کاوه خسروی

واکنش‌های تشکیل پیوند کربن-کربن دسته مهمی از واکنش‌های صنعتی هستند. واکنش‌های تراکم آلدولی، تراکم کلایزن-اشمیت، تراکم نووناگل، افزایش مایکل و واکنش هنری از این دست واکنش‌ها هستند. به‌طور معمول از کاتالیزورهای بازی برای کاتالیز این واکنش‌ها استفاده می‌شود. در بین کاتالیزورهای بازی ناهمگن هیدروتالسیت‌ها و اکسیدهای فلزی مخلوط حاصل از آن‌ها یکی از بهترین دسته‌ها هستند که خواص منحصر به فردی دارند. بخش اول: در این مطالعه، برای اولین بار، بررسی شد که چگونه جایگزینی مقادیر کمی از کاتیون‌های دو ظرفیتی دیگر با کاتیون دوظرفیتی در ساختار هیدروتالسیت معمولی دوفلزی بر خواص کاتالیزور تأثیر می‌گذارد و ساختار، بازیسیته و فعالیت کاتالیزور در واکنش چگونه تغییر می‌یابد. اثر جایگزینی کاتیون‌های دو ظرفیتی Sr2+، Cd2+، Ni2+،M=Co2+ با Ca2+ در هیدروتالسیت کلسینه شده Ca-Al و تشکیل کاتالیزورهای اکسید مخلوط مشتق شده از هیدروتالسیت M-Ca-Al [(M2+ + Ca2+) /Al3+=3] و اثر آن‌ها بر تبدیل کاتالیزوری بنزآلدئید و استوفنون به چالکون به عنوان مدلی از واکنش تشکیل پیوند C-C مورد بررسی قرار گرفت. همه کاتالیزورها با تکنیک‌های FT-IR، FESEM، CO2-TPD،BET ، XRD و روش شناساگر هامت برای بررسی رابطه بین عملکرد کاتالیزوری، ساختار و خاصیت بازی مشخصه یابی شدند. این واکنش روی کاتالیزورهای شبه هیدروتالسیت Ca3-xMxAl در فشار اتمسفری و دمای ˚C 60، در اتانول به عنوان حلال سبز انجام شد. در این کار، اثر پارامترهای مختلف مانند دمای کلسینه، دمای واکنش، حلال‌، زمان واکنش و مقدار کاتالیزور در واکنش بررسی شد. قابلیت بازیافت و استفاده مجدد کاتالیزور مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر جایگزینی گروه های الکترون دهنده و الکترون کشنده بر بازده محصول بررسی شد. پس از مشخص شدن Sr-Ca-Al به عنوان بهترین کاتالیزور، نسبت‌های مولی مختلف Sr به Ca نیز سنتز شد و در واکنش استفاده شد. در شرایط بهینه بیشترین بازده چالکون 87% در حضور کاتالیزور Sr0.5Ca2.5Al به دست آمد. در بخش دوم، در ادامه کار قبلی برای توسعه کاتالیزورهای مشتق هیدروتالسیت ناهمگن کارآمد و پایدار برای واکنش‌های تبدیل آلی، پس از مشخص شدن Sr0.5Ca2.5Al به عنوان کاتالیزور برتر، اثر جایگزینی فلز سه ظرفیتی بر بازیسیته کاتالیزورهای اکسید مخلوط به دست آمده از هیدروتالسیت و تغییر عملکرد کاتالیزوری در واکنش‌های تشکیل پیوند کربن-کربن بررسی شد. بر این اساس، کاتالیزورهای اکسید مخلوط مشتق شده از هیدروتالسیت SrCaAl، SrCaFe و SrCaCr ساخته و مشخصه یابی شدند و در واکنش تراکم نووناگل بنزآلدئید با سوبستراهای با محدوده pKa مختلف اتیل استواستات (pKa = 10.7) ، بنزوئیل استون (pKa = 8.7) و دی اتیل مالونات (pKa = 13.3) مورد استفاده قرار گرفتند. اثر سه عامل موثر مقدار کاتالیزور، دما و زمان واکنش، در واکنش تراکم نووناگل بنزالدهید و اتیل استواستات در حضور کاتالیزور فعال‌تر با استفاده از طرح آزمایش Box–Behnken در سه سطح بررسی شد و درصد تبدیل بنزالدهید %98 و گزینش پذیری 80% در شرایط بهینه توسط Box–Behnken به دست آمد. در بخش سوم، به منظور توسعه کاتالیزورهای هیدروتالسیت MgAl، ابتدا فلز سوم (استرانسیم) اضافه شد (SrMgAl) و به منظور تاثیر استفاده از پایه در کاتالیزور، از پایه‌های مونت موریلونیت (K10) و سیلیکای مزوپور حفره دار (HMS) به عنوان پایه کاتالیزور استفاده شد و به منظور تاثیر خواص کاتالیزوری در واکنش هنری (نیترو آلدول) به کار گرفته شد. کاتالیزورها با تکنیک‌های FT-IR، FESEM، CO2-TPD،BET ، XRD، XPS و روش شناساگر هامت مشخصه یابی شدند. اثر سه عامل موثر مقدار کاتالیزور، دما و زمان واکنش، در واکنش هنری بین بنزالدهید و نیترومتان در حضور کاتالیزور فعال‌تر Sr0.5Mg2.5Al@HMSبا استفاده از طرح آزمایش Box–Behnken در سه سطح بررسی شد و تبدیل بنزالدهید %98 در شرایط بهینه توسط Box–Behnken به دست آمد.