فهرست مطالب

نشریه پژوهش های شیمی
سال سوم شماره 1 (پیاپی 4، بهار و تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/02/04
  • تعداد عناوین: 12
|
  • علی حسین محمد ظاهری* صفحات 1-6

    در این کار ما به محاسبه و بررسی تغییرات ویسکوزیته های سدیم تبخیرشده در حالت های مختلف ترمودینامیکی پرداخته -ایم. در حالت کلی این ضریب انتقال شاره ها به صورت انتگرال زمانی تابع تنش متناسب بیان می گردد. از آن جایی که محاسبه مستقیم این تابع غیرممکن است ما بسط تیلور آن را محاسبه نموده که از شش ضریب اولیه، ضرایب فرد صفر و ضرایب زوج آن غیر صفر می باشند. بدیهی است منشا ویسکوزیته در سطح میکروسکپیک تاثیر اتم ها بر یکدیگر از طریق پتانسیل بین اتمی می باشد. که در این کار این پتانسیل، شبه پتانسیل اشکرافت با تقریب های ایکیمورا- یوتسامی در نظر گرفته شد. هم چنین برای محاسبات ما نیاز به تابع توزیع ذرات داریم که تابع توزیع متناسب با این کار توسط کامبایاشی و همکارانش که به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی به دست آمده است مدنظر قرار داده شده است. از طرف دیگر تابع حافظه ای موری نقش بسیار مهمی در محاسبه تمامی ضرایب انتقال شاره ها ایفا می کند که در بخشهای بعدی این تابع معرفی شده است. متداول ترین روش تیوری محاسبه ضرایب انتقال شاره ها روش گرین-کابو می باشد که ما نیز در این کار از این روش بهره جسته ایم. نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از روش های دیگر تطابق بسیار خوبی دارد.

    کلیدواژگان: تابع بستگی زمانی، تابع حافظه ای موری، فرمول گرین-کوبو، ضریب های انتقال، گرانروی سدیم
  • مهدی شیخان*، صبا غلامپور صفحات 7-14

    جوش خوردن یک حلقه به وسیله تشکیل دو پیوند به طور همزمان و در ازای ازبین رفتن دو پیوند سست تر همیشه مورد توجه شیمیدان ها بوده است. مالییمیدها به دلیل شرکت هر دو اتم کربن پیوند دوگانه شان در واکنش های آلی معروف هستند. در این مطالعه برای نخستین بار ترکیبات بنزو[e]ایزوایندول-3،1-دی اون ها با استفاده از پیشبرنده مس طی یک واکنش یک مرحله ای از استایرن ها و مالییمیدهای مختلف سنتز شدند. این نخستین گزارش از واکنش دیلز-آلدر دی ان های استایرنی با آلکن ها است. واکنش برای مشتقات مختلف استایرن ها همچنین مشتقات مختلف مالییمیدها با بازده بالا به محصولات مورد نظر انجامید. همچنین با استفاده از این روش، مشتقات با ارزش نفتو [2،1-c]فوران-3،1-دی اون ها با استفاده از واکنش مالییک انیدرید با استایرن ها سنتز شدند. روش حاضر فقط در یک مرحله به طور مستقیم با استفاده از مواد اولیه در دسترس و تجاری استایرن انجام و بازده های بالایی از محصولات در اختیار شیمیدان های آلی می گذارد.

    کلیدواژگان: بنزو[e] ایزوایندول- 3، نفتو[2، 1-c]فوران- 3، 1 -دی اون، دیلز- آلدر، استایرن، مالئیمید
  • نصرت مددی ماهانی*، محمدرضا گله داری صفحات 15-20

    محاسبات شیمی کوانتومی جهت بررسی برهمکنش ترکیبات دارویی سیتاگلیپتین و پیوگلیتازون که برای درمان بیماری دیابت مصرف می گردند با نانولوله ی (7-7) انجام گرفت. در همه محاسبات از کد Dmol3 در پایه نظریه تابعیت چگالی و روش GGA با مجموعه پایه DNDاستفاده گردید. نواحی واکنش پذیر و محل های حمله الکترون دوستی و هسته دوستی این ترکیبات با استفاده از توابع فوکویی بر اساس آنالیز بار مولیکن مورد بررسی قرار گرفت. انرژی جذب داروها با نانولوله ای کربنی محاسبه گردید. ترکیبات دارویی سیتاگلیپتین و پیوگلیتازون به صورت غیر کووالانی در داخل دیواره کربن نانوتیوب قرار می گیرند. پارامترهای کوانتومی کربن نانولوله خالص و سیستم های برهمکنشی، نشان می دهند که واکنش پذیری سیستم های کمپلکسی در مقایسه با کربن نانولوله خالص افزایش می یابد. انرژی های جذب منفی، برهمکنش مناسبی میان دارو و نانولوله کربنی و جذب شیمیایی ضعیفی را نشان می دهد. براساس محاسبات کوانتومی انجام گرفته، نانولوله کربنی تک دیواره (7و7) می تواند به عنوان حامل دارویی مناسب در داروسانی ترکیبات سیتاگلیپتین و پیوگلیتازون مورد استفاده قرار گیرند.

    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، دارورسانی، سیتاگلیپتین، پیوگلیتازون، نانولوله کربنی تک دیواره
  • مرضیه آذرخش، مهدی ایرانی* صفحات 21-28
    در این پژوهش از نظریه تابعی چگالی برای بررسی شیمی گزینی آنزیم استیلن هیدراتاز در واکنش هیدراسیون 3-بوتین-2-ال، پروپارژیل الکل و پروپن استفاده شده است. ابتدا، بر اساس ساختار کریستالی آنزیم، یک مدل بزرگ از جایگاه فعال آن ساخته شد. ساختار نقاط ایستا در طول مسیر واکنش بهینه شده و نیمرخ انرژی واکنش به دست آمد. نتایج نشان می دهد که برای 3-بوتین-2-ال انرژی اتصال 1/16 کیلوکالری برمول بالاتر و محصول ایجاد شده 4/17 کیلوکالری برمول پایدارتر از محصول سوبسترای طبیعی این آنزیم (استیلن) است. به طور مشابه برای پروپارژیل الکل نیز انرژی اتصال 7/10 کیلوکالری برمول بالاتر از سوبسترای استیلن است. پروپارژیل الکل در مرحله سوم واکنش خود به یک حد واسط بسیار پایدار رسیده و واکنش آن متوقف می شود. این نتایج نشان می دهند که 3-بوتین-2-ال و پروپارژیل الکل به عنوان بازدارنده رقابتی برای آنزیم استیلن هیدراتاز عمل می کنند. نتایج محاسبات برای واکنش پروپن نشان داد که انرژی اتصال این ترکیب بسیار گرماگیرتر از استیلن، 3-بوتین-2-ال و پروپارژیل الکل است (3/30 کیلوکالری برمول). همچنین مرحله بعدی واکنش نیز انرژی بالایی لازم دارد. در نتیجه پروپن نمی تواند سوبسترای مناسبی برای استیلن هیدراتاز باشد.
    کلیدواژگان: استیلن هیدراتاز، آنزیم، شیمی گزینی، روش کلاستر، نظریه تابعی چگالی
  • جواد ذوالقرنین* صفحات 29-40

    از اسپکتروفتومتری مشتقی برای اندازه گیری غلظت و از طرح اورتوگونال تاگوچی برای بهینه سازی شرایط حذف هم زمان دو رنگ دایرکت قرمز و راکتیو سیاه از محلول آبی توسط نانو ذرات کبالت فریت اصلاح شده با پلی دوپامین استفاده شده است. نانو ذرات کبالت فریت توسط روش همرسوبی تهیه و با پلی دوپامین اصلاح شده است. برای بررسی مشخصات جاذب تهیه شده از تکنیک های (FT- IR)، پراش پرتو ایکس (XRD) و تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده گردیده است. عامل های تاثیرگذار بر فرآیند جذب شامل pH، مقدار جاذب، غلظت اولیه هر یک از دو رنگ و زمان از طریق اجرای یک طرح 16ردیف عمودی مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز تاگوچی بر مبنای یافتن ردیفی از آزمایش ها است که بیش ترین نسبت سیگنال به نویز را داشته باشد. پاسخ های درصد حذف (R%) و ظرفیت جذب (q) به شکل سیگنال به نویز تبدیل شده و مبنای انتخاب، بهترین پاسخی است که دارای سیگنال به نویز بیش تری باشد. با اجرای طرح تاگوچی و با استفاده از تابع مطلوبیت مقادیر بهینه عامل ها بدست آمده است، که عبارت از pH برابر با 3، مقدار جاذب 10 میلی گرم، غلظت اولیه هر یک از دو رنگ 20 میلی گرم بر لیتر و زمان تماس 4 دقیقه می باشند.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، رنگ دایرکت قرمز، رنگ ری اکتیو سیاه، طرح تاگوچی، نانوذرات کبالت فریت
  • بهاالدین رشیدزاده*، ابراهیم شکری، زهرا صالحی صفحات 41-51

    این پروژه به مطالعه جذب و حذف کاتیون های مس از محلول های آبی با استفاده از هیدروژل بیو-نانوکامپوزیت نشاسته-پلی(کوپلیمر آکریل آمید و آکریلیک اسید)/گرافن اکساید می پردازد. هیدروژل بیو-نانوکامپوزیت از پلیمریزاسیون رادیکالی بیوپلیمر نشاسته با مونومر های وینیلی آکریل آمید (Am) و آکریلیک اسید (AA)با کراسلینکر N,N-متیلن بیس آکریل آمید (MBA) در حضور نانو شیت-های گرافن اکساید بدست آمد. نانوبیو-کامپوزیت بدست آمده با تکنیک های XRD، FT-IR، FE-SEM، TEM و TGA مورد بررسی قرار گرفت. اثر pH بر جذب، اثرات زمان بر جذب، غلظت اولیه مس و اثر دما بر فرآیند جذب کاتیون های مس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از آزمایشات صورت گرفته بر حذف و جذب کاتیون های مس، بترتیب بشترین حذف در 5/5pH=، با گذشت زمان مقدار جذب افزایش یافت، ایزوترم جذب از مدل لانگمویر و پارامتر های ترمودینامیکی یک فرآیند جذب گرماگیر و خودبه خودی را نشان می دهد. همچنین مقدار جذب متناسب با مقدار گرافن اکساید افزایش نشان داد. بعلاوه آن چون انتالپی جذب بین 20-80 (KJ/mol) است درنتیجه فرایند حذف و جذب یک فرایند الکترواستاتیکی است.

    کلیدواژگان: هیدروژل، زیست-نانوکامپوزیت، نانولایه گرافن اکساید، حذف کاتیون های مس، نشاسته
  • محمدرضا جلالی سروستانی، رویا احمدی* صفحات 53-63

    در این مطالعه، برهمکنش نانو لوله کربنی با ماده انفجاری تری نیتروآنیزول با روش نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا ساختارهای ، تری نیتروآنیزول، نانو لوله کربنی و کمپلکس های آن ها با یکدیگر در دو کنفیگوراسیون متفاوت مورد بهینه سازی هندسی قرار گرفتند. سپس، محاسبات IR و اوربیتال های مولکولی بر روی آن ها صورت گرفت. انرژی جذب سطحی و پارامترهای ترمودینامیکی محاسبه شده از جمله تغییرات انرژی آزاد گیبس (ΔGad)، تغییرات آنتالپی تشکیل (ΔHad) و ثابت تعادل ترمودینامیکی (Kth) نشان دادند که جذب سطحی ماده انفجاری بر روی نانو لوله کربنی گرما زا، خودبخودی و برگشت ناپذیر می باشد. تاثیر دما بر روی فرآیند جذب سطحی این ماده پرانرژی نیز بررسی گردید و یافته های به دست آمده ثابت کرد که در دمای 298 درجه کلوین، فرآیند جذب سطحی بالاترین راندمان را دارد. مقادیر ظرفیت گرمایی ویژه، چگالی و طول پیوندهای N-O و C-NO2 نشان داد که با جذب شدن تری نیتروآنیزول بر روی نانو لوله کربنی میزان حساسیت این ماده پر انرژی نسبت به گرما به طور چشمگیری کاهش یافته و قدرت تخریبی، فشار و سرعت انفجار آنها به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. و یافته های آنالیز اوربیتال های مولکولی بیانگر آن بود که از نانو لوله کربنی می توان برای اندازه گیری تری نیتروآنیزول با استفاده از حسگرهای الکتروشیمیایی استفاده نمود. .

    کلیدواژگان: تری نیتروآنیزول، مواد انفجاری، نظریه تابعی چگالی، نانولوله کربنی
  • علی حسین کیانفر*، علیرضا نجفی چرمهینی، عباس عبدالوند، محمدامین آرایش صفحات 65-78

    برای حذف و کاهش ترکیب های سمی نیتروفنول از آب های آلوده و پساب های صنایع مطالعه های بسیاری انجام شده است و از روش های گوناگون مانند جذب، اکسایش کاتالیتیکی، الکتروشیمیایی و غیره استفاده شده است اما این روش ها مشکل هایی از جمله حساسیت کم، هزینه ی بالا و مدت زمان طولانی دارند. یکی از روش های مورد توجه دانشمندان در سال های اخیر هیدروژندارکردن کاتالیتیکی مشتقات نیتروفنول و تبدیل آن به مشتق آمینوفنول است. از همین رو در این مقاله تلاش شد تا با ساخت نانوکاتالیست های ناهمگن، مواد سمی و سرطان زای نیتروفنول به مشتق آمینوفنول آن کاهش داده شود. به منظور ساخت این نانو کاتالیست هه از مس(II) با استفاده از لیگاندهای باز شیف سه دندانه ای (ONO) که ساختار آن [CuL(DMF)]، و در آن L لیگاند 1-((2-آمینو-نیتروفنیل ایمینو)متیل)نفتالن است، تهیه و به وسیله طیف سنجی فروسرخ و طیف الکترونی مریی- فرابنفش شناسایی شد. سپس کاتالیست های ، [CuL(DMF)]/KIT-5 و [CuL]/ KIT-5/PPh3 از کمپلکس تهیه شده و نانو ذره ی سیلیکای KIT-5 مزوپور و فسفین ها تهیه شدند و با روش های طیف الکترونی حالت جامد، طیف سنجی فروسرخ، پراش پرتو ایکس، روش میکروسکوپ الکترونی روبشی (FE-SEM) شناسایی شدند. سپس فعالیت کاتالیتیکی کاتالیست های تهیه شده در واکنش کاهش پارانیتروفنول به پاراآمینوفنول و واکنش کاهش اورتونیتروفنول به اورتوآمینوفنول بررسی شد و در نهایت به وسیله طیف سنجی مریی- فرابنفش دنبال شد و قابلیت بازیابی آن ها مورد بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: اورتونیتروفنول، پارانیتروفنول، سیلیکای KIT-5 مزوپور، کاتالیست ناهمگن، نانو کاتالیست
  • الهام عسکری زاده*، سروش زیارتی صفحات 79-85

    در این مطالعه تشکیل کمپلکس انتقال بار بین بازهای آزاد پورفیرین (تترا فنیل پورفیرین (TPP) و تتراکیس (4-متیل فنیل) پورفیرین (4Me-TPP) به عنوان الکترون دهنده (D) با پذیرنده های الکترون (A) از قبیل 2 ، 4 ، 6 تری نیترو فنل (پیکریک اسید) و1-کلرو 2 ، 4 ، 6 تری نیتروبنزن (پیکریل کلرید) در حلال دی کلرو متان با استفاده از اسپکتروفتومتری UV-Vis در سه دما (293 تا 308 کلوین) بررسی شد. پیک مربوط به پورفیرین در طول موج 418 نانومتر کاهش یافت و به جای آن دو نوار جذبی جدید در 448-444 و 667-654 نانومتر در کمپلکس های مختلف ظاهر شد. پیک جدید مشخصه انتقال بار از اربیتال HOMO پورفیرین به LUMO الکترون پذیرنده است. وجود نقطه ایزوبستیک مشخصه وجود یک تعادل و دو گونه ی جاذب است. ثابت تعادل و ضریب جذب مولی برای کمپلکس ها در دماهای مختلف با استفاده از معادله بنسی هیلدبرند محاسبه شد. با در نظر گرفتن وابستگی دمایی ثابت تشکیل کمپلکس ها، معادله وانت هوف برای محاسبه ثابت های ترمودینامیکی واکنش های تشکیل کمپلکس ها شامل ∆H, ∆G, S∆، استفاده شد. خطی بودن این رابطه در تمامی دماهای در نظر گرفته شده برای هر سه کمپلکس، معرف تشکیل کمپلکس یک به یک بین دو گونه الکترون دهنده و الکترون پذیرنده می باشد.

    کلیدواژگان: 1. بازهای آزاد پورفیرین، 2. الکترون دهنده، 3. الکترون پذیرنده، 4. ثابت های ترمودینامیکی، 5. کمپلکس انتقال بار
  • فرهاد کبیری اصفهانی*، الهام کریمی صفحات 87-94

    در این پژوهش، نانوذرات پالادیم در نانوساختار اورگانوسیلیکای منظم اتان-بنزن سنتز شد و فعالیت کاتالیستی آن در واکنش سوزوکی-میاورا مورد بررسی قرار گرفت. وجود حلقه های بنزنی و برهمکنش های -π π بین آنها موجب پایداری نانوذرات پالادیم در درون بستر اورگانوسیلیکای مزوحفره منظم و مانع از فروشویی نانوذرات پالادیم می شود. نانوکاتالیست سنتز شده توسط آنالیزهای متعددی نظیر آنالیز جذب -واجذب نیتروژن، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس و آنالیز پلاسمای جفت شده القایی مورد مطالعه قرار گرفت. سپس فعالیت نانوکاتالیست بدست آمده در فرآیند جفت شدن سوزوکی-میاورا مورد بررسی قرار گرفت. شرایط بهینه نهایی برای انجام واکنش جفت شدن سوزوکی، آریل بورونیک اسید (1/1 میلی مول)، آریل-هالید (1 میلی مول)، پتاسیم کربنات (3 میلی مول)، نانوکاتالیست (0/2 درصدمولی)، حلال اتانول و دمای 65 درجه سانتیگراد بدست آمد. نتایج حاصل بیانگر آن است که این نانوکاتالیست از فعالیت بالایی در تولید محصول بای آریل برخوردار است. همچنین آزمایش بازیافت نشان داد که این نانوکاتالیست بدون کاهش چشمگیر در فعالیت تا 6 مرتبه قابل بازیافت است.

    کلیدواژگان: نانوذرات پالادیم، اورگانوسیلیکای منظم اتان-بنزن، واکنش سوزوکی، کاتالیست ناهمگن
  • محمد شکری*، امیر اکبری شورگلی، وحید دودکانلوی میلان صفحات 95-107
    هدف از این مطالعه بررسی حذف فوتوکاتالیزوری آنتی بیوتیک داکسی سایکلین در محلول های آبی با استفاده از ذرات ZnO تثبیت شده بر روی شیشه (نانوذرات آلدریچ ، ذرات مرک و نانوذرات تهیه شده بروش ترسیب شیمیایی) تحت نورUV-C است. مشخصات صفحات شیشه ای پوشش داده شده با ذرات ZnO توسط تکنیک های SEM، AFM و XRD بررسی شده است. تاثیر پارامترهای عملیاتی (غلظت اولیه ی داکسی سایکلین ، شدت تابش نور ماوراءبنفش وpH) بر روی فعالیت فوتوکاتالیزوری ذرات ZnO و سینتیک واکنش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که ZnO به عنوان یک فوتوکاتالیزور کارآیی نسبتا مناسبی در حضور نور UV-C برای حذف داکسی سایکلین از محلول های آبی دارد . درصد حذف داکسی سایکلین در غلظت mgL-175، 5/6pH= و شدت نور Wm-2 40 و مدت زمان چهار ساعت برای نانوذرات ZnO آلدریچ ، میکروذرات ZnO مرک و نانوذرات ZnO تهیه شده به ترتیب برابر 2/45، 8/48 و 7/52 بدست آمد . نتایج مطالعات معدنی سازی نیز کاهشCOD را با گذشت زمان نشان داد . نتایج بررسی های سینتیکی نشان دهنده سینتیک واکنش شبه درجه ی اول می باشد . کلید واژه: آنتی بیوتیک داکسی سایکلین ، تخریب فوتوکاتالیزوری ، فرآیندهای اکسایش پیشرفته ، نانوذرات ZnO
    کلیدواژگان: آنتی بیوتیک داکسی سایکلین، تخریب فوتوکاتالیستی، فرآیندهای اکسایش پیشرفته، نانوذرات روی اکسید
  • مسعود آیت اللهی مهرجردی*، زهرا قهساره، فروزان گلابی، سیده ملاحت شادمان صفحات 109-116
    آموزش کاوشگرانه یکی از روش های خلاقانه ی تدریس محسوب می شود که در نظام های آموزشی دنیا از محبوبیت زیادی برخوردار است. از مزایای این روش تقویت روحیه ی پرسشگری است تا دانشجو بوسیله توانایی های فردی خود به مدل سازی و تحلیل مسایل علمی بپردازد و مشارکتهای گروهی را بین آنها افزایش می دهد. به منظور اجرای این روش در کلاس مباحث ویژه برای تحصیلات تکمیلی شیمی در دانشگاه اصفهان، تصمیم گرفته شد تا با ساخت یک دستگاه ساده ی طیف سنج نوری، مفاهیم اولیه طیف سنجی آموزش داده شود. در این راستا، علاوه بر ثبت طیف جذبی محلول های متفاوت در ناحیه مریی با استفاده از دستگاه ساخته شده، بررسی تاثیر انواع منابع تابش و عناصر متفرق کننده نیز صورت گرفت. برای انطباق طول موج خروجی طیف سنج با طول موج واقعی از طیف جذبی محلول پتاسیم پرمنگنات استفاده گردید. مراحل مختلف ساخت این دستگاه، منجربه شناخت قطعات مختلف طیف سنجهای نوری و ایجاد انگیزه در دانشجویان جهت درک عمیقتر مفاهیم این مبحث گردید. هدف از انجام این شیوه، آشنایی هر چه بیشتر دانشجویان با آموزش کاوشگرانه به عنوان مدرسین آینده شیمی و به کارگیری آن در نظام آموزشی سنتی ایران می باشد. در نهایت از این روش آموزشی برای نوشتن این مقاله به صورت گروهی بهره گرفته شد تا تمام دانشجویان با نحوه ی نگارش مقاله و ارسال آن آشنایی پیدا کنند.
    کلیدواژگان: آموزش کاوشگرانه، خلاقیت، طیف سنج نوری، مباحث ویژه، مدرسین آینده
|
  • Ali Hossein Mohammad Zaheri * Pages 1-6

    This study is devoted to the estimate the longitudinal, bulk and shear stress auto correlation functions (LSAC/BSAC/SSAC) and corresponding viscosities of evaporated Na for four thermodynamic states. In fact, this study is devoted to investigating temperature dependence of BSAC/LSAC/SSAC functions. This expression is written as a time integral of a time correlation function of a quantity corresponding to the transport coefficient. To investigate transport coefficients theoretically, the method used more frequently is the Green-Kubo formula. Another quantity required to evaluate the LSAC/BSAC/SSAC functions is the distribution function. For this aim, we have used the results work of Kahl and Kambayashi having been done via molecular-dynamics (MD) simulation method. First, three non-zero sum rules for the longitudinal and bulk stress auto correlation functions have been evaluated. For the interaction potential, we have used Ashcroft pseudo potential and corresponding pair correlation function. The Green-Kubo method and Mori memory function formalism coupled with the frequency sum rules have been used to calculate the viscosities. The estimate of the shear, bulk and longitudinal viscosities of evaporated Na for four thermodynamic states has been presented.

    Keywords: Shear- longitudinal, bulk viscosities, Green-Kabu formula, time correlation function, Mori's memory function, transport coefficient of Na
  • Mehdi Sheykhan *, Saba Gholampour Pages 7-14

    Fusion of a ring segment through the formation of two new bonds at the expense of two other (weaker) bonds is a transformation which were always at the center of chemists‘ attention. Maleimides have aspiration for involvement of both their olefinic carbons in the reactions in which they take part. In this study, for the first time the synthesis of benzo [e] isoindole-1,3- diones using copper promoted one pot reaction of styrene derivatives with maleimides is reported. This is the first report on the Diels-Alder reaction of styrenes as dienes with the ene systems. in addition, valuable naphtho [1,2-c] furan-1,3- diones derivatives are synthesized via the reaction of maleic anhydrides with styrenes (using maleic anhydride instead of derivatives of maleimide). Use of commercially available styrenes as raw materials as well as the direct synthetic strategy of the invented procedure led to high yields of products for the synthetic organic chemists.

    Keywords: Benzo[e]isoindole-diones, Naphtho[1, 2-c]furan-diones, Diels-Alder, Styrenes
  • Nosrat Madadi Mahani *, MohammadReza Galedari Pages 15-20

    Quantum calculation were carried out to investigate interaction between sitagliptin and piogliazone as diabetic drugs with single-walled carbon nanotubes (7, 7). In all calculations, the generalized gradient approximation (GGA) with double numerical (DND) was used. The reactivity regions and sites of nuleophilic and electrophilic these compounds are investigated using fukui functions basis on the Mulliken population analysis (MPA). The adsoption energies of sitagliptin and piogliazone on single-walled carbon nanotubes (7, 7) were calculated. Sitagliptin and piogliazone drugs were located inside SWCNT. The quantum molecular descriptors (ionization potential (I), vertical electron affinity (A), hardness (η), chemical potential (μ), softness (S), electrophilicity (ω) and electronegativity (χ)) of pristine SWCNT and SWCNT-drug complex are calculated. The negative values of adsorption energies indicate such interactions can be conceived as physicosorption. Data display that the adsorptions are exothermic and spontaneous. The obtained results show that the SWCNT (7, 7) can be reliable to perform as a carrier for sitagliptin and piogliazone molecules in drug delivery.

    Keywords: Density functional theory, Interaction, Sitagliptin, Pioglitazone, Single-walled carbon nanotubes
  • Marzieh Azarakhsh, Mehdi Irani * Pages 21-28
    Density functional theory (DFT) was used to study the chemoselectivity of acetylene hydratase in hydration of 3-butyn-2-ol, propargyl alcohol and propen. A quite large model of the enzyme’s active site was made, based on its crystal structure. Geometrical structures of the stationary points along the reaction paths were optimized, and energy profiles of the reactions were obtained. The results showed that the binding energy of 3-butyn-2-ol is 16.1 kcal/mol higher than the binding energy of the enzyme’s normal substrate (acetylene), but the corresponding reactant is 17.4 kcal/mol more stable. Similarly, propargyl alcohol’s binding energy is 10.7 kcal/mol more than binding energy of acetylene. In the third step of the reaction, propargyl alcohol reaches to a very stable intermediate and its reaction stops. These show that 3-butyn-2-ol and propargyl alcohol act as competitive inhibitors of acetylene hydratase. The results showed that binding of propen is very endothermic than binding of the other compounds (30.3 kcal/mol). In addition, the next nucleophilic attack is also very endothermic. In summary, propen cannot be hydrated by acetylene hydratase.
    Keywords: Acetylene hydratase, Enzyme, Chemoselectivity, QM-Cluster, DFT
  • Javad Zolgharnein * Pages 29-40

    Derivative spectrophotometric and Taguchi orthogonal design was used for determination and optimization of simultaneous removal of Direct red and Reactive black by Cobalt ferrite nano-particles modified with PDA from an aqueous solution in a batch system. Cobalt ferrite nano-particles were prepared using the co-precipitation method. The sorbent was characterized by FT-IR spectroscopy, SEM, and XRD techniques. Effective factors on adsorption process, such as amount of sorbent, initial concentration of dyes, pH value, and time were considered using a L16 Taguchi orthogonal array design. Taguchi analysis is based on choosing the best run by analyzing signal-to-noise ratio (S/N), whose form depends on the experiment objective. Thus, the removal percentage (R%) and capacity uptake (q) of dyes were transformed into an accurate S/N ratio for a “high is better” response. The best conditions for adsorption of dyes were determined by the Taguchi method and desirability approach as pH = 3, sorbent dose of 10 mg , initial reactive black concentration of 200 mg L−1, initial Direct red concentration of 200 mg L−1, and contact time of 4 min.

    Keywords: optimization, Direct red dye, Reactive lack dye, Taguchi design, Cobalt ferrite nanoparticles
  • Bahaaldin Rashidzadeh *, Ebrahim Shokri, Zahra Salehi Pages 41-51

    This project studies the absorption and removal of copper cations from aqueous solutions by starch-poly (acry-lamide-co-acrylic acid) / graphene oxide hydrogel bio-nanocomposites. The bio-nanocomposite hydrogel was obtained from a radical polymerization of the starch biopolymer with vinyl acrylamide (Am) and acrylic acid (AA) monomers with N,N-methylenebisacrylamide (MBA) in the presence of graphene oxide nanosheets (GO). The bio-nanocomposites were investigated by XRD, FT-IR, FE-SEM, TEM and TGA techniques. The effect of pH on adsorption, effects of time on adsorption, the initial concentration of copper ions and effect of temperature on the adsorption process on copper ions were investigated. The results which obtained from the experiments on the removal and absorption of copper ions were shown the maximum adsorption at pH =5 / 5, the adsorption increased by increasing the time, the equilibrium adsorption process flowed by Langmuir isotherm model and according to thermodynamic parameters, the adsorption of Cu2+ on bio-nanocomposite hydrogels occurred endothermic process and spontaneously, respectively. Also, the amount of adsorption increases proportionally to the amount of GO. Additionally, because of the enthalpy of absorption between 20-80 (KJ / mol), as a result, the process of removal is an electrostatic process

    Keywords: Bio-nanocomposite hydrogels, Graphene oxide Nano sheets, removal of copper cations, Starch
  • MohammadReza Jalali Sarvestani, Roya Ahmadi * Pages 53-63

    This paper investigates the interaction of carbon nanotube with Trinitroanisole by density functional theory. For this purpose, the structures of Trinitroanisole, carbon nanotube and their derived products at two different configurations were optimized geometrically. Then, IR and frontier molecular orbital computations were implemented on them. The calculated thermodynamic parameters including Gibbs free energy changes (∆Gad), adsorption enthalpy variations (ΔHad) and thermodynamic equilibrium constants (Kth) demonstrated that adsorption of Trinitroanisole is exothermic, spontaneous and irreversible. The effect of doping carbon nanotube with tin was also checked out and the findings indicated that by supplanting carbon with tin, the adsorption process remain exothermic, spontaneous and experimentally feasible. The influence of temperature was also evaluated and the results revealed that 298 K is the optimum temperature for the desired process. The obtained specific heat capacity values proved that by interaction of carbon nanotube with the studied explosive, the heat sensitivity has declined significantly. And this abate has become more intensified by doping carbon nanotube with tin. The structural feature such as density values and N-O and C-NO2 bond lengths substantiated that the detonation pressure, explosive velocity and destructive power of the energetic materials have defused drastically after the adsorbing on the surface of carbon nanotube. The orbital molecular findings indicated that Trinitroanisole have become less reactive, conductive and electrophile after the interaction with nanostructure and this nanostructure can be used for developing novel electrochemical sensors for detection of Trinitroanisole.

    Keywords: Trinitroanisole, explosives, Density functional theory, Carbon Nanotube
  • Ali Hossein Kianfar *, AliReza Najafi Chermahini, Abbas Abdolvand, MohammadAmin Arayesh Pages 65-78

    Several studies have been carried out to remove and reduce nitrophenol from contaminated water and industrial effluents, and various methods have been used such as catalytic electrochemical and so on. But these methods have problems such as low sensitivity, high cost and a long time. One of the ways in which scientists have considered the catalytic hydrogenation of these materials in recent year is to convert nitrophenol into aminophenol derivative by making heterogeneous nanocatalyst, toxic substances and carcinogens of nitrophenol. In this paper, Copper complex was synthesized by three dentate Schiff base ligands (ONO) with the general structure of [CuL(DMF)] which L is 1-((2-amino-nitrophenylimino) methyl) naphthalene and characterized by FT-IR Spectroscopy. Then [CuL(DMF)]/KIT-5, and [CuL]/ KIT-5/PPh3 catalysts were prepared from synthesized complex, mesoporous silica KIT-5 and phosphine and characterized by FT-IR, XRD and FE-SEM methods. Afterwards, their catalytic activity in the reduction of para and ortho-nitrophenol to para and to ortho-aminophenol was followed via UV-Vis spectroscopy and their recyclability were investigated. The results showed that [CuL]/KIT-5/PPh3 catalysts possess a higher efficiency in para and ortho-nitrophenol reduction respectively.

    Keywords: Heterogeneous catalyst, nanocatalyst, Mesoporous silica KIT-5, ortho-nitrophenol, Para-nitrophenol
  • Elham Askarizadeh *, Sorosh Ziarati Pages 79-85

    In this study the formation of charge transfer complexes between porphyrin free bases such as tetraphenyl porphyrin (TPP) and tetrakis (4-methylphenyl) porphyrin (Me-TPP) as electron donors (D) with some electron acceptors (A) such as 2, 4, and 6-trinitrophenol (Picric acid) and 1-Chloro-2, 4 and 6-trititrobenzene (picryl chloride) were investigated using UV-Vis spectrophotometry in dichloromethane at 293-308K. The porphyrin peak decreased at 418-419 nm and two new absorption bands developed at 441-448 and 654-667 nm. These new bands were characteristic of the charge transfer from HOMO of porphyrin to the LUMO of electron acceptor. The isosbestic point characterized the existence of one equilibrium and two adsorbent species. The Benesi-Hildebrand equation was applied to calculate the equilibrium constants and molar absorption coefficients of the complexes at different temperatures. With considering the temperature dependence of the complex formations, the Vant Hoff equation was used to calculate the thermodynamic constants of the complex formation reactions (ΔH, ΔG, ΔS). The is no deviation linearity at the Vant Hoff equation for all the complexes in different temperatures represented a 1: 1 complex formed between acceptor and donor.

    Keywords: 1. Free base porphyries, 2.Charge transfer complex, 3.Electron acceptor, 4. Electron donor, 5.Thermodynamic constants
  • Farhad Kabiri Esfahani *, Elham Karimi Pages 87-94

    In this research, Pd nanoparticles were synthesized in ethane-benzene periodic mesoporous organosilica and their catalytic activity was investigated in the Suzuki-Miyaura reaction. The synthesized nanocatalyst was studied by several analyzes such as nitrogen adsorption-desorption analysis, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and inductively coupled plasma analysis (ICP). Then the activity of the obtained nanocatalyst was investigated in the Suzuki-Miura coupling process. The final optimum conditions for the Suzuki coupling reaction are: aryl boronic acid (1.1 mmol), aryl halide (1 mmol), potassium carbonate (3 mmol), nanocatalyst (0.2 mole%), ethanol as solvent and temperature 65 ˚C. The results indicate that this nanocatalyst has high activity in the production of biaryl product. In addition, the recycling experiment showed that no considerable change in the activity of the catalyst for at least 6 consecutive runs, which clearly demonstrates the stability of the catalyst for these conditions in the Suzuki-Miyaura reaction.

    Keywords: Palladium nanoparticles, ethane-benzene periodic mesoporous organosilica, Suzuki-Miyaura reaction, Heterogeneous catalysts
  • Mohammad Shokri *, Amir Akbari Shorgoli, Vahid Doudkanlouye Milan Pages 95-107
    The aim of this study is the investigation of photocatalytic degradation Doxycycline antibiotic in aqueous solution using different ZnO particles (Aldrich nanoparticles, Merck microparticles and synthesized nanoparticles via chemical deposition) immobilized on glass under UV-C light irradiation. Characteristics of the glass plates coated with ZnO particles were investigated by SEM, AFM and XRD technics. The influence of operational parameters (initinal concentration of doxycycline, UV light intensity and pH value) on activity of ZnO photocatalyst and the kinetic of reaction has been investigated. The results showed that ZnO was effective for the degradation of doxycycline from aqueous solutions in the presence of UV-C light. Removal Percent of 75 mg L-1 of doxycycline, in light intensity = 40 W m-2 and pH = 6.5, for 4 h was found 45.2, 48.80 and 52.7% for Aldrich, Merck and synthesized ZnO respectively. Results of mineralization studies also showed a decreasing trend of COD over time. The results showed that the reaction follows pseudo-first-order kinetic.
    Keywords: Advanced oxidation processes (AOPs), Doxycycline antibiotic, Photocatalytic degradation, ZnO nanoparticles
  • Masoud Mehrgardi *, Zahra Ghehsare, Forouzan Goklabi, Seyyede Malahat Sshadman Pages 109-116
    Abstract Inquiry-based education is one of the most innovative teaching methods that are very popular in educational systems all over the world. One of the benefits of this approach is to reinforce the questioning spirit of the students and enabling them to analyze scientific issues through their individual abilities and enhancing team working between them. In order to implement this method, in the Special Topics in Chemistry course at Isfahan University, it was decided to teach the basic concepts of spectroscopy by building a simple optical spectrometer. In this regard, in addition to recording the absorption spectra of different solutions in the visible area using a fabricated device, the effects of different radiation sources and dispersive elements were also investigated. The absorption spectrum of potassium permanganate solution was used to adjust the wavelength of the spectrometer to the actual wavelength. The various stages of making this device led to the recognition of different parts of optical spectrometers and motivated students to deepen their understanding of the concepts. The purpose of this method is to introduce students as next-generation chemistry teachers and to apply this method in the traditional Iranian educational system. Finally, this approach was used to write this article by all students as a group effort to know how to write and submit a scientific article.
    Keywords: Innovation, Inquiry-based Education, Next-Generation Teachers, Optical Spectroscopy, Special Topics