پژوهشگران دانشگاه مازندارن با استفاده از روش مکانوشیمیایی بدون استفاده از حلال، موفق به سنتز نانوذرات اکسیدروی شدند که قابلیت کاتالیزگری بالاتری داشته و شرایط واکنش را برای فرمیل‌دار کردن آمینها بسیار ملایم و راحت‌ترمی‌کند.
روش جدید سنتز نانوذرات اکسیدروی برای قابلیت کاتالیزگری بالا
پژوهشگران دانشگاه مازندارن با استفاده از روش مکانوشیمیایی بدون استفاده از حلال، موفق به سنتز نانوذرات اکسیدروی شدند که قابلیت کاتالیزگری بالاتری داشته و شرایط واکنش را برای فرمیل دار کردن آمینها بسیار ملایم و راحت‌ترمی‌کند.
با پیشرفت‌های اخیر در علم نانو، نانوذرات اکسید روی به‌طور گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف پژوهش‌های علمی از شیمی گرفته تا فیزیک و پزشکی یافت می‌شوند و روش‌های مختلفی برای تهیه آنها گزارش شده است. از طرفی، نانوذرات اکسید فلزی به دلیل داشتن نسبت بالای سطح به حجم و مکان‌های کئوردینه شونده، به عنوان کاتالیزگرهای کارآمد برای تبدیلات مختلف واکنش‌های آلی استفاده می‌شوند. به دلیل اینکه تهیه فرمامیدها از واکنش‌های مهم در سنتزهای آلی بشمار می‌رود و برخی از روش‌های ارائه شده برای تهیه فرمامیدها دارای معایبی از قبیل طولانی بودن زمان واکنش، بازده پایین محصولات، دمای بالای واکنش، استفاده از کاتالیزگرهای پیچیده یا ضعیف هستند، در این تحقیقات سعی شده است تا واکنش ذکر شده با استفاده از کاتالیزگر نانوذرات سنتز شده اکسیدروی با کارایی بالا انجام شود.
حشمت اله علی نژاد عضو هیئت علمی دانشگاه مازندران یکی از محققان این طرح گفت: «فرمیل دار شدن آمینها فرایند مهمی در سنتز شیمی آلی بشمار می‌رود. از این رو واکنشگرها و شرایط متعددی برای تهیه فرمامیدها در مقالات ارائه شده است که البته برخی از آنها دارای معایبی هستند. همواره شیمیدانان به دنبال یافتن روش‌های ساده‌ترو با کارایی بیشتر هستند. لذا در این تحقیق سعی شد که نانواکسیدروی از روشی آسان و ارزان تهیه شود و به عنوان کاتالیزگر برای فرمیل دار شدن آمینها با استفاده از اسید فرمیک با هدف انجام واکنشی با زمان کوتاه و بازده بالا در شرایط بدون حلال استفاده شود.»
وی با توضیح نحوه انجام آزمایشات مورد نیاز ادامه داد: «برای انجام این تحقیق ابتدا کاتالیزگر نانوذرات اکسید روی از روش مکانوشیمیایی با استفاده از استات روی و اسید اگزالیک به عنوان مواد اولیه تهیه شد. استات روی و اسید اگزالیک را با نسبت مولی ۳: ۲ در یک هاون عقیق مخلوط کرده و ساییده شد. پودر سفید به‌دست آمده پس از کلسینه شدن در کوره به نانوذرات اکسید روی تبدیل شد. سپس واکنش تهیه مشتقات مختلف فرمامیدها از اورتوفنیلن دی آمینها و اسید فرمیک در شرایط بدون حلال در مجاورت کاتالیزگر نانواکسیدروی سنتز شده انجام شد.»
کاتالیزگر نانواکسیدروی با روش ساده و ارزان مکانوشیمیایی تهیه شد به طوری که از حلال در سنتز آن استقاده نشده است و این مزید بر علت شد تا علاوه‌بر قیمت مناسب و دسترسی آسان مواد اولیه برای تولید نانو اکسیدروی، به قابلیت کاتالیزگری بالاتری دست پیدا کنند. با استفاده از این کاتالیزگر، شرایط واکنش تهیه فرمامیدها از آمینها ملایم با زمان واکنش کوتاه و در عین حال دارای محصولات با راندمان بالایی است. از مزایای دیگر این کاتالیزگر نیز می‌توان به جداسازی بسیار ساده محصول و ناچیز بودن درصد اتلافی ماده در اثر خالص سازی، اشاره کرد.
تصویر TEM نانوذرات ZnO سنتز شده
به گفته علی‌نژاد روش مکانوشیمیایی بدون حلال با استفاده از ساییدن در مرحله هسته زایی باقی می‌ماند. در این روش، انرژی مکانیکی سبب فعال شدن واکنش شیمیایی می‌شود. واکنش فقط در سطح تماس ذرات واکنشگر جامد اتفاق می‌افتد و مقدار واکنشگرهای موجود در واکنش کمتر از سنتز عادی آن در محلول است.
نتایج این کار تحقیقاتی که به‌وسیله‌ی دکتر حشمت اله علی نژاد و دکتر سیده فاطمه صالحیان (فارغ التحصیل دکتری شیمی آلی) از دانشگاه مازندران صورت گرفته است، در مجله Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-Organic, and Nano-Metal Chemistry (جلد ۴۳، شماره ۵، سال ۲۰۱۳) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن کامل مقاله را در صفحات ۵۳۲ الی ۵۳۸ همین شماره مشاهده نمایند.
