (20°)3.8 (20°)—-ImidazoleI—-3.8——–BenzimidazoleB——–3.93 (25°)—-
در جدول 8.1 ممان دوقطبی ایمیدازول در غلظت های مختلف در بنزن محلول نشان داده شده است. با کاهش غلظت ممان دوقطبی کاهش می یابد.
جدول 8.1. ممان دوقطبی ایمیدازول در غلظتهای مختلف بر حسب دبای{6}
Mole fraction of soluteDipole moment , Debye units0.0059515.620.0011404.420.0002333.93
1-4-5- خواص فیزیکی مختلف
اطلاعات مربوط به ضریب شکست21، دانسیته22، مولار حالت انکسار23، کشش سطحی24، گرمای ذوب25 و گرمای محلول26 ایمیدازول 4 یا 5 متیل ایمیدازول در جداول بعدی خلاصه شده است.
جدول 9.1. دانسیته، ضریب شکست و مولار حالت انکسار مشتقات ایمیدازول در دماهای مختلف{6}
CompoundTemp, °CDensitynCnHenFMDImidazole
95
100.9
110.0
153
2051.036
—-
1.0222
0.9920
0.93701.48075
1.47625
—-
—-
—-1.48428
1.48006
—-
—-
—-1.49442
1.48980
—-
—-
—-18.76
18.77
—-
—-
—-4(or5)-Methyl-Imidazole
14.3
18
50
60
70
110
1531.0416
1.036
1.016
1.009
1.002
0.9691
0.93801.50367
1.50115
1.48922
1.48627
1.48227
—-
—-1.50774
1.50572
1.49298
1.48994
1.48553
—-
—-1.51750
1.51499
1.50284
1.49982
1.49538
—-
—-23.48
23.52
23.46
23.50
23.55
—-
—-1-Methyl-Imidazole20.51.03251.488561.492441.5015723.081-Propyl-Imidazole19.60.97051.476711.480211.4882932.241-Isoamyl-Imidazole19.70.94271.471141.474251.4820541.201,2-Dimethyl-Imidazole16.11.001.486651.490241.4992627.791-Ethyl-2-Methyl-Imidazole21.80.98071.483011.486601.4951632.271-Methyl-5-chloro-Imidazole
20.5
17.71.25
1.25611.50630
1.507831.51009
1.511811.51958
1.5212127.88
27.831-Methyl-4-chloro-Imidazole19.81.24831.509301.513081.5225928.061-Ethyl-2-Methyl-5-chloro-Imidazole
19.81.14151.495191.498881.5073137.171-Ethyl-2-Methyl-4-chloro-Imidazole
16.81.15981.498641.502231.5108836.801-Phenyl-Imidazole15.41.13971.593351.599991.6165043.25
جدول 10.1. کشش سطحی مشتقات ایمیدازول در دماهای مختلف{6}
CompoundTemperature, °CSurface tension,dynes/cm.Imidazole
110
150
20536.82
33.85
30.054(or5)-Methyl-Imidazole
20
56
110
15338.7
36.21
32.36
29.28
جدول 11.1. گرمای ذوب و گرمای محلول مشتقات ایمیدازول در بنزن محلول در غلظت های مختلف{6}
MolalityHeat of solution,
cal./mole(21°)Heat of fusion,
cal./mole0.13-3210-28400.22-2170—-
1-5- خواص شیمیایی ایمیدازول ها
1-5-1- قدرت پایه ای
ایمیدازول یک مونو اسید پایه ای است که توانایی تشکیل نمک بلوری با اسید را دارد. نقطه ذوب تعدادی از نمک های ایمیدازولیم در جدول 12.1 ذکر شده است .ماهیت اساسی ایمیدازول ناشی از توانایی نیتروژن پیریدین برای دریافت یک پروتون است. تاثیر استخلافهای مختلف بر قدرت پایه ای ایمیدازول در جدول 13.1 نشان داده شده است.
جدول 12.1. نقطه ذوب تعدادی از نمکهای ایمیدازول{6}
SaltM.p.°CReferencesNitrate118(30)Chloroauratedec.190(29)Chloroplatinatedec.200(31)Dimolybdate—-(27,28)Picrate208-212(20.22-24)Flavianate224-226(26)Diliturate—-(25)Acid oxalate232,252,225(20-23)Acid tartrate202(22)Benzene99(18,19)
جدول 13.1. قدرت پایه ای تعدادی از ایمیدازولها{6}
CompoundpKaImidazole6.95;6.891-Methyl-Imidazole7.252-Methyl-Imidazole7.864(or5)-Methyl-Imidazole7.522,4(or 2,5)-Dimetyl-Imidazole8.362,4,5-Trimethyl-Imidazole8.862-Phenyl-Imidazole6.394(or 5)-Phenyl-Imidazole6.004(or 5)-Hydroxymethyl-Imidazole6.384(or 5)-Carboxy-Imidazole6.084(or 5)-Carbethoxy-Imidazole3.664(or 5)-Bromo-Imidazole3.60Histamine5.98
اضافه کردن گروههای متیل به حلقه ایمیدازول قدرت پایه ای آن را افزایش می دهند. این توضیح در مورد خواص الکترون – آزاد گروههای متیل است که تمایل به افزایش چگالی الکترونی نیتروژن پیریدین را دارند. تشابه استخلاف مشاهده شده در سری پیریدین، که در آن قدرت پایه ای a-picoline بیشتر از سیستم حلقه اصلی (والد) است. این افزایش در قدرت پایه ای را می توان به ترکیب شدن القایی و اثر رزونانسی نسبت داد (فوق کانژوگاسیون) . بررسی های مشابه ممکن است به کار رود برای 2 متیل ایمیدازول، که شرح حالت کانژوگاسیون در زیر نشان داده شده است.
شکل 10.1. اثر کانژوگاسیون{6}
با قرار دادن یک گروه متیل در موقعیت 4 یا 5 حلقه ایمیدازول قدرت پایه ای را افزایش می دهد. اما اثر کمتر نسبت به دو گروه متیل دارد. بررسی های تقارنی ممکن است این تفاوت را توضیح دهد. یون 2 متیل ایمیدازولیوم نشان دهنده یک ساختار بسیار متقارن با دو سهم معادل است، در مقایسه با 4 یا 5 متیل ایمیدازولیوم که با دو سهم غیر معادل است. با قرار دادن یک گروه متیل در دو موقعیت 4 یا 5 باعث کمک به افزایش در قدرت پایه ای می شود.ا
گروههای الکترون کشنده از قبیل گروههای فنیل، نیترو و یا یک هالوژن قدرت پایه ای را کاهش می دهند.مقایسه 1متیل 5 نیترو ایمیدازول و 1و2 دی متیل 5 نیترو ایمیدازول با مشتقات 4 نیترو مربوط به آنها، نشان میدهد که ترکیبات 5نیترو پایه قوی تری دارند.ساختاری که در آن گروه نیترو در موقعیت مجاور به سیستم الکترون دهنده (نیتروژن پیریدین) قرار گیرد قدرت پایه ای آن ضعیف می شود. {6}
شکل 11.1. قرار گرفتن گروه نیترو در موقعیت های مختلف و تاثیر بر قدرت پایه ای{6}
1-5-2- خاصیت شبه اسیدی27
علاوه بر ماهیت پایداری، ایمیدازول خواص اسیدی ضعیف (شبه اسیدی) از خود نشان می دهد. فرم آن نمک با فلز است که ساختار کلی آن در زیر نشان داده شده است.
شکل 12.1. ساختار کلی نمک ایمیدازول



قیمت: تومان

About the author

92 administrator

You must be logged in to post a comment.