وبلاگ

:
انتخاب گروهای گوگردی و نیتروژنی در متالو آنزیم های متنوع توجه قابل ملاحظه‌ای را در شیمی تركیبات فلزات واسطه برانگیخته است كه در این راستا، كمپلكس‌های شیف‌ باز فلزات واسطه دارای دهنده‌های گوگردی و نیتروژنی تحت بررسی های ساختاری قرار گرفته و به عنوان مشابه ‌هایی برای بررسی خواص آنزیم ها مورد مطالعه قرار گرفته ‌اند. یون های فلزات واسطه نظیر كبالت (II)، منگنز  (II)، آهن (II) و مس (II) دارای كمپلكس‌ های شیف باز دارای عملكرد های متنوعی می‌باشند. برخی از آن ها توانایی اتصال برگشت ‌پذیری با مولكول اكسیژن دارند، بنابراین به عنوان مدل هایی، در مطالعه ی تثبیت برگشت‌ پذیر اكسیژن از طریق حامل های طبیعی آن ( هموگلوبین، هموسیانین و…) به كار گرفته می‌شوند. دیگر كمپلكس‌ها  به خاطر توانایی آن ها به عنوان كاتالیست ممكن است به عنوان مدل هایی در مطالعة اكسیدازها، پراكسیدازها و مونو  و دی اكسیژنازها به كار روند. همچنین رفتار شیمیایی كمپلكس‌های شیف باز با فلزات واسطه‌ به خاطر فعالیت كاتالیزوری آن ها در برخی فرایند های صنعتی و بیوشیمیایی مورد توجه بوده‌اند. (JudithAnn R, 2004) با توجه به اهمیت شیف ‌بازها و كمپلكس‌های آن ها، هدف ما در این پروژه تهیه ی كمپلكس‌ های شیف‌باز بر پایه پیریدین-2- کربوکسالدهید  با شش اتم دهنده N4S2 با برخی از فلزات واسطه و بررسی ساختار الکترونی آن ها  با بهره گرفتن از روش های محاسباتی  تئوری عامل دانسیته DFT و  ab initio می باشد.
در فصل اول به تاریخچه شیف باز ها، روش تهیه لیگاند های شیف باز،کاربردهای آن ها و مطالعاتی که در رابطه با کمپلکس های شیف بازها با یون های فلزی نیکل،مس،کبالت وروی انجام گرفته، اشاره می شود.
1-1- تاریخچه شیف بازها
در سال 1840، یورگنسن، ورنر و اتلینگ، محصول بلوری سبز تیره ای را از واکنش مس استات (II)، سالسیل آلدئید و آمین جدا کردند. این ماده بیس (سالسیل آلدیمینو) مس (II) بود. پس از این کار در سال 1869، هوگو شیف توانست با تغییر گروه های R و استفاده از مشتقات آریل، روش تهیه طبقه بندی شده ای برای سنتز این مولکول ها و کمپلکس های آن ها ارائه دهد. این تحول بزرگ باعث شد تا نام شیف باز به این ترکیبات شیمیایی داده شود. به طوری که اولین شیف باز سنتزی را به هوگوشیف[1] درسال 1869 نسبت داده اند. [1992،Amany]
   در دو دهه اخیر، شیف باز ها به عنوان لیگاندهای کی لیت کننده، یک نقش کلیدی را در شیمی کئوردیناسیون فلزات واسطه و همچنین فلزات گروه اصلی، ایفا کرده اند. این لیگاند ها  می توانند به راحتی، کمپلکس های پایداری را با اغلب یون های فلزات واسطه ایجاد کنند. این لیگاند ها اغلب از مسیرهای سنتزی مستقیم با بازده خوب و درجه خلوص بالا حاصل می­شوند. علت اینکه این لیگاند ها بیشتر از سایر لیگاند ها مورد توجه شیمی کئوردیناسیون می باشند به خواص الکترونی و حلالیت مناسب آن ها در حلال های رایج، دسترسی ساده برای تهیه آن ها و تنوع ساختاری گسترده این ترکیبات مربوط می شود. (Ashraf M. A, 2011  )

کمپلکس های فلزات واسطه با لیگاندهای شیف باز دهنده اکسیژن و نیتروژن به خاطر توانایی شان در داشتن پیکربندی های متنوع و تنوع ساختاری از اهمیت ویژه ای برخوردارند. کمپلکس های فلزی حاصل از لیگاندهای شیف بازی که دارای هر دو نوع اتم های دهنده سخت مثل اکسیژن و نیتروژن و اتم‌های دهنده نرم سولفور در ساختار شان هستند، اغلب خواص فیزیکی و شیمیایی جالبی نشان می‌دهند. همچنین سنتز و استفاده از شیف بازهای نا متقارن به عنوان کاتالیزگر برای انواع واکنش ها بیش از قبل مورد توجه قرار گرفته است. Ramachandran , 2008))

ترکیب نا متقارن اجازه می دهد که هم خواص الکترونی و هم اثرات فضایی به طور هم زمان تنظیم شوند و به طور کلی عملکرد شیف باز را افزایش می دهد. در کمپلکس های شیف باز نا متقارن، فلز محیط شیمیایی مشابه با متالوپورفین را تجربه می کند و لذا می توان از لیگاند های شیف باز نا متقارن در مطالعه الگویی برای بررسی رفتار پورفیرینها، استفاده کرد. بسیاری از گروه های تحقیقاتی تلاش خود را بر سنتز و مطالعه لیگاند های شیف باز نا متقارن و کمپلکس های فلزی آن ها متمرکز کرده اند. بیشتر این لیگاندها با تراکم مرحله به مرحله دی آمین مناسب با دو ترکیب کربونیل متفاوت حاصل می شوند. این ترکیبات ممکن است به عنوان کاتالیزگر برای بسیاری از تبدیل های آلی و همچنین برای طراحی حسگرها به کار روند. (2010 , Ashrafy  )
2-1- روش تهیه لیگاند های شیف باز
لیگاند های شیف باز از تراکم آمین های نوع اول با ترکیبات کربونیل دار حاصل می شوند. گروه عاملی مشخصه شیف بازها  که آزومتین یا ایمین نامیده می شود و دارای پیوند دوگانه کربن نیتروژن  (R2C=NR  ) است. از نظر ساختاری ایمین هایی هستندکه محصول تراکمی واکنش آلدئید ها،کتون ها یا β کتون ها با آمین های نوع اول و مشتقات آن ها هستند.
ایمین های حاصله از طریق جفت الکترون های غیر پیوندی نیتروژن خود، با فلزات واسطه اتصال دارند. مشابه آلدئید ها، کتون ها نیز قادر به تشکیل لیگاند های شیف باز می باشند اگر چه لیگاند های سنتزی با کتون ها، مانند آلدئیدها متداول نیستند. Yang , 2012))
کمپلکس های فلزی حاصل از لیگاندهای شیف باز کایرال، فضاگزینی خوبی در تبادل های آلی نشان می دهند از این رو سنتز کمپلکس های کایرال، بخش مهمی از تحقیقات جدید در زمینه شیمی کئوردیناسیون را به خود اختصاص داده است. Jesmin, 2010) )
3-1- طبقه بندی لیگاند های شیف باز
همچنین لیگاندهای شیف باز از لحاظ تقارن به دو دسته متقارن و نا متقارن، تقسیم بندی می شوند. شیف باز متقارن از تراکم دی آمین با دو ترکیب کربونیل یکسان و شیف باز نا متقارن از تراکم دی آمین با دو ترکیب کربونیل مختلف به دست می آید.  (Katarzyna brodowska, 2014)
4-1- اهمیت و کاربردهای مهم کمپلکس های سنتز شده با لیگاند های شیف باز
برای شیف بازها به عنوان لیگاندهایی که قادر به تشکیل کمپلکس های پایدار با بسیاری از یون­های فلزی­ اند، کاربرد های فراوانی گزارش شده است. کمپلکس ­های شیف باز تاثیر به سزایی به عنوان کاتالیزور در واکنش­هایی از قبیل اکسیداسیون  استیرن، اپوکسایش الکن­ ها، برم­ دارکردن اولفین­های
 بنزیلی، اکسایش سولفیدها به سولفوکسید  و… دارند. همچنین گزارش­ هایی در مورد استخراج و اندازه ­گیری یون های فلزات سنگین موجود در نمونه های حقیقی توسط لیگاند­ های باز شیف ارائه شده  است. (, 2014 Katarzyna brodowska)
در مقالات کاربردهای زیادی از شیف بازها در بیولوژی گزارش شده که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد.
1- خواص مغناطیسی
2- خواص کاتالیزگری
3- خواص دارویی
4- خواص فلوئورسانی
5- خواص نوری غیر خطی
6-فعالیت آنزیمی
1-4-1- خواص مغناطیسی کمپلکس های شیف باز
اخیرا بررسی خواص مغناطیسی کمپلکس های چند هسته ای فلزات واسطه با لیگاندهای شیف باز، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ترکیبات، دارای خواص مغناطیس مولکولی منفرد  مغناطیس زنجیری منفرد بوده و به عنوان پیش ماده ای برای مواد مغناطیسی مولکولی به کار برده می شوند . ترکیبات مغناطیس مولکولی منفرد، یک آسایش کند مغناطیس شدن که ناشی از اثر ترکیب حالت پایه پر اسپین و آنیزوتروپی تک محوری می باشد را نشان می دهند. آنیزوتروپی تک محوری یک سد انرژی بی نهایت میان حالت های پراسپین و کم اسپین تولید می کند.
به دلیل حضور سد انرژی میان حالت های با اسپین بالا و اسپین پایین، این ترکیبات ممکن است  به طور ذاتی به عنوان ذخیره کننده اطلاعات در سطح تراز مولکولی بکار روند. علاوه بر آن، این ترکیبات ممکن است به عنوان سیستم های منحصر به فردی برای مطالعه تونل زنی کوانتومی اسپین و تداخل فاز کوانتومی عمل کنند که به کاربرد این ترکیبات در الکترونیک مولکولی منجر می شود.
اخیرا کمپلکس های منگنز (III)به خاطر نقش مهمی که در زمینه مغناطیس مولکولی دارند، بسیار مورد توجه واقع شده اند.کمپلکس های شیف باز دو هسته ای منگنز(III) به دلیل حضور مراکز پارا مغناطیسی در ساختارشان، در زمینه مغناطیس مولکولی از اهمیت ویژه ای برخور دارند کمپلکس های دوهسته ای نیکل (II) با لیگاند شش دندانه زیر خاصیت فرومغناطیسی دارند.) Soma Deoghoria , 2003  )
2- Hugo Schiff