1-1-پلی‌آمیدهای آروماتیک با عملکرد بالا………………………………………………………………3
1-2-پلی‌آمیدهای آروماتیک تجاری………………………………………………………………………..4
1-3-عوامل موثر در بهبود فرایندپذیری پلی‌آمیدها……………………………………………………….7
1-4-کاربرد پلی‌آمیدهای آروماتیک………………………………………………………………………11
1-5-روش های سنتز پلی‌آمیدهای آروماتیك…………………………………………………………..13
1-5-1- سنتز در محلول‌های با دمای پایین……………………………………………………………..13
1-5-2- سنتز در محلول‌های با دمای بالا……………………………………………………………….16
1-5-3- روش های دیگر پلیمریزاسیون…………………………………………………………………..19
1-6- مروری بر پژوهش های اخیر……………………………………………………………………….20
1-6-1- پلی‌آمیدهای آروماتیک حاوی گروه های CF3 …………………………………………………
1-6-2- پلی‌آمیدهای آروماتیک حاوی گروه های نفتالن……………………………………………….38
1-7-هدف پژوهش جاری………………………………………………………………………………….44
فصل دوم: فصل تجربی
2-1- مواد شیمیایی………………………………………………………………………………………..45
2-2- دستگاهوری………………………………………………………………………………………….45
2-3- سنتز مونومر…………………………………………………………………………………………46
  2-3-1- سنتز 5،1- ‌بیس‌(2-نیترو-4-تری‌فلوئورومتیل‌فنوکسی)نفتالن(BNFPN)……………………46
  2-3-2- سنتز 5،1- ‌بیس‌(2-آمینو-4-تری‌فلوئورومتیل‌فنوکسی)نفتالن(BAFPN)……………………47
2-4- سنتز پلی‌(آمید-اتر)ها………………………………………………………………………………48
2-5- تعیین حل پذیری پلیمرها……………………………………………………………………………48
2-6- تعیین گرانروی درونی محلول پلیمرها…………………………………………………………49
2-7- سایر آنالیزها……………………………………………………………………………………….49
فصل سوم: نتایج و بحث
3-1- سنتز مونومر………………………………………………………………………………………..50
  3-1-1- سنتز5،1- بیس( 2- نیترو-‌4-‌تری‌فلوئورومتیل‌فنوکسی)نفتالن(BNFPN)………………….50
  3-1-2- سنتز5،1- بیس(2- آمینو-4-‌تری‌فلوئورومتیل‌فنوکسی)نفتالن(BAFPN)…………………..54
3-2- سنتز پلی(آمید-اتر)ها…………………………………………………………………………….59
3-3- بررسی برخی خواص پلیمرها…………………………………………………………………….64
فصل چهارم: نتیجه گیری

 

4-1- نتیجه گیری………………………………………………………………………………………..70
پیوست…………………………………………………………………………………………………..71
فهرست منابع…………………………………………………………………………………………..74
چکیده:
دسته‌ی جدیدی از پلی(آمید-اتر)های فلوئوردار کاملا آروماتیک، بوسیله پلیمریزاسیون تراکمی مستقیم یک دی آمین بر پایه نفتالن به نام 5,1- بیس(2-آمینو-4-تری­فلوئورومتیل­فنوکسی)نفتالن (BAFPN) با چهار دی اسید مختلف شامل ترفتالیک اسید(TPA)، ایزوفتالیک اسید (IPA)، 2،5-پیریدین دی کربوکسیلیک اسید(2,5-PDA)  و 6،2-پیریدین دی کربوکسیلیک اسید (2,6-PDA) با موفقیت سنتز شدند و تاثیر حضور گروه های فلوئوردار CF3 و حلقه های صلب نفتالن بر خواص پلیمرها از قبیل حل پذیری، بلورینگی و پایداری گرمایی مورد بررسی قرار گرفت. ساختار مونومر و پلیمرهای سنتز شده توسط طیف سنجی FT-IR و NMR بررسی و تایید شدند. میزان بلورینگی پلیمرها با مطالعاتXRD  بررسی شد که نتایج حاصل نشان داد گروه های CF3 متصل به زنجیره ها نظم ساختاری پلیمرها را به مقدار زیادی مختل کرده و منجر به کاهش بلورینگی شده است. همچنین پلیمرها از حل پذیری خوبی در حلال های آلی برخوردار بودند. بررسی مورفولوژی پلیمرها بوسیله تصاویر SEM به وضوح نشان داد که ساختار ماکرومولکولها به صورت میکروپلیت بودند. ترموگرام TGA پلیمرBAFPN/2,6-PDA  ، نشان داد که این پلی(آمید-اتر) دارای پایداری گرمایی بسیار خوبی است. همچنین مقدار Tg این پلیمر نیز با بهره گرفتن از نمودار DSC تعیین و مشخص شد.
مقدمه:
پلیمرهای با عملکرد بالا طبقه­ی مهمی از پلیمرها هستند که کاربردشان پیوسته در حال گسترش است که این کاربردها اغلب خواستار ترکیباتی مناسب و دارای خواصی مثل استحکام بالا، فرایندپذیری بالا ، چقرمگی، پایداری شیمیایی و حرارتی برجسته و ثابت دی­الکتریک کم می­باشند. پلی­آمیدها، پلی­ایمیدها و پلی(آمید-ایمید)ها به خاطر داشتن چنین خواصی توجه هستند اما  این دسته از پلیمرهای آروماتیک در سنتز و فراورش مشکل حل پذیری کم و دمای انتقال شیشه ­ای (Tg) بالا را دارند. امروزه پژوهش های عملی و بنیادی روی افزایش فرایندپذیری و انحلال پذیری پلی‌آمیدهای آروماتیک متمرکز شده است تا کاربرد حرفه ای و صنعتی این پلیمرها افزایش یابد که از جمله این اصلاحات می توان به واردسازی اتصالات انعطاف‌پذیر در زنجیره‌های پلیمری، تعبیه گروه های حجیم در پیکره پلیمرها، حضور حلقه های هتروسیکل و همچنین حلقه های آویزان هتروآروماتیک در ساختار پلیمرها اشاره کرد. همچنین قرارگرفتن گروه های فلوئوردار در پیکره پلیمر، حل پذیری و عملکرد الکتریکی و دی الکتریکی پلیمر را افزایش میدهد که این افزایش به علت قطبش پذیری کم ، دوقطبی جزیی پیوندهای C-F و افزایش حجم آزاد می باشد. وجود گروه های هالوژنی مثل كلر و فلوئور پلیمرها را در برابر شعله، حلال، اسید و باز مقاوم می سازد كه باعث افزایش كاربرد آنها می شوند. از مهمترین این گروه ها می توان به گروه های CF3 اشاره نمود که حضور این گروه برهمکنش های بین زنجیری را کاهش داده و با ایجاد سد چرخشی در پلی‌آمیدها حلالیت را تغییر می دهد. همچنین وجود واحدهای نفتالنی که گروه های آزادکننده الکترون مثل اتر یا آمین دارند و به عنوان یک بخش سخت با خواص فتواکتیو مطرح هستند، خواص ویژه ای به پلیمر می دهند و می توانند حل پذیری و فرایندپذیری پلیمرهای مقاوم حرارتی را بدون كاهش قابل توجه مقاومت حرارتی افزایش بدهند.
1-1- پلی‌آمیدهای آروماتیک با عملکرد بالا
توسعه پلیمرهای با عملکرد بالا از سال 1950 به منظور استفاده در صنایع هوافضا و الکترونیک آغاز شد. اصطلاح عملکرد بالا به پایداری غیرعادی به هنگام قرار گرفتن در شرایط نامساعد و ویژگی هایی که پلیمرهای معمول را بهبود میدهند، اطلاق می‌شود. عمومی ترین مشخصات پلیمرهای باعملكرد بالا و مقاوم در برابر دما ماندگاری طولانی مدت (بیشتر از 1000 ساعت در˚ C177) ، دمای تجزیه حرارتی بالای ˚ C450،  سرعت کم افت وزنی در دماهای بالا، دمای انحراف گرمایی بالا، داشتن ساختارهای آروماتیک، خواص مکانیکی عالی و وجود بخش های سخت که باعث افزایش  (بیشتر از ˚ C200) می‌شوند، می‌باشد. بطور کل پلیمرهای مقاوم حرارتی برای استفاده در دماهای بالا، باید دارای ویژگی های زیر باشند:
الف- دمای ذوب )نرم شدگی)  بالا (Tm)
ب- مقاومت در برابر تخریب اکسایشی در دمای بالا
ج- پایداری در برابر عوامل شیمیایی و تابشی
د- مقاومت در برابر دیگر فرایندهای حرارتی تخریبی )غیر اکسایشی(
مهمترین فاکتورهایی که باعث عملکرد بالا و مقاومت گرمایی پلیمرها می‌شوند عبارتند از استحکام پیوندهای اصلی، پایدارسازی رزونانسی، نیروهای پیوندی ثانویه ( پیوند هیدروژنی، واندروالس، برهمکنش های قطبی و غیره)، توزیع وزن مولکولی، تقارن مولکولی، اتصالات عرضی، خلوص، مکانیسم شکافتگی پیوند، ساختارهای بین زنجیری سخت و افزودنی ها یا تقویت كننده ها ( فیبرها، خاك رس، نانوذرات مختلف) [25].
پلی‌آمیدها در طبیعت بصورت پروتئین‌ها و الیاف طبیعی مانند ابریشم و پشم و بصورت سنتزی در الیاف مصنوعی و پلاستیك‌ها یافت می‌شوند. اولین توسعه مربوط به پلی‌آمیدها با كار كاروترز پدر شیمی پلیمر در آمریكا، در سال 1935 میلادی آغاز شد. كاروترز، با بهره گرفتن از واكنش هگزا متیلن دی‌‌آمین و آدیپیک اسید موفق به تهیه پلی‌(هگزا‌متیلن‌آدیپامید) شد كه بعدها توسط کمپانی دوپونت نام تجاری نایلون6،6 بر روی این پلی‌آمیدها نهاده شد.[19] پلیمرهای با عملکرد بالا بواسطه معیارهایی مثل میزان مقاوت گرمایی، استحکام مکانیکی، چگالی مخصوص پایین، قابلیت هدایت بالا، خواص گرمایی و الکتریکی بالا، و عایق بودن در برابر صدا و مقاومت شعله بالا توصیف می‌شوند. از اینرو پلی‌آمیدهای آروماتیک به دلیل خواص مکانیکی و گرمایی بالایشان به عنوان پلیمرهای با عملکرد بالا مطرح می‌شوند که در تکنولوژی های پیشرفته می‌توانند جایگزین ترکیباتی مثل فلزات و سرامیک ها گردند6-70-9-62] [.
جدیدترین، ساده ترین و معروف ترین پلی‌آمیدهای آروماتیک (آرامیدها) عبارتند از پلی پارافنیلن ترفتالامید (PPPT)  و پلی متا فنیلن ایزوفتالامید (PMPI)  که هر دوی آنها میتوانند به فیبرها سنتزی با مقاومت کششی بالا، مقاوم در برابر برش و شعله تبدیل بشوند. همچنین از آنها به عنوان پوشش، پرکننده و جلادهنده نیز استفاده می‌شود. از دیگر کاربردهای آنها می‌توان به استفاده در صنعت اسلحه سازی، تولید پارچه های پیشرفته، صنعت هوافضا و تولید کامپوزیت های پیشرفته، عایق سازی های الکتریکی، سپرهای ضد گلوله، فیلترهای صنعتی، لباس ها و محافظ های ورزشی نیز اشاره کرد. دمای انتقال آرامیدهای تجاری، که بالاتر از دمای تجزیه آنهاست، و همینطور حل پذیری ضعیف آنها در حلال های آلی متداول، باعث شده که کاربرد آنها محدود و فرایند پذیری شان مشکل باشد[61].
2-1- پلی‌آمیدهای آروماتیک تجاری
پلی‌آمیدهای تمام آروماتیک، پلی‌آمیدهای سنتزی هستند که که حداقل 85% گروه های آمید در آنها مستقیم به دو حلقه آروماتیک متصل هستند.[70] نایلون 6،6 از جمله پلیمرهای مهندسی میباشد که دارای استحکام کششی و قابلیت مفتول­شدن بالا، مقاومت شیمیایی خوب، ضریب اصطحکاک کم، عایق الکتریکی خوب و فراورش آسان می­باشد. البته، این پلیمرها معایبی مانند، جذب رطوبت بالا، پایداری ابعادی کم، دمای تجزیه حرارتی کم و به خصوص آتش­گیری آسان را دارند. دماهای گداز بسیار بالا در آرامیدهای تجاری که بالای دمای تجزیه­شان واقع می­ شود و حلالیت پایین­ آنها در محلول­های آلی معمول، باعث سخت شدن فرایند پذیری آنها شده و کاربردشان را محدود می­ کند. در نتیجه، پژوهش های پایه­ای و کاربردی اخیر بر روی بهبود فرایندپذیری و حلالیت آن­ها تمرکز دارد به این منظور که حوزه­ کاربردهای تکنولوژیکی این مواد را گسترش دهند. شکل 1-1 ساختمان پلی پارا فنیلن ترفتالامید و پلی متا فنیلن ایزوفتالامید را نشان می‌دهد که آرامیدهای تجاری هستند.

1-2-1- مقدمه………………………………………………………………………………………..5
1-2-2- طبقه بندی دیابت…………………………………………………………………………..6
1-2-2-1- دیابت نوع یک …………………………………………………………………………..7
1-2-2-1-1- اپیدمیولوژی …………………………………………………………………………….7
1-2-2-1-2- پاتوفیزیولوژی ……………………………………………………………………………8
1-2-2-2- دیابت شیرین نوع دو …………………………………………………………………….9
1-2-2-2-1- اپیدمیولوژی و پاتوفیزیولوژی ………………………………………………………….9
1-2-2-3- دیابت حاملگی…………………………………………………………………………….9
1-2-2-4- دیابت نوع 5/1 ……………………………………………………………………………10
1-2-2-5- برخی دیگر از اشکال خاص دیابت ………………………………………………………10
1-3- آزمایش های  متداول برای تشخیص دیابت …………………………………………………11
1-4- مدل های تجربی ایجاد دیابت ……………………………………………………………….. 11
1-5- استرپتوزوتوسین ……………………………………………………………………………..12
1-5-1- ترکیب و ساختار شیمیایی استرپتوزوتوسین …………………………………………….12
1-5-2- مكانیسم اثر استرپتوزوسین ………………………………………………………………13
1-6- دیابت و عوارض آن …………………………………………………………………………….14
1-6-1- عوارض حاد …………………………………………………………………………………..14
1-6-1-1- کتواسیدوز دیابتی ………………………………………………………………………..14
1-6-1-2- سندروم هایپراسمولار غیرکتونی ……………………………………………………… 15
1-6-2- عوارض مزمن………………………………………………………………………………….16
1-6-2-1- عوارض میکروواسکولار ………………………………………………………………….. 16
1-6-2-1-1- رتینوپاتی ……………………………………………………………………………… 16
1-6-2-1-2- نفروپاتی…………………………………………………………………………………..17
1-6-2-1-3- نوروپاتی………………………………………………………………………………….18
1-6-2-2- عوارض ماکروواسکولار ………………………………………………………………….. 18
1-7- کبد ……………………………………………………………………………………………… 18
1-7-1- تست های عملکردی کبدی ………………………………………………………………. 19
1-7-1-1- موارد استفاده از تست های آسیب کبدی LFTs …………………………………..
1-7-1-2- محدودیت های LFTs …………………………………………………………………..
1-7-1-3- دسته بندی تست های عملکرد کبد …………………………………………………… 20
1-8- آلانین آمینوترانس………………………………………………………………………………. 20
 1-9- آسپارتات ترانس آمیناز  ……………………………………………………………………… 21
1-9-1- عوامل تداخل کننده در اندازه گیریALT و AST …………………………………………
1-10- آلکالن فسفاتازALP …………………………………………………………………………
1-11- درمان گیاهی دیابت ……………………………………………………………………….. 23
1-11-1- چای سبز …………………………………………………………………………………. 23
1-11-1-1- ترکیب شیمیایی و خواص دارویی چای سبز ……………………………………….. 23
1-11-1-2- مکانیسم اثر چای سبز ……………………………………………………………….. 24
1-12- شنبلیله ………………………………………………………………………………………. 24
1-12-1- خواص دارویی شنبلیله ………………………………………………………………….. 25
1-12-2- مکانیسم اثر شنبلیله ……………………………………………………………………. 25
1-13-  کلپوره ………………………………………………………………………………………. 26
1-13-1- ترکیب شیمیایی و خواص دارویی کلپوره …………………………………………….. 26
1-13-2- مکانیسم اثر کلپوره ……………………………………………………………………… 26
1-14- موسیر‎  ……………………………………………………………………………………. 
1-14-1-  طبقه‌بندی علمی ………………………………………………………………………… 27
1-14-2- خواص دارویی موسیر …………………………………………………………………….. 29
1-15- بافت پانکراس ………………………………………………………………………………….. 30
1-15-1- سلول های آلفا …………………………………………………………………………….. 31
1-15-2- سلول های بتا …………………………………………………………………………….. 31
1-15-3- سلول های دلتا …………………………………………………………………………… 31
1-15-4- سلول های C …………………………………………………………………………….
1-15-5- سلول های F …………………………………………………………………………….
1-16- هورمون های تولید شده در بخش درون ریز …………………………………………….. 32
1-16-1- انسولین …………………………………………………………………………………… 32
1-16-1-1- ساختمان شیمیایی انسولین ………………………………………………………… 33
1-17- کلیه …………………………………………………………………………………………… 34
1-17-1- ساختمان کلیه …………………………………………………………………………….. 34
1-17-1-1-  کورتکس ………………………………………………………………………………… 35
1-17-1-2-  مدولا …………………………………………………………………………………… 35
1-17-1-3- نفرون …………………………………………………………………………………….. 35
فصل دوم: مواد و روش ها
2-1- وسایل و مواد مورد استفاده در آزمایش های بیوشمیایی و پاتولوژی ………………….. 38
2-2 حیوانات مورد آزمایش و محل نگهداری آنها ………………………………………………….39
2-3- عصاره گیری …………………………………………………………………………………… 40
2-4 طرح آزمایش و نمونه گیری ……………………………………………………………………. 40
2-5- خون گیری و اندازه گیری برخی فاکتورهای بیوشیمیایی ………………………………… 41
2-5-1- اندازه گیری قند خون ………………………………………………………………………. 41
2-6- مطالعات بافت شناسی ……………………………………………………………………..41
2-6-1- پاساژ بافت ……………………………………………………………………………….. 41
2-6-1-1- ثابت کردن …………………………………………………………………………… 41
2-6-1-2- آبگیری ………………………………………………………………………………… 41
2-6-1-3- آغشتگی با پارافین …………………………………………………………………… 42
2-6-1-4- قالب گیری ……………………………………………………………………………… 42
2-6-2- تهیه مقاطع بافتی ………………………………………………………………………..42
2-6-2-1- برش گیری ………………………………………………………………………………. 42

 

2-6-3- رنگ آمیزی …………………………………………………………………………………… 43
2-6-3-1- رنگ آمیزی هماتوکسلین- ائوزین ……………………………………………………. 43
2-6-4- چسباندن برش روی لام ……………………………………………………………….. 44
2-6-5-عکس برداری ………………………………………………………………………………… 44
2-7- درجه بندی فاکتورهای مورد بررسی در نمونه ها …………………………………………… 45
2-8- روش انجام آنالیزهای آماری …………………………………………………………………. 45
فصل سوم: نتایج
3-1- نتایج حاصل از آزمایشات بیوشیمیایی ……………………………………………………. 48
3-1-1- مقایسه وزن ………………………………………………………………………………… 48
3-1-2- مقایسه گلوکز ………………………………………………………………………………. 50
3-1-3- مقایسه انسولین …………………………………………………………………………… 54
3-1-3-1- جهت مقایسه انسولین در گروه ها …………………………………………………… 54
3-1-4- مقایسه ALT ……………………………………………………………………………….
3-1-5-مقایسه AST ……………………………………………………………………………….
3-1-6- مقایسه ALP ………………………………………………………………………………
3-2- نتایج حاصل از مشاهدات پاتولوژیک ……………………………………………………….. 67
3-2-1- بافت پانکراس …………………………………………………………………………….. 78
3-2-1-1 پارامتر پرخونی ………………………………………………………………………….. 78
3-2-1-2 پارامتر كاهش تعداد جزایر …………………………………………………………… 79
3-2-1-3 پارامتر فیبروز ……………………………………………………………………………. 79
3-2-1-4  پارامتر التهاب سلولهای انسولین …………………………………………………… 80
3-2-1-5  پارامتر نكروز سلولهای پانکراس ……………………………………………………… 81
3-2-1-6  پارامتر واكوئلی شدن …………………………………………………………………. 81
3-2-1-7 پارامتر آتروفی…………………………………………………………………………….. 82
3-2-2 بافت کبد ……………………………………………………………………………………. 83
3-2-2-1  پارامتر هایپرپلازی مجاری صفراوی …………………………………………………. 83
3-2-2-2- پارامتر نكروز……………………………………………………………………………… 83
3-2-2-3-  پارامتر واكوئلی شدن ………………………………………………………………… 83
3-2-2-4- پارامتر آماس و تورم سلولی ………………………………………………………… 83
3-2-2-5- پارامتر پرخونی ………………………………………………………………………….. 84
3-2-3- بافت کلیه …………………………………………………………………………………… 84
3-2-3-1- پارامتر کست سلولی ……………………………………………………………….. 84
3-2-3-2-  پارامتر نکروز مجاری ……………………………………………………………….. 84
3-2-3-3-  پارامتر تخریب اپیتلیال مجاری …………………………………………………….. 85
3-2-3-4- پارامتر خونریزی ………………………………………………………………………….. 85
3-2-3-5- پارامتر پرخونی ……………………………………………………………………….. 85
فصل چهارم: بحث، نتیجه گیری و پیشنهادها
 4-1-بحث و نتیجه گیری …………………………………………………………………………. 87
4-2- پیشنهادها ………………………………………………………………………………….. 91
چکیده:
بیماری دیابت قندی یکی از مهمترین عوامل خطر برای ایجاد برخی بیماری های دیگر محسوب می شود. استفاده از گیاهان دارویی در کاهش گلوکز و برخی از فاکتورهای بیوشیمیایی که در اثر دیابت افزایش می یابند، از اهمیت بالینی زیادی برخوردار است. موسیر با نام علمی Allium hirtifolium  گیاهی بومی سرزمین ایران می باشد. لذا این مطالعه با هدف بررسی خصوصیات ضد دیابتی گیاه موسیر انجام شده است. این مطالعه تجربی بر روی 40 سر رت نر نژاد ویستار به وزن 25± 225گرم انجام گردید که به 4 گروه کنترل مثبت دیابتی، کنترل منفی غیر دیابتی، کنترل دریافت کننده موسیر و گروه دیابتی تحت درمان با گیاه موسیرتقسیم شدند،. دو گروه دریافت کننده موسیر، عصاره این گیاه را روزانه از طریق گاواژ به میزان 3 میلی گرم عصاره به ازای کیلوگرم وزن به مدت 7 هفته دریافت نموده و گروه های کنترل مثبت و منفی نیز به همین میزان آب مقطر از طریق گاواژ روزانه  دریافت کردند. برای دیابتی نمودن رت ها از پودراسترپتوزوتوسین (STZ) به میزان 60 میلی گرم بر کیلوگرم وزن بدن رت ها استفاده شد. . میزان گلوکز مرتب اندازه گیری و  تغییرات وزن نیز ثبت می شد. سپس در 4 نوبت از رت ها خونگیری و میزان انسولین، گلوکز و همچنین آنزیم های کبدی آسپارتات آمینو ترانسفراز(AST)، آلانین آمینوترانسفراز (ALT) به روش های آنزیمی متداول اندازه گیری و گروه ها با هم مقایسه شدند. بافت های کبد، کلیه و پانکراس در داخل فرمالین 10% قرار گرفته و بعد از تهیه مقاطع بافتی، از نظر ضایعات بررسی شدند.
یافته ها: وزن در گروه کنترل مثبت دیابتی به طور معنی دار کاهش p<0.05 یافته که در گروه دیابتی تحت درمان این کاهش معنی دار نمی باشد. میزان گلوکز . میزان آنزیم های ALT  و AST نیز کاهش معنی داری را در روز 3 آزمایش و هنگام دیابتی شدن نشان میدهد (p<0.05) اما تفاوت معنی داری در گروه کنترل مثبت وجود ندارد.در بافت پانکراس در برخی از آسیب ها، تفاوت معنی داری در گروه درمان وجود داشت که در بافت کبد و کلیه ضایعات تفاوت معنی داری نداشتند.
مقدمه:
 
دیابت ملیتوس یک اختلال متابولیکی مزمن بوده که به عنوان مهمترین بیماری اندوکراین در جهان مطرح می باشد و سبب افزایش نرخ مرگ و میر شده است. کمبود و یا کاهش نسبی میزان انسولین در این بیماری با عوارض متابولیکی حاد و مزمن همراه است. هایپرگلیسمی ناشی از دیابت باعث تخریب و نقص ارگان های مختلف و آسیب های طولانی مدت می گردد .داروهای سنتتیک که به منظور پیشگیری و یا درمان دیابت استفاده می شوند همگی دارای عوارض جانبی متعددی هستند. با توجه به این عوارض زیاد و همچنین هزینه بالای این داروها، امروزه توجه محققان به یافتن ترکیبات طبیعی موثر افزایش یافته و مطالعات زیادی بر روی خواص درمانی گیاهان مختلف صورت گرفته است و گیاهان به عنوان عوامل طبیعی در درمان بسیاری از بیماری ها بخصوص دیابت مطرح شده اند.
گیاه موسیر (Allium hirtifolium boiss) گونه ای از خانواده بزرگ لاله سانان می باشد که از حدود 500 گونه مختلف شناخته شده تشكیل می شود. مهمترین گونه های این جنس شامل پیاز، تره فرنگی، پیاز كوهی، سیر و موسیر می باشند. از زمان های قدیم این گیاهان به عنوان چاشنی غذا و دارو مورد استفاده قرار میگرفتند. در ایران مسیر بیشتر به صورت ماست موسیر یا ترشی موسیر مصرف می شود.
به علت عوارض ناشی از این داروها و هزینه های بالای درمان، و همچنین یافتن گیاهی با اثرات ضد دیابتی به عنوان جایگزینی برای داروهای شیمیایی، در این مطالعه بر آن شدیم تا اثرات ضد دیابتی و کاهندگی گلوکز خون و تاثیر بر روی آنزیم های کبدی گیاه موسیر را مورد بررسی قرار دهیم. همچنین تاثیر این گیاه بر روی ضایعات احتمالی در بافت های کبد ، کلیه و پانکراس نیز مورد بررسی قرار گرفت.
فصل اول: مروری بر تحقیقات انجام شده
1-1- کلیات
1-1-1- دیابت
2-1-1- تاریخچه دیابت
اولین مدارک تاریخی درمورد بیماری دیابت به 1500 سال پیش از میلاد مسیح بازمی گردد که در لوحه ای در اهرام ثلاثه مصر توسط یک باستان شناس انگلیسی کشف شد. در لوحه، بیماری های مختلفی شرح داده شده است که یکی از آنها دیابت می باشد. این لوحه تمام علائم بیماری را به طور دقیق شرح داده و ذکر کرده است که این بیماران زیاد آب می نوشند، بیش از حد ادرار می کنند، آب بدنشان تحلیل می رود و طول عمر کوتاه تری نسبت به سایر افراد دارند. پس از این سند، قدیمی ترین نوشته ای که در مورد این بیماری وجود دارد مربوط به یونان است. آری تیاس[1] در قرن دوم میلادی نام این بیماری را دیابت گذاشت.
دیابت در زبان یونانی به معنی سیفون است یعنی آبی که از بالا می آید و از پایین خارج می شود که نشان دهنده مصرف زیاد آب و ادرار بیش از حد افراد دیابتی بود. پس از آن، دو دانشمند هندی با چشیدن ادرار دریافتند که ادرار مبتلایان به این بیماری شیرین است. این دو پزشک برای نخستین بار تشخیص دادند که بیماران دیابتی دو نوع هستند یک نوع چاقند و نوع دیگر لاغر. پس از پزشکان هندی، پزشکان چینی در مورد بیماری قند مطالعات زیادی انجام دادند و دریافتند که در افراد دیابتی، عفونت های پوستی بسیار شایع است. در تاریخ دیابت پس از پزشکان چینی، بیشترین تحقیقات متعلق به پزشکان ایرانی است. احمد خوینی بخاری در بخش های مختلف کتاب خود (الهدایه) به ویژه در فصول مربوط به کلیه و تشنگی در مورد این بیماری سخن به میان آورده است. ابوعلی سینا نیز در بخش های مختلف کتاب خود، قانون، به این بیماری اشاره کرده است. او نخستین کسی بود که در مورد دو عارضه بسیار مشهور دیابت یعنی ناتوانی های جنسی و گانگرن توضیح داده و استفاده از گیاهان مختلفی را برای کاستن شدت بیماری پیشنهاد کرده است. در قرن 16 میلادی، یک پزشک سوئیسی که برروی ادرار بیماران قندی کار می کرد پس از جوشاندن آن متوجه وجود ماده سفید رنگی در ادرار این افراد شد. در قرن 17 میلادی، توماس ویلیس[2] پزشک انگلیسی، با جوشاندن ادرار افراد دیابتی، متوجه شیرین بودن این ماده سفید شد و این حقیقت هزار ساله را که ادرار بیماران دیابتی شیرین است با انجام دوباره این آزمایش به اثبات رساند. در قرن 18، پزشک و فیلسوف انگلیسی به نام متیو دابسن[3]برای اولین بار شرح داد که علاوه بر ادرار، سرم بیماران یعنی خون آنها نیز شیرین است. در همین زمان جان روله[4] لغت ملیتوس[5] ، که در زبان یونانی به معنی عسل است را، به کلمه دیابت اضافه کرد و تا به امروز اسم این بیماری، دیابت ملیتوس[6]  یعنی دیابت شیرین نامگذاری شده است.
در اواخر قرن 18 توجه دانشمندان به این مساله معطوف شد که کدام بخش از بدن سبب این بیماری می شود. در قرن 19 توجه دانشمندان بعد از کلیه، به کبد معطوف شد. کلود برنارد[7] دانشمند مشهور فرانسوی، تحقیقات زیادی را در مورد نقش کبد در بیماری دیابت انجام داد. به دنبال این تحقیقات، دانشمندان متوجه شدند که کبد مرکز تجمع قند به شکل گلیکوژن است و در هنگام کمبود قند در بدن، نقش گلیکوژن برای تولید قند حائز اهمیت است. در نیمه قرن 19، توجه برخی دانشمندان به لوزالمعده یا پانکراس جلب شد. در اواخر قرن 19، اسکار مینکوسکی[8]و جوزف وان مرینگ[9]، با خارج کردن این غده از بدن سگ مشاهده کردند که حیوان زنده ماند و تمام علائم دیابت در آن ظاهر شد. از آن به بعد توجه دانشمندان به غده پانکراس معطوف شد. بعد از آن دانشمندان به دنبال ماده ای در این غده بودند که وجود یا عدم وجود آن سبب بیماری دیابت شود. تا اینکه دانشمند 22 ساله آلمانی به نام پال لانگرهانس[10] متوجه مجموعه سلول هایی در غده پانکراس شد. بعدها این مجموعه از سلول ها به نام جزایر لانگرهانس و ماده مترشحه از این سلولها، انسولین[11] خوانده شد(1).
2-1- تعریف دیابت
1-2-1- مقدمه
دیابت شیرین نوعی اختلال متابولیک است که بدن در آن توانایی استفاده از قند و چربی را از دست می دهد. این بیماری به علت اختلال در ترشح انسولین و یا مقاومت به انسولین به وجود می آید و در هر دو حالت موجب افزایش گلوکز خون(هیپرگلایسمی) و دفع گلوکز در ادرار(گلیکوزوری) می شود. دیابت از زمان های خیلی پیش شناخته شده است. این بیماری با علائم مشخصی مانند پلی اوری(افزایش میزان ادرار)، پلی دیپسی[1] (تشنگی زیاد)، پلی فاژی[2] (اشتهای زیاد) و کاهش وزن همراه است(2).
دیابت یکی از مشکلات جدی دنیای امروزاست. براساس گزارش فدراسیون بین المللی دیابت ، 246 میلیون بیمار مبتلا به دیابت در سراسر دنیا وجود دارد. شیوع بیماری دیابت به سرعت درحال پیشرفت می باشد، به طوری که انتظار می رود شمار بیماران در سال 2025 به 380 میلیون نفر افزایش پیدا کند (3).
دیابت با مشکلات کوتاه مدت مانند هیپوگلاسیمی و مشکلات بلند مدت همچون بیماری های قلبی وعروقی، نفروپاتی ، نوروپاتی و رتینوپاتی همراه است (4).
سلول های بتای جزایر لانگرهانس که مسئول ترشح انسولین هستند نسبت به میزان گلوکز موجود در خون حساس هستند و درپاسخ به افزایش یا کاهش می دهند.علاوه بر این سلول های بتای جزایر لانگرهانس ، در پاسخ به تغییرات اسیدهای آمینه اسیدهای چرب خون انسولین ترشح می کنند. ترشح انسولین توسط سیگنال های نورونی خاص ، هورمون ها و عوامل فارماکولوژیک تنظیم و تعدیل می شود. در افراد دیابتی نوع یک انسولین تولید نمی شود و یا مقدار آن به قدری کم است که برای کنترل قند خون کافی نیست(5).
دیابت ملیتوس (شیرین) به دو دسته اصلی دیابت نوع یک و دیابت نوع دو تقسیم می شود(6).
علامت دیابت نوع یک در اغلب موارد خود ایمنی نسبت به سلول های بتا است. دیابت نوع دو علت پیچیده تری دارد و سبب مقاومت بافت های عضلانی و چربی به انسولین ایجاد می شود (7).
درمراحل پایانی دیابت نوع دو، بافعال شدن چندین مرحله از سیکل آپوپتوز(مرگ برنامه ریزی شده) سلول های بتا دچار مرگ سلولی شده ودراثر فقدان انسولین ناشی از آن حالتی بسیار شبیه به دیابت نوع یک ایجاد می گردد بدین ترتیب دربیماران دیابتی سطح گلوکز خون افزایش یافته و از آن جا که سلول های بتای پانکراس قادر به پاسخ گویی به محرک های انسولین ساز نیستند تزریق روزانه انسولین همانند بیمارانی که دارای دیابت نوع یک هستند ضروری است(8).
اختلال دررشد وحساسیت به عفونت های مختلف نیزممکن است باهیپرگلاسیمی مزمن همراه باشد (9).
درحالات بسیارشدید ممکن است کتواسیدوز یا یک حالت هیپراسمولار غیرکتوزی پیشرفت کرده و منجربه بی حسی ، کما ، ودرغیاب یک درمان موثر، مرگ شود.این علائم اغلب شدید نبوده یا ممکن است حضورنداشته باشند، درنتیجه هیپرگلاسیمی لازم برای ایجاد تغییرات پاتولوژیکی و عملکردی ممکن است مدت ها پبش از تشخیص دیابت حضورداشته باشد (10).
[1] Polydipsy

1-2-1-1- الكترودهای فلزی………………………………………………………………………………. 3
1-2-1-2- الكترودهای نیمه هادی………………………………………………………………………… 4
1-2-1-3- پلیمرهای هادی…………………………………………………………………………………4
1-2-1-4- الكترودهای كربنی……………………………………………………………………………6
1-3- الكترودهای اصلاح شده و كاربردآنها در شیمی تجزیه………………………………………….. 6
1-3-1- اهداف استفاده از الكترودهای اصلاح شده……………………………………………………. 6
1-3-2- لزوم اصلاح سطوح الكترودی……………………………………………………………………. 6
1-3-3- الكترودهای اصلاح شده شیمیایی……………………………………………………………. 7
1-3-3-1- چگونگی اصلاح سطوح الكترودی…………………………………………………………. 8
1-3-4-دسته بندی الکترودهای اصلاح شده با توجه به کاربرد آنها در روش­های  مختلف آنالیزی…9
1-4- شیمی روتنیم……………………………………………………………………………………. 11
1-4-1کشف   ونامگذاری………………………………………………………………………………. 11
1-4- 2-  خصوصیات فیزیکی……………………………………………………………………………12
1-4-3-خصوصیات شیمیایی…………………………………………………………………………… 12
1-5- شیمی کلریدروتنیم……………………………………………………………………………… 12
1-6-  نانوذرات اکسید روتنیم……………………………………………………………………….. 12
1-7- شیمی نانولوله‌های‌کربن……………………………………………………………………….. 13
1-8- شیمی کروسین……………………………………………………………………………….. 14
1- 9- شیمی تیونین و سلستین……………………………………………………………………. 15
1- 10-  شیمی سل-ژل………………………………………………………………………………. 16
1-10-1-  الکترود های ساخته شده براساس سل-ژل……………………………………………….16
1-11-  الکترود های کربن شیشه ای……………………………………………………………….16
1-12-  فعال سازی سطح الکترود و انواع آن…………………………………………………………17
1-12-1-   روش قرار دادن اصلاحگر بر سطح الکترود………………………………………………..18
1-12-2-  ساختار اصلاح کننده های سطح………………………………………………………….18
1-13- اهداف کار پژوهشی حاضر………………………………………………………………………20
فصل دوم (مروری بر کارهای انجام­شده در زمینه الکترودهای اصلاح­شده،NADHو پریدات)…….21
2-1- مروری بر کارهای انجام شده در زمینه اندازه ­گیری ترکیبات مختلف بر پایه الکترودهای اصلاح­شده با لوله کربن و مولکول های کروسین…22
2-2- مروری بر استفاده از نانو ذرات اکسید روتنیم برای اصلاح سطح الکترود………………….22
2-3- مروری بر کارهای انجام گرفته برای تعیین  NADHبه روش الکتروشیمیایی……………… 24
2-4- مروری بر کارهای انجام گرفته برای تعیین پریدات با بهره گرفتن از الکترودهای اصلاح­شده…24
فصل سوم (تعیین آمپرومتری نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید اسید با الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و مولکول های کروسین)……………….26
1-3- مقدمه………………………………………………………………………………………… 27
3-2- بخش تجربی……………………………………………………………………………………28
3-2-1- مواد ومعرف­ها…………………………………………………………………………………28
3-2-2- دستگاه­ها و وسایل مورد نیاز……………………………………………………………..29
3-2-3-  روش تهیه الکترود کربن سرامیک Bare و اصلاح شده با نانولوله کربن به روش سل-ژل…29
3-2-3-1- روش تهیه الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با مولکول های کروسین………….29
3-3- بررسی الکتروشیمی فیلم نانولوله کربن-کروسین تشکیل شده در سطح الکترود……31
3-4- تاثیر استفاده از نانولوله کربن در رفتار الکتروشیمیایی کروسین جذب شده در سطح الکترود…32

 

3-5- فعالیت الکتروشیمیایی الکترود CCE/CNTs/Cro در سرعت­های روبش مختلف……….33
3-6- محاسبه ضریب انتقال بار و ثابت سرعت انتقال الکترون برای الکترود اصلاح­شده…. 34
3-7- محاسبه غلظت  سطحی کروسین در سطح الکترود…………………………………..36
3-8- بررسی میزان پایداری فیلم کروسین جذب شده  تشکیل شده در سطح الکترود…..36
3-9- بررسی رفتار الکتروشیمیایی فیلم کروسین جذب شده در سطح الکترود در pH های متفاوت….37
3-10- خواص الکتروکاتالیزوری فیلم CNTs/Cro برای اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH…..
3-11- بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و کروسین در غلظت های متفاوتی از NADH
3-12- محاسبه ثابت سرعت کاتالیزوری برای اکسیداسیون   NADH توسط الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با CNTs/Cro
 3-13-بررسی تاثیر PH محلول روی اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH …………
3-14- تعیین محدوده خطی NADH با الکترود کربن سرامیک اصلاح شده با نانولوله کربن و کروسین…42
3-15- تعیین حساسیت و حد تشخیص الکترود اصلاح­شده برای اندازه‌گیری NADH ……..
3-16- بررسی پایداری پاسخ الکترود اصلاح­شده نسبت به اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری NADH……
3-17- نتیجه ­گیری …………………………………………………………………………46
فصل چهارم (تعیین آمپرومتری پریدات با بهره گرفتن از الکترود کربن شیشه ای اصلاح شده با نانو ذرات اکسید روتنیم)…47
4- 1- مقدمه ……………………………………………………………………………….48
4 -2- بخش تجربی…………………………………………………………………………48
4- 2- 1-  مواد و معرف ها……………………………………………………………48
4-2- 2- دستگاه ها و تکنیک‌های اندازه‌گیری……………………………………………49
4-2-3- روش تهیه نانوذرات اکسید روتنیم در سطح الکترود کربن شیشه‌ای…………49
4-2- 4- روش تهیه الکترود اصلاح شده با نانوذرات اکسید روتنیم وسلستین بلو…….51
4-3-  محاسبه سطح موثر الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح شده با نانوذرات اکسید روتنیم…51
4- 4-  بررسی الکتروشیمی فیلم  نانوذرات اکسید روتنیم- سلستین بلو در سطح الکترود کربن شیشه‌ای….52
4-5-  تأثیر استفاده از نانوذرات اکسید روتنیم در رفتار الکتروشیمیایی سلستین بلو جذب شده در سطح الکترود…53
4-6-  فعالیت الکتروشیمیایی الکترود  CB- RuOx/GC در سرعت‌های روبش مختلف… 54
4-7- محاسبه ضریب انتقال بار و ثابت سرعت انتقال الکترون برای الکترود اصلاح شده..56
4-8- محاسبه غلظت سطحی سلستین بلو جذب شده در سطح نانوذرات اکسید روتنیم…57
4- 9-  بررسی میزان پایداری فیلم‌ سلستین بلو تثبیت شده بر سطح نانوذرات اکسید روتنیم…58
4- 10-  بررسی رفتار الکتروشیمیایی فیلم نانو ذرات اکسید روتنیم- سلستین بلو جذب شده در سطح الکترود…58
4-11-  بررسی رفتار الکتروشیمیایی فیلم سلستین بلو جذب شده در سطح الکترود در  PHهای مختلف….60
4- 12- بررسی خواص الکتروکاتالیزوری فیلم RuOx- Celestine blue برای احیای الکتروکاتالیزوری پریدات..61
4-13-  بررسی تاثیرpH محلول روی احیای الکتروکاتالیزوری پریدات……………….  63
4-14-  بررسی رفتار الکتروشیمیایی الکترود GC/RuOx- CB  در غلظت‌های متفاوت…63
4- 15- محاسبه ثابت سرعت کاتالیزوری برای پریدات………………………………..64
4- 16- استفاده از روش آمپرومتری برای اندازه‌گیری پریدات  توسط الکترود کربن شیشه‌ای شده اصلاح شده با فیلم RuOx-  CB و تعیین محدوده کالیبراسیون خطی………..65
 4-17-  تعیین حساسیت و حد تشخیص الکترود GC/RuOx- CB  برای تشخیص پریدات…66
  4- 18-  بررسی پایداری پاسخ الکترود GC/RuOx- CB  برای اندازه‌گیری پریدات…….67
4-19- نتیجه گیری…………………………………………………………………………. 68
فهرست منابع………………………………………………………………………………..69
چکیده:
در بخش اول این پروژه، نوع جدیدی حسگر برای اندازه گیری نیکوتین آمید دی نوکلئوتید اسید (NADH)  با بهره گرفتن از تکنیک سل-ژل و اصلاحگر کروسین و نانولوله کربن ساخته شده است. این الکترود اصلاح شده خاصیت الکتروکاتالیزوری خوبی نسبت به اکسیداسیون NADH در pH=7 از خود نشان می دهد. (پتانسیل اکسایش 25/0 ولت نسبت به الکترود مرجع ). از آمپرومتری هیدرودینامیک برای اندازه گیری NADH در سطح الکترود کربن سرامیک اصلاح‌ شده استفاده شد. حد تشخیص ، حساسیت و محدوده کالیبراسیون خطی نسبت به NADH به ترتیب µM 2، nA.µM-1 4/2، 2-2500 میکرو مولار در زمان پاسخ دهی کمتر از یک ثانیه محاسبه شد.
در بخش دوم این پروژه، یک روش جدید برای اکسیداسیون الکتروکاتالیزوری پریدات با بهره گرفتن از الکترود کربن شیشه ­ای اصلاح­شده با نانوذرات اکسید روتنیم انجام شده است. نانوذرات اکسید روتنیم نیز به وسیله­ روش الکتروشیمیایی در سطح الکترود کربن شیشه ­ای سنتز شده ­اند. حدتشخیص، حساسیت و ثابت سرعت کاتالیزوری الکترود اصلاح­شده برای –IO4 به ترتیب µM 1/6، nA.µM-1 7/9 و محدوده غلظت خطی تا 4 میلی مولار محاسبه شد. الکترود اصلاح­شده پاسخ الکتروشیمیایی، حساسیت، پایداری و تکرارپذیری خوبی را نشان می­دهد.
فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه
الکتروشیمی شاخه‌ای از شیمی است که به بررسی واکنش­های شیمیایی می­‌پردازد که در اثر عبور جریان الکتریکی انجام می­شوند و یا انجام یافتن آن­ها سبب ایجاد جریان الکتریکی می­ شود. فنون الکتروشیمیایی تجزیه، تاثیر متقابل شیمی و الکتریسیته، یعنی اندازه ­گیری کمیت­های الکتریکی، مانند جریان، پتانسیل و بار و ارتباط آن­ها با پارامترهای شیمیایی را شامل می­شوند. چنین استفاده­ای از اندازه ­گیری­های الکتریکی برای اهداف تجزیه­ای، گستره­ی وسیعی از کاربردها را به وجود می­آورد که بررسی­های زیست محیطی، کنترل کیفیت صنعتی، یا تجزیه­های زیست پزشکی را در بر می­گیرد. فرایندهای الکتروشیمیایی بر خلاف بسیاری از اندازه ­گیری­های شیمیایی که در درون محلول­های همگن انجام می­گیرند، در حد فاصل الکترود- محلول قرار دارند [1].
الکتروشیمی تجزیه­ای در سال­های اخیر، به عنوان شاخه­ای با دو ویژگی بنیادی و کاربردی از شیمی رشد سریع و چشم­گیری داشته است، این امر از یک سو به ماهیت تلفیق پذیری الکتروشیمی با دیگر علوم و فناوری مانند زیست شناسی، پزشکی و الکترونیک مربوط است و از سوی دیگر ویژگی­های خاص الکتروشیمی در مقایسه با برخی روش­های تجزیه­ای بر کاربرد آن­ها ‌می­افزاید. روش­های الکتروشیمیایی کاربرد زیادی در بررسی فرایندهای انتقال الکترونی بسیاری از مولکول­ها و زیست مولکول­ها و مکانیسم واکنش­های احیا در زمینه ­های مختلف دارند. این روش­ها دارای مزایای زیادی از قبیل حساسیت زیاد، حد تشخیص کم، محدوده خطی وسیع، تشخیص سریع، سادگی روش­ها و دستگاه­های مورد نیاز و کم­هزینه بودن آنالیزها هستند [2].
حسگرها و زیست­حسگرهای الکتروشیمیایی به دلیل حساسیت زیاد، انتخاب­گری بالا، زمان پاسخ­دهی سریع، قیمت مناسب و قابل حمل بودن بسیار مورد توجه قرار دارند. از طرف دیگر حسگرهای الکتروشیمیایی دارای محدودیت­هایی نیز هستند، که از جمله آن­ها می توان به پایداری کم در مدت زمان­های طولانی، تداخلات با سایر گونه­ ها در نمونه­های حقیقی و همچنین به مشکلات انتقال بار در سطح الکترود در برخی موارد اشاره کرد. اخیرا به کارگیری نانوساختارها تاثیر قابل توجهی در توسعه حسگرهای شیمیایی و زیست­حسگرها و افزایش کاربردهای محیط زیستی، کلینیکی و صنعتی داشته است.
نانومواد با توجه به خواص منحصر به فرد خود دارای طیف گسترده­ای از کاربردها در زمینه انرژی، محیط زیست و فن­آوری­های پزشکی هستند که این خواص را در درجه اول اندازه آن، سپس ترکیب و ساختار تعیین می­ کند که به علت این خواص شگفت­انگیز مورد علاقه بسیاری از دانشمندان قرار گرفته­اند [6-3]. از میان انواع نانوساختارها، اکسیدهای فلزی و نانولوله­های کربنی کاربردهای ویژه ای در الکتروشیمی و الکتروآنالیز گونه­ ها دارند. از طرف دیگر روش ساخت نانوذرات فلزات و اکسیدهای فلزی تاثیر قابل توجهی بر خواص فیزیکی، شیمیایی و الکتروشیمیایی آن­ها دارند. از میان روش­های متنوع ساخت نانوذرات اکسیدهای فلزی، انباشت الکتروشیمیایی به دلیل سادگی روش، سازگار بودن با محیط و انجام­پذیری در دمای پایین، بسیار مورد توجه بوده است. انباشت الکتروشیمیایی به فرایندی گفته می­ شود که با اعمال پتانسیل مناسب و کنترل سایر عوامل لایه­ای از فلز در سطح الکترود رسوب کرده و منجر به به بهبود خواص آن می­ شود. با اعمال شرایط مناسب، با بهره گرفتن از این روش می­توان نانوساختارهای فلزی را در سطح الکترود سنتز نموده و الکترود را اصلاح کرد [7].
2-1- انواع الكترودهای مورد استفاده در شیمی تجزیه
انواع مختلفی از الكترودها با ساختارهای متفاوت در شیمی  تجزیه كاربرد  دارند كه  می توان آن­ها را از دیدگاه ­های مختلفی مورد بحث و بررسی قرار داد. برای یک الكترود دارا بودن هدایت الكتریكی در یک محدوده پتانسیل  شیمیایی حلال مورد  استفاده و پایداری  فیزیكی و شیمیایی مناسب ازاهمیت خاصی برخوردار است. الكترودها بر اساس حالت فیزیكی به دو دسته تقسیم می شوند:

1-4-1- تاریخچه…………………………………………………………….. 4
1-4-2- ساز وکار و عملکرد فوتوکاتالیزگرها ……………………………….4
1-4-3- باز‌یابی فوتوکاتالیزگرها……………………………………………. 7
1-4-4- انواع فوتوکاتالیزگر…………………………………………………. 7
1-5- پلی­اکسومتالات­ها……………………………………………………… 10
1-5-1- فعالیت کاتالیزگری پلی­اکسومتالات……………………………… 14
1-5-2- معایب هتروپلی­اکسومتالات­ها به عنوان کاتالیزگر……………….. 15
1-6- نانو تکنولوژی………………………………………………………… 16
1-6-1- روش‌های تهیه­ نانو ذرات……………………………………… 17
1-6-2- نانو کاتالیزگرها……………………………………………………. 18
1-6-3- ویژگی های نانوکاتالیزگرها ………………………………………21
1-6-4- نانو فوتوکاتالیزگر…………………………………………………. 22
1-7- اهداف پروژه ………………………………………………………….23
فصل دوم آزمایش­ها و کارهای عملی…………………………………… 24
2-1- مقدمه……………………………………………………………….. 24
2-2- مواد اولیه مورد استفاده……………………………………………. 24
2-3- مشخصات دستگاه­ها و تجهیزات به­کار رفته در تولید، شناسایی و کاربرد نانوذرات…24
2-4- روش تولید نانومواد و پیش ماده…………………………………. 24
2-4-1- تهیهA- α -Na8HPW9O34.xH2O……………………………….
2-4-2- تهیه K9(NH4)H2[(OCe)3(A- α -PW9O34)2]. 20H2O……..
2-4-3- تهیه نانوکامپوزیتهای  Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb)-TiO2…..
2-4-4- تهیه نانو کامپوزیت­های PWCe  Ln = ( Pr, Nd, Sm, Eu, Tb)- TiO2/با نسبت جرمی پلی اکسو­متالات بار­گذاری شده به بستر 20،10 و 30 درصد…………..25
 2-5- بررسی خاصیت فوتوکاتالیزگری نانوکامپوزیتهای تهیه شده…26
2-5-1- اثر pH بر فعالیت فوتوکاتالیزگر………………………………. 26
2-5-2- اثر نسبت جرمی پلی­اکسومتالات به بستر بر فعالیت فتوکاتالیزگری….27
2-5-3- اثر مقدار فوتوکاتالیزگر بر فعالیت فوتوکاتالیزگری……………27
2-5-4- اثر بارگذاری پلی­اکسومتالات­ها بر فعالیت فوتوکاتالیزگری…….27
2-5-5-  فوتولیز و اثر دوپه کردن عناصرلانتانیدی بر فعالیت فوتوکاتالیزگری…28
2-6- بررسی سنتیک واکنش­های فوتوکاتالیزگری………………….. 28
2-7- بازیابی فوتوکاتالیزگر……………………………………………. 28
2-8 – بررسی تخریب نوری آمینو آزو بنزن (زرد آنیلین) …………… 29
2-8-1- بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن…29
2-9- اکسایش سولفیدها…………………………………………… 29
فصل سوم: نتایج و بحث…………………………………………….. 31
3-1- مقدمه……………………………………………………………. 31
3-2- شناسایی و تعیین خواص نانومواد تهیه شده……………….. 31
3-2-1- طیف سنجی FT-IR…………………………………………..
3-2-2- طیف سنجی الکترونی روبشی(SEM) …………………….34
   3-2-3- الگوپراش پرتو (XRD)X…………………………………..
 3-2-4- طیف سنجی پراش انرژی پرتو X( EDX)…………………
3-2-5- طیف سنجی بازتاب نفوذی (DRS)………………………… 40
3-3- واکنش فوتوکاتالیزگری تخریب متیل اورانژ با نانوکامپوزیت­های تهیه شده…41
3-3-1- بررسی اثر pH بر فعالیت فوتوکاتالیزگر……………………… 42
3-3-2-  بررسی اثر نسبت جرمی پلی­اکسومتالات به بستر بر فعالیت فتوکاتالیزگری….44
3-3-3- بررسی اثر مقدار فوتوکاتالیزگر بر فعالیت فوتوکاتالیزگری……45
3-3-4- بررسی اثر دوپه کردن عناصرلانتانیدی و فوتولیز بر فعالیت فوتوکاتالیزگری….47
3-3-5- بررسی اثر بارگذاری پلی­اکسومتالات­ها بر فعالیت فوتوکاتالیزگری….50
3-4- بررسی سنتیک واکنشهای فوتوکاتالیزگری…………………. 53
3-5- بازیابی فوتوکاتالیزگر…………………………………………… 59
3-6 – بررسی تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن (زرد آنیلین)…61
3-6-1- بررسی سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری آمینو آزو بنزن…..62

 

3-7- اکسایش سولفیدها …………………………………………..63
3-8- نتیجه گیری…………………………………………………….. 66
فهرست منابع ……………………………………………………….
چکیده:
در این پژوهـش، نانـو ذرات تیـتانیوم دی­اکسـید دوپـه شـده با تعدادی از عناصر لانتانیدی (Pr, Nd, Sm, Eu, Tb)  به روش سل-ژل تهیه گردیدند. یک سری از نانو کامپوزیت­های جدید شامل درصدهای جرمی مختلف از ترکیب پلی­اکسومتالات (%30-10) K9(NH4)H2[(OCe)3(A-α-PW9O34)2]. 20H2O (PWCe)  بارگذاری شده بر روی نانومواد دوپه شده با عناصر لانتانیدی مختلف با بهره گرفتن از روش ساده بارورسازی تهیه و به عنوان فوتوکاتالیزگرهایی موثر معرفی گردیدند. از روش­های مختلفی شامل طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی با وضوح بالا (FESEM)، الگو پراش پرتو X (XRD)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو X ( EDX) و طیف سنجی بازتاب نفوذی (DRS) جهت شناسایی و تعین خواص نانوفوتوکاتالیزگرهای تهیه شده استفاده گردید. با بهره گرفتن از فنون به کاربرده شده مشخص شد که ترکیب PWCe با موفقیت بر روی نانوذرات TiO2 دوپه شده با عناصر لانتانیدی بار گذاری شده است و اندازه نانوکامپوزیت­های تهیه شده کمتر از nm 20 می­باشد. همچنین معلوم شد عناصر لانتانیدی دوپه شده شکاف انرژی TiO2 را کاهش داده و باعث جا به ­جایی قابل ملاحظه جذب به سمت ناحیه مرئی شده اند. فعالیت فوتوکاتالیزگری این نانوکامپوزیت­ها در تخریب فوتوکاتالیزگری متیل اورانژ و آمینوآزوبنزن تحت نور UV مورد بررسی قرار گرفت. اثر پارامترهای مختلفی مانند درصد جرمی PWCe ، مقدار فوتوکاتالیزگر و pH محلول بررسی شد. نتایج نشان داد فعالیت فوتوکاتالیزگری نانوذرات TiO2 به طور قابل ملاحظه­ ایی با دوپه کردن عناصر لانتانیدی و حضور ترکیب PWCe افزایش می­یابد. افزایش فعالیت فوتوکاتالیزگری با نهش ترکیب PWCe  به تاثیر متقابل ترکیب PWCe و TiO2 به روی یکدیگر ربط داده می­ شود. مشخص شد که سنتیک واکنش تخریب فوتوکاتالیزگری متیل اورانژ و آمینو آزوبنزن از سنتیک ظاهری مرتبه اول پیروی می­ کند و کاتالیزگرها به راحتی جدا و بازیابی شدند.
فصل اول: بررسی منابع
1-1- مقدمه
بخش بزرگی از تركیبات آلی كه باعث ایجاد آلودگی در آب­های طبیعی می­گردند، مواد رنگزای شیمیایی هستند كه به صورت صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار می­گیرند. از بین همه مواد رنگی، رنگ­های آزو  وسیع­ترین کاربرد را به­­دلیل تنوع در ساختمان شیمیایی و تولید آسان دارا هستند. رنگ­های آزو برای رنگی نمودن پلی­ آمید­ها، پلی­استر­ها، آکریلیک­ها، پلی­اولفین­ها و الیاف سلولز و نیز برای رنگی نمودن روغن جلا، پلاستیک­ها، جوهر چاپگر، لاستیک و لوازم آرایشی کاربرد دارند. بنابراین به­ دلیل تنوع کاربرد این رنگ­ها، وجود این ترکیبات در آلودگی پساب­های صنایع و محیط قابل انتظار است[6-1].
آزاد شدن این مواد در طبیعت، بزرگ­ترین منبع آلودگی برای اکوسیستم‌های طبیعی می ‌باشد. مواد رنگزا در مقابل تخریب زیستی مقاوم بوده و نه تنها رنگ نامطلوبی به آب می­دهند، بلكه در بعضی موارد خود تركیبات مضری بوده و ممکن است طی فرایند‌های مختلف از قبیل هیدرولیز، اكسایش، یا واكنش­های شیمیایی دیگر كه در آب اتفاق می­افتد، به آمین‌های آروماتیک تبدیل می ‌شوند که یکی از عوامل سرطان‌زا می‌­باشند. حضور مواد رنگزای شیمیایی علاوه بر آنكه بر روی آلودگی منابع آبی تأثیر مـی­گذارند، با مـتوقف كردن تولیـد اكسیژن و جـلوگیری از نفوذ خورشـید موجـب مـرگ مـوجودات زنـده و وارد آوردن صدمـات جـدی به محیـط زیسـت می­گردند[9-7]. ترکیبات آلی که سبب بروز رنگ حقیقی می­شوند ممکن است موجب افزایش نیاز کلر آب شده و درنهایت موجب کاهش اثر گذاری کلر بر آب به عنوان یک ماده گندزدا شود، شاید مهم­تر از این محصولاتی باشد که در اثر ترکیب این مواد با کلر به وجود می­آیند.  كاربرد مواد رنگزا به علت توسعه صنعتی و تقاضای روزافزون، افزایش می­یابد. امروزه حدود 10 هزار مادة رنگزا و رنگدانه در صنایع مختلف استفاده می­گردد كه تولید سالانه آن­ها بالغ بر700 هزار تن بوده و حدود  50 درصد از آن­ها رنگ­های آزو می­ باشند. حدود 20 درصد رنگ­های تولید شده در جهان در طی فرایند­های رنگرزی و پرداخت، هدر می­روند و به صورت پساب وارد محیط زیست می­شوند[12-10]. بنابراین لزوم حذف این آلاینده­ها ضروری به نظرمی­­رسد.
2-1- رنگ های آزو
این گروه از رنگ­ها شامل بزرگ­ترین و مهم­ترین دسته رنگ­ها بوده، به­ طور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مشخص‌ترین ویژگی این رنگ­­ها داشتن یک یا چند گروه آزو است که بین دو قسمت آلی رنگ به عنوان پل عمل می‌کنند و حداقل یکی از این گروه‌ها آروماتیک هستند. با گروه رنگزای آزو، می‌توان طیف وسیعی از رنگ­ها مثل زرد، قرمز، نارنجی، آبی، سبز، بنفش و سیاه را تهیه کرد. این رنگ­ها را برحسب تعداد گروه‌های آزو به­صورت رنگ­ های مونو آزو ، دی آزو و پلی‌آزو طبقه‌بندی می‌کنند.
رنگ­های منو آزو دارای یک گروه آزو بوده و از پر استفاده‌ترین گروه‌های آزو هستند. این رنگ­ها شامل رنگ­های حلال  مانند زرد آنیلین یا نارنجی سودان G که به عنوان حلال سایر رنگ­ها بکار می‌روند، رنگ­های بازی یا کاتیونی، رنگ­های دندانه‌ای و رنگ­های دارای گروه اسیدی مانند رنگ معروف متیل اورانژ می­باشند. در شکل 1-1 ساختار رنگ زرد آنیلین و متیل اورانژ نشان داده شده است.
تعداد رنگ­های دی‌آزو محدود و اغلب غیر قابل حل در آب می­باشند و از لحاظ کاربردی جز رنگ­های اسیدی دندانه‌ای و مستقیم محسوب می‌شوند. یکی از مهم‌ترین این رنگ­ها، اسید سیاه است.    از  مهمترین رنگ­های تترا آزونیوم قرمز کنگو می­باشد. این رنگ­ها از فراوان‌ترین رنگ­های سیس آزو هستند و در بر گیرنده پیگمان­ها ، رنگ­های مستقیم و همچنین تعدادی از رنگ­های اسیدی و دندانه‌ای هستند.
3-1- روش های حذف رنگ
در بعضی از کشورها، محدودیت­های بسیار شدیدی برای تخلیه پساب­ها وجود دارد که صنعت نساجی را به استفاده دوباره از آب تصفیه شده و توسعه دادن جانشین­هایی برای مواد شیمیایی سمی، متعهد كرده است. مطالعات وسیعی برای حذف آلودگی فاضلاب­های تولید شده توسط صنعت نساجی از طریق فرایندهای شیمیایی، بیولوژیكی و بیوشیمیایی انجام شده است. فرایندهای دیگری كه برای حذف فلزات سنگین و رنگ از پساب های آلوده به مواد رنگزا استفاده شده است شامل انعقاد ولخته­سازی شیمیایی، جذب سطحی روی كربن فعال، ازن زنی، غشاهای اكسیداسیون كاتالیزی، فرایندهای الكتروشیمیایی، تصفیه اكسیداسیونی شامل پراكسید هیدروژن، و… می­باشد. روش­های بیولوژیکی رایج تخریب و رنگ­زدایی به دلیل وجود گروه­های آروماتیک در رنگ­های آزو ناکارآمد می­باشند وتخریب به کندی صورت می­گیرد. روش­های فیزیکی مانند استفاده از کربن فعال[1]، فیلتر­کردن[2] و اسمز­معکوس[3] و لخته­سازی[4] پر هزینه­اند به­علاوه این روش­ها رنگ­ها را تخریب نمی­ کنند و تنها آن­ها را از فازی به فاز دیگر انتقال می­دهند. با این­­حال تولید لجن مهم­ترین محدودیت این روش­­ها است[16-13].
یكی از مهم­ترین این روش­ها، فرایند های اكسیداسیون پیشرفته[5] می­باشند، که شامل فرایندهای شیمیایی، فتوشیمیایی و فوتوکاتالیزگری برای تولید رادیکال هیدروکسیل (OH.) است. رادیکال هیدروکسیل یک اکسنده بسیار قوی و غیر گزینش­پذیر است که بسیاری از ترکیبات آلی به خصوص ترکیبات آلی غیر اشباع را می ­تواند اکسید کند. فرایند تخریب فوتوکاتالیزگری رنگ­های آزو در حضور تابش فرابنفش و یا نور مرئی، هوازی می­گردد. مزیت دیگر این روش، اکسایش کامل ترکیب آلی مورد نظر به آب، کربن دی­اکسید، و یا اسیدهای معدنی و عدم نیاز به فشار و دماهای بالا می­باشد [19-17].
استفاده از نیمه­رساناهایی مانند TiO2،ZnO ، CdS،Fe2O3  به عنوان فوتوکاتالیزگر برای تجزیه آلودگی­های آلی مورد توجه قرار گرفته­اند. به دلیل خواص نوری و الکتریکی، غیرسمی بودن، فعالیت کاتالیزگری بالا و پایداری شیمیایی نانوذرات تیتانیوم دی ­اکسید به عنوان یک فوتوکاتالیزگر رایج مورد استفاده قرار گرفته است[20].
4-1- معرفی فوتوکاتالیزگر
فوتوکاتالیزگر‌ها به منظور حذف آلاینده‌هایی که به وسیله­ فرایند‌های زیستی حذف نمی‌شوند، سال‌هاست که در کشورهای صنعتی به کار می‌روند.  فوتوکاتالیزگر‌ها به طور عمده اکسید‌های جامد نیمه رسانا هستند که تحت تابش نور، با انرژی کافی فعال می‌شوند[23]. هزینه­ کمتر، واکنش‌های سریع­تر و شرایط واکنش ملایم­تر از جمله مهم­ترین مزایای استفاده از فوتوکاتالیزگر­ها­ نسبت به سایر کاتالیزگرهاست. از جمله مزایای مهم دیگر این کاتالیزگرها می­توان به این ویژگی اشاره کرد که با بهره گرفتن از این کاتالیزگرها طیف وسیعی از آلودگی‌های محیط زیستی آلی به دی اکسیدکربن و آب تبدیل می شود[30].
1-4-1- تاریخچه
    اولین فوتوکاتالیزگر معرفی شده، تیتانیوم دی اکسید است. تاکنون به طور دقیق مشخص نشده که اولین بار در چه زمانی و توسط چه کسی از تیتانیوم دی اکسید برای القای واکنش‌های شیمیایی استفاده شده است. در سال 1938 از

1-2- ماهیت مغناطیسی نانوذرات……………………………………. 3
1-3- از جمله کاربردهای نانوذرات میتوان به موارد زیر اشاره کرد…. 5
1-4- نانو ذرات مغناطیسی اکسید آهن…………………………….. 7
1-5- روش های سنتز نانوذرات مغناطیسی………………………….. 8
1-5-1- روش همرسوبی………………………………………………. 8
1-6- روش های مشخصه یابی نانو ذرات…………………………….. 10
1-7- محافظت و پایدار كردن نانو ذرات مغناطیسی……………….. 12
1-8- استفاده از نانو ذرات مغناطیسی به عنوان فاز جامد………. 14
1-9- مكانیسم برهم كنش آنالیت – جاذب………………………… 16
1-10- فلزات سنگین و اهمیت زیست محیطی آنها ………………17
1-11- مروری بر برخی روش های گزارش شده برای حذف فلزات سنگین…19
1-12- قالب زنی یونی………………………………………………. 20
1- 12-1- روش پیش آرایشی………………………………………. 20
1-12-2- روش خود تجمعی…………………………………………. 21
1-13-1 – انتخاب آنالیت هدف………………………………………. 22
1-13-2- مونومر عاملی…………………………………………….. 22
1-13-3-  شبكه ساز ………………………………………………..23
1-13-4- حلال……………………………………………………….. 23
1-13-5-  آغاز كننده ها……………………………………………… 24
1-14- مروری بر برخی روش‌های گزارش شده برای اندازه‌گیری جیوه(II)…24
فصل دوم: کارهای تجربی
2- 1- مقدمه………………………………………………………… 28
2-2- مواد شیمیایی و محلول های مورد استفاده……………… 28
2-3- دستگاه های مورد استفاده …………………………………..29
2-4- سنتز نانو ذرات آهن………………………………………….. 30
2-5- سنتز پلیمر (MAMNPs)………………………………………. 30
2-6- تعیین خصوصیات جاذب……………………………………… 31
2-7- سنتز نانو ذرات مگنتیت پوشش داده شده با سیلیکا……..35
2-8- سنتز IIP……………………………………………………….
2-9- تعیین خصوصیات جاذب………………………………………. 37
2-10-تعیین ظرفیت جاذب به وسیله ایزوترمهای جذب سطحی….41
2-10-1- ایزوترم لانگمویر…………………………………………….. 41
2-10-2- ایزوترم فروندلیچ……………………………………………. 42
2-10-3- ایزوترم لانگمویر- فروندلیچ (سیپس)…………………….. 43
2-10-4- ایزوترم ردلیچ-پیترسون……………………………………. 43
2-11- مدلهای سینتیکی سیستمهای جذب سطحی……………44
2-11-1- سینتیک جذب سطحی………………………………….. 45
2-11-1-1- معادله سرعت شبه مرتبه اول……………………….. 45
2-11-1-2- معادله سرعت شبه مرتبه دوم………………………. 46
فصل سوم: نتایج وبحث
3-1-1- مقدمه………………………………………………………. 51
3-1-2- مطالعات جذب سطحی فلزات……………………………. 52
3-1-3- بررسی اثر متغیرها و بهینه سازی شرایط آزمایش………53
3-1-3-1- بررسی اثر pH…………………………………………….
3-1-3-2- تعیین pH نقطه صفر IIP………………………………..
3-1-3-3- بررسی اثر مقدار جاذب……………………………….. 57
3-1-3-4- اثر زمان به همزدن…………………………………….. 58
3-1-3-5- واجذب یون‌های فلزات از روی نانو ذرات اصلاح شده…59
3-1-3-6- بررسی زمان واجذب………………………………….. 60
3-1-3-7- تعیین ظرفیت جاذب به وسیله ایزوترمهای جذب سطحی….60
3-1-3-8- مطالعات سینیتیکی حذف فلزات…………………….. 64
3-1-4- بحث و نتیجه گیری……………………………………….. 66

 

3-2-1-مقدمه………………………………………………………. 68
3-2-2- مطالعات جذب سطحی و واجذب……………………….. 68
3-2-3- بهینه سازی شرایط اندازه گیری یون جیوه (II)………….69
3-2-3-1- اثر pH……………………………………………………..
3-2-3-2- اثر مقدار جاذب…………………………………………. 70
3-2-3-3- اثر زمان تماس…………………………………………. 71
3-2-3-4- تعیین ظرفیت جاذب به وسیله ایزوترمهای جذب سطحی….72
3-2-3-5- واجذب جیوه(II) از روی IIP……………………………..
3-2-3-6- بررسی زمان واجذب…………………………………… 75
3-2-3-7- بررسی میزان گزینش پذیری IIPنسبت به جیوه(II)….76
3-2-3-8- مطالعات سینیتیکی حذف یون جیوه(II) به وسیله IIP و NIP……
3-2-3-9- بررسی اثر حجم نمونه بر جذب سطحی………………78
3-2-4- مشخصات تجزیهای و کاربردها………………………….. 79
3-2-5-آماده سازی نمونه حقیقی……………………………….. 80
3-2-6- بحث و نتیجه گیری………………………………………… 81
چکیده:
 این پروژه در دو بخش کلی خلاصه شده است. در بخش اول نانوذرات مگهمایت اصلاح شده با پلیمر هایی ساخته شده از مونومر مرکاپتو اتیل آمین سنتز شد. نانوذرات سنتز شده به صورت کامل باتکنیک های FT-IR, XRD و TEM  مشخصه یابی شد. تاثیر پارامترهایی همچونpH  ، مقدار جاذب و زمان تماس برای به دست آمدن شرایط بهینه جذب سطحی بررسی شد. فرایند جذب سطحی یون­ها از هر دو نقطه نظر تعادلی و سینتیکی به طور کامل مطالعه شد. MAMNPs تمایل بالایی به یون‌های فلزی مورد بررسی نشان داد. در این موردAg(I)> Hg(II)>Pb(II)> Cd(II)، به دلیل اینکه سهم بیشتری از سطح جاذب درگیر می‌باشد. نتایج نشان داد نانو ذرات جدید برای حذف یون های مورد مطالعه مفید و مناسب می باشد، و ظرفیت جذبی بالای این نانوذرات آنهارا گزینه ی مناسبی برای حذف فلزات سنگین از نمونه ­های آب می سازد.
در قسمت دوم حذف و اندازه گیری اسپکترومتری جذب اتمی شعله یون جیوه از محلول های آبی با بهره گرفتن از نانوذرات اصلاح شده با پلیمر قالب یونی مورد تحقیق قرار گرفت. ابتدا یون جیوه روی نانوذره مگهمایت اصلاح شده جذب سطحی شد .یون‌های جذب سطحی شده سپس با حجم کمی از شوینده واجذب شد و به صورت اسپکترومتری اندازه گیری شد. منحنی کالیبراسیون در گستره ng mL-10/1000-0/20  و برای حجم  mL200 خطی بود، معادله­ کالیبراسیون 0091/0 + C4-09/1 A= با ضریب همبستگی 9948/0 به دست آمد. حد تشخیص روش برای یون جیوه ng mL-1 1/4 و فاکتور رقت  برای این روش 100 به دست آمد.
فصل اول: کلیات و مباحث تئوری
1-1- مقدمه
برای نانوذرات تعاریف متعددی ارائه شده است اما به طورخاص نانوذرات دارای قطری بین 1 تا 250 نانومترمی‌باشند، به عبارتی آنها درحوزهای ما بین اثرات کوانتومی اتمها، مولکولها و خواص مواد توده‌ای قرار می‌گیرند. موادمختلف دراین مقیاس از خود خواص متفاوت و جالبی را بروز می‌دهند. توانایی ساخت وکنترل ساختار نانوذرات به دانشمندان و مهندسین امکان می‌دهد خواص حاصله را تغییر داده و بتوانند خواص مطلوب را در مواد طراحی کنند. موارد فوق العاده گسترده‌ای وجود دارند که اندازه فیزیکی ذره می‌تواند خواص بهبود یافته‌ای را به وجود آورد. مثلاً اندازه کوچک ذرات امکان صیقل دهی ظریفتر سطوح را فراهم می‌کند. نانوذرات مغناطیسی به دلیل داشتن یک سری ویژگی های خاص مانند: (1) سهولت سنتز، (2) مساحت سطح به حجم زیاد به دلیل داشتن ابعاد نانومتری، (3) خاصیت سوپرپارامغناطیسی که باعث می­ شود این ذرات به میدان مغناطیسی خارجی پاسخ دهند و در غیاب میدان خارجی خاصیت مغناطیسی خود را از دست بدهند، (4) عدم نیاز به مراحل فیلتراسیون و سانتریفیوژ کردن در طی فرایند استخراج، (5) توانایی استخراج از حجم زیاد نمونه­ها می‌توانند در استخراج  و حذف گونه های مختلف آلی و معدنی به ویژه آلاینده­های محیطی و جداسازی داروها از نمونه­های بیولوژیکی به كار گرفته شوند ] 2,1[. نانوذرات به قدری کوچک هستند که می‌توان گفت بی‌نظمی چندانی در آنها وجود نداشته و لذا فلزات پرقدرت و بسیار سخت را می‌توان از آنها تولید کرد. مساحت سطح بالای آنها نیز سبب تولید کاتالیزور کاراتر و مواد پر انرژی می‌گردد.
2-1- ماهیت مغناطیسی نانوذرات
در مواد مغناطیسى، مولكول‌ها و اتم‌های سازنده‌ى آن خاصیت مغناطیسی دارند.  به بیان ساده‌تر عناصرى مانند آهن، كبالت، نیكل و آلیاژهای آنها كه توسط آهنربا جذب می‌گردد، مواد مغناطیسی نامیده می‌شود. طبقه بندى مواد مغناطیسی براساس پذیرفتارى مغناطیسى(X)  (قابلیت مغناطیسی شدن ماده) انجام می‌شود براین اساس مواد را به سه گروه فرومغناطیس، پارامغناطیس و دیامغناطیس دسته بندی می‌كنند]1[. در مواد دیامغناطیس برایند گشتاور دوقطبی مغناطیسی صفر است و درحضور میدان مغناطیسى، گشتاور دوقطبی در آنها القا می‌شود، اما جهت این دوقطبی هاى القا شده برخلاف جهت میدان مغناطیسی خارجی است كه باعث می‌شود ماده‌ی ‌دیامغناطیس از میدان مغناطیسی دفع شود. با حذف میدان مغناطیسی خارجى، خاصیت مغناطیسی این مواد باقی نمی‌ماند. پذیرفتارى مغناطیسی در این مواد خیلی كم می‌باشد. تمام گازها (جز اكسیژن)، آب، نقره، طلا، مس، الماس، گرافیت، بیسموت و بسیاری ازتركیبهای آلى دیامغناطیس هستند. در ماده‌ی پارامغناطیس، دوقطبی‌هاى مغناطیسی داراى سمت‌گیرى مشخص و منظمی نیستند، در نتیجه این مواد خاصیت مغناطیسی ندارند. اگر آنها درون یک میدان مغناطیسی قرار داده شوند، در راستای خط‌هاى میدان مغناطیسی منظم می‌شوند. با حذف میدان مغناطیسى، دوقطبی‌هاى مغناطیسی دوباره به سرعت به وضعیت قبلی كه درغیاب میدان داشتند، برمی‌گردند. به این ترتیب، مواد پارامغناطیس درمیدان‌هاى مغناطیسی قوی خاصیت مغناطیسی پیدا می‌كنند. پذیرفتارى مغناطیسی این مواد مقدارى مثبت می‌ باشد. منگنز، پلاتین، آلومینیم، فلزهاى قلیایى و قلیایی خاكى، اكسیژن و نیترون‌اكسید پارامغناطیس هستند. مواد فرومغناطیس مانند مواد پارامغناطیس است، با این تفاوت كه مجموعه‌اى ازدوقطبی‌هاى مغناطیسی در یک جهت و راستا قرار دارند كه خود این مجموعه‌ها در راستا و جهت‌هاى متفاوتی قرارمی‌گیرند، به طورى كه اثر میدان یكدیگر را خنثى می‌كنند. به این مجموعه از دوقطبی‌هاى مغناطیسی كه در یک راستا قرار دارند، حوزه‌ى مغناطیسی می‌گویند. خاصیت مغناطیسی این مواد به سرعت تغییر مسیر این حوزه‌ها و قرار گرفتن در جهت میدان بستگی دارد]3 [. خاصیت مغناطیسی به مقدار بسیار زیادی به اندازه‌‌ی‌ ذره وابسته است. هر ماده‌ی‌ مغناطیس درحالت توده، ازحوزه‌های مغناطیسی تشكیل شده‌است. هرحوزه داراى هزاران اتم است كه در آن جهت چرخش الكترونها یكسان وگشتاورهای مغناطیسی به صورت موازی جهت یافته اند. اماجهت چرخش الكترون‌های هرحوزه با حوزه‌های دیگر متفاوت است. هرگاه، یک میدان مغناطیسی بزرگ، تمام حوزه‌های مغناطیسی را هم‌ جهت كند، تغییر فاز مغناطیسی رخداده و مغناطیسی شدن به حداشباع میرسد. هرذره‌ای كه تنها شامل یک حوزه باشد، میتواند نانوذره به شماررود. نانوذرات مغناطیسی دارای تعداد حوزه‌های كمی هستند و مغناطیسی شدن آنها ساده‌تر است. در مواد فرومغناطیس وقتی اندازه‌ی ذره از یک حوزه‌ی مغناطیسیِ منفرد كوچكتر گردد، پدیده‌ی ابرپارامغناطیس)متصل نشدن ذرات مغناطیسی در ابعاد نانو در شرایط عادى و حساسیت بالاى آنها به میدان مغناطیسى(، به وقوع می‌پیوندد. چون نانوذرات نیاز به نیروی زیادی برای مغناطیسی شدن ندارند، خیلی ازحالت طبیعی فاصله نمی‌گیرند و پس از مغناطیسی شدن تمایل چندانی برای ازدست دادن خاصیت مغناطیسی وباز گشت به وضعیت اولیه را ندارند]3[.
3-1- از جمله کاربردهای نانوذرات می­توان به موارد زیر اشاره کرد:
– ذخیره اطلاعات: نانوذرات مغناطیسی با اندازه 2 تا 20 نانومتر می‌توانند به عنوان ابزاری برای ذخیره اطلاعات در کارت‌های مغناطیسی استفاده شوند.
– نانوکامپوزیت‌های مغناطیسی: با توزیع و اندازه دانه‌ی مناسب نانوذرات مغناطیسی در بستر مواد پلیمرﻲ می‌‌توان نانوکامپوزیت‌هایی با خاصیت مغناطیسی به دست آورد. که کاربرد زیادی را در سنسورها، پوشش‌های الکترومغناطیس و مواد جاذب امواج، دارا می‌‌باشند  ]4[.
– فروسیال‌ها(محلول‌های مغناطیسی): فروسیال‌ها، محلول‌هایی هستند که در آن نانوذرات مغناطیسی (مانند: آهن و کبالت)، به صورت کلوئید در مایعی معلق می‌باشند و به آن خاصیت مغناطیسی می‌‌بخشند. هر چه اندازه‌ی نانوذرات مغناطیسی کوچک‌تر باشد، محلول خاصیت مغناطیسی بیشتری از خود نشان می‌دهد. از جمله کاربردهای فروسیال‌ها می‌توان به کاربرد آن به عنوان خنک‌ کننده نام برد. هم‌چنین از این محلول‌ها برای به حرکت در‌آوردن سیال‌ها در تراشه‌ها به وسیله‌ی نیروی مغناطیسی استفاده می‌شود.
-كاربرد نانوذرات مغناطیسی درتشخیص ودرمان بیماریها
الف) گرما درمانی مغناطیسى
ب) تصویر برداری تشدید  مغناطیسى
گرما درمانی یكی از روش‌های درمان سرطان است كه برای آسیب رساندن به سلولهاى سرطانی و نابودى آنها، بافت بدن را درمعرض گرماى43 درجه‌ی سانتی‌گراد قرار  می‌دهند نانوذرات می‌توانند دراثرمیدانهاى مغناطیسی متناوب گرما

چکیده—–

پیش­گفتار—

فصل اول: مفاهیم اولیه ریاضیات فازیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———–

مقدمه—————

تعاریف مقدماتی——

نماد گذاری———-

عملگرهای مجموعه­ای–

برشها و تحدب—

اتحاد تجزیه———-

اصل گسترش——–

تعمیم اصل گسترش—

اعداد فازی———–

عملگرهای جبری برای اعداد فازیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——

اعداد فازی LR—–

عملگرهای جبری برای اعداد فازی LRبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد–

بازه­های فازی——-

فصل دوم: درونیابی———-

مقدمه————–

چندجمله­ای درونیاب مبتنی بر اطلاعات جدولی————

درونیابی به­وسیله چندجمله­ ای­ هابلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——–

چندجمله­ای درونیاب مبتنی بر دو نقطهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد–

تعمیم چندجمله­ای درونیاب و بیان درونیاب لاگرانژ ——–

معایب روش لاگرانژ—

تخمین خطای درونیابیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—————

تفاضلات تقسیم­شده—

صورت نیوتنی چندجمله­ای درونیاببلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—–

مزایای استفاده از روش نیوتنبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———

تفاضلات متناهی—-

تعریف عملگر انتقال بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—————

تعریف عملگر تفاضل پیشرو بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——–

تعریف عملگر تفاضل پسرو بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———-

دستور درونیاب پیشرو و پسروی نیوتنبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد–

درونیابی معکوس—-

درونیابی هرمیتی—-

چندجمله­ای درونیاب هرمیتیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———

تخمین خطای درونیاب هرمیتبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——–

مزایای درونیابی هرمیتیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————-

کمینه­کردن خطای چندجمله­ای درونیاببلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

درونیابی اسپلاین—-

اسپلاین درجه یک—

اسپلاین درجه سه—-

مزایای درونیابی اسپلاینبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————-

فصل سوم: درونیابی داده ­های فازیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————-

مقدمه————–

 

 

نمادگذاری———–

درونیابی داده ­های فازی-

روش محاسبه چند­جمله­ای درونیابی لاگرانژ فازی———–  

اسپلاین فازی گره به گرهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————–

اسپلاین فازی طبیعی–

اسپلاین­های دیگر—–  

فصل چهارم: بهترین تقریب یک تابع فازیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——-

مقدمه————–

نمادگذاری———-

بهترین تقریب یک تابع فازیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———–

وجود و یکتایی  بهترین تقریب یک تابع فازی————–

مثال عددی———-

فصل پنجم: نتایج و پیشنهادات-

مقدمه————–

بررسی روش های مطرح­شدهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————-

نتیجه ­گیری———-

کارهای انجام­شده در راستای پایان نامه بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—-

پیشنهاد برای پژوهش­های آتیبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———-

پیوست­ها–

الف: برنامه متلب اسپلاینبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——

ب: کتاب­نامهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————-

ج: واژه­نامهبلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————–

چکیده:

مسأله درونیابی توابع یکی از کاربردی­ترین مسائل در ریاضیات کاربردی است که در حوزه های مختلف علوم و مهندسی مطرح می­ شود. به بیان ساده می­توان گفت در این مسأله هدف، یافتن تقریبی از یک تابع است که تنها مقادیر تابع در تعدادی نقطه در اختیار می­باشد.

از آنجا که در مسائل کاربردی در جهان واقعی، ممکن است مقادیر تابع دارای خاصیت عدم قطعیت و نادقیقی باشند، بنابراین استفاده از روش های درونیابی برای داده ­های نادقیق کاملاً ضروری و حیاتی محسوب می­ شود.

پیشگفتار:

در این پایان نامه بحول­و قوه الهی و توجهات حضرت ولی عصر(عج) در پنج فصل روش های درونیابی برای داده ­های نادقیق را بیان می­نماییم.

از آن­جا که برای فرار از چالش عدم قطعیت و نادقیقی داده ­ها یکی از کارهای موفق و بروز دنیای ریاضیات­کاربردی که انقلابی در علم ریاضی محسوب می­ شود، معرفی و به­ کارگیری ریاضیات فازی می­باشد. لذا فصل اول را به مفاهیم اولیه ریاضیات فازی اختصاص می­دهیم.

در فصل دوم به مسأله درونیابی پرداخته و توابع درونیاب مهم و کاربردی را معرفی و در مورد خواص آنها به صورت مختصر و مفید بحث می­کنیم.

در فصل سوم با بهره گرفتن از چند­جمله­ای لاگرانژ و همچنین به کمک یکی از مهم­ترین و قوی­ترین توابع درونیاب، درونیاب اسپلاین که بهترین و دقیق­ترین تابع درونیاب است به درونیابی داده ­های فازی می­پردازیم.

به­ منظور کاربردی­تر کردن مسائل درونیابی فازی در دنیای کنونی که عصر فناوری علم و صنعت و مهندسی می­باشد، با بهینه ساختن تابع تقریب فازی به­دست­آمده بهترین تقریب یک تابع فازی را در فصل چهارم مطرح می­نماییم.

در فصل پنجم نیز نتایج و پیشنهادات را ارائه می­دهیم.

1-1- مقدمه

ریاضیات فازی برای نخستین بار توسط پرفسور لطفی عسگرزاده در سال ۱۹۶۵ مطرح گردید. از زمان ارائه آن تا کنون، گسترش و تعمیق زیادی یافته و کاربردهای گوناگونی در زمینه ­های مختلف پیدا کرده است.

معرفی ریاضیات فازی مقدمات مدل­سازی داده ­های نادقیق و تقریبی با معادلات ریاضی را فراهم نمود، که در نوع خود تحولی عظیم در ریاضیات و منطق کلاسیک به­وجود آورد. ریاضیات فازی با این عبارت، توسط پروفسور لطفی عسگرزاده مطرح شد:

« ما نیازمند یک نوع دیگری از ریاضیات هستیم تا بتوانیم ابهامات و عدم دقت رویدادها را مدل­سازی نماییم، مدلی که متفاوت از نظریه احتمالات است. »

برای بیان تشریح عدم قطعیت و دقت در داده ­های نادقیق، ریاضیات فازی به­کار می­رود، که بر اساس منطق چند ارزشی به­وجود آمده است.

منطق فازی در واقع تکامل یافته و عمومی شده منطق کلاسیک است. در منطق کلاسیک که منطق دو ارزشی است، هر گزاره می ­تواند درست یا نادرست باشد. در حالی که منطق فازی، یک منطق چند ارزشی است و ارزش درستی هرگزاره می ­تواند عددی بین صفر و یک باشد. لذا قضاوت تقریبی و نادقیق با به­ کارگیری منطق فازی ممکن می­ شود.

به بیان ساده­تر، نظریه مجموعه­های فازی نظریه­ای است برای اقدام در شرایط عدم اطمینان. این نظریه قادر است بسیاری از مفاهیم و متغیرها و سیستم­هایی را که نادقیق و مبهم هستند، همان­گونه که در دنیای واقعیت نیز اکثر پدیده ­ها بدین­صورت می­باشند، صورت ریاضی بخشیده و زمینه را برای استدلال، استنتاج، کنترل و تصمیم ­گیری در شرایط عدم اطمینان آن­ها فراهم آورد. به عبارت دیگر نظریه مجموعه­های فازی تعمیمی از نظریه مجموعه­های معمولی می­باشد.

همان­طور که می دانیم در نظریه مجموعه­ها که زیربنای ریاضیات مدرن است، مجموعه­ها به صورت گردایه­ای معین از اشیاء تعریف می­شوند.

به عبارت دیگر هر مجموعه با یک ویژگی خوش­تعریف مشخص می­ شود اگر یک شیء مفروض دارای آن ویژگی باشد، عضو مجموعه­ی متناظر است و اگر نباشد، عضو آن نیست.

به عنوان مثال اگر مجموعه­ی مرجع X ، مجموعه­ی اعداد حقیقی فرض شود  و P ویژگی (( بزرگ­تر از ده بودن ))، آنگاه P یک ویژگی خوش­تعریف است که یک مجموعه مثلاً A با آن متناظر می­ شود، زیرا برای هر عدد از مجموعه­ی اعداد حقیقی می­توان با قاطعیت گفت که آیا آن عدد بزرگ­تر از ده است یا خیر و بنابراین عضو A است یا خیر؟

حال فرض کنید بخواهیم درباره آن دسته از مجموعه­ی اعداد حقیقی صحبت کنیم که (( بزرگ )) باشند. در این­جا با یک ویژگی ناخوش­تعریف و مبهم یعنی (( بزرگ )) سروکار داریم. این­که چه اعدادی بزرگ بوده و چه اعدادی بزرگ نیستند، بسته به نظر افراد مختلف فرق می­ کند.

به عبارت دیگر عضویت و یا عدم عضویت اعداد مختلف در گردایه­ای با ویژگی

(( بزرگ بودن )) قطعی نیست.  به عنوان مثال آیا ۱۰۰ عددی (( بزرگ )) است و عضو گردایه­ی اعداد حقیقی بزرگ است یا خیر؟ ۱۰۰۰ چطور؟ ۱۰۰۰۰۰۰ چطور؟

 می بینیم که ویژگی (( بزرگ بودن )) برای اعداد حقیقی یک ویژگی دقیق و معین نیست و بنابراین جامه­ی نظریه­ی معمولی مجموعه­ها بر تن این­گونه مفاهیم راست نمی ­آید و این نظریه از صورت­بندی این مفاهیم و ویژگی­ها ناتوان است. از قضا بیشتر مفاهیم و ویژگی­هایی که در زندگی روزمره و واقعی و نیز در شاخه­های مختلف علوم به­ویژه علوم انسانی و اجتماعی با آن سروکارداریم این­گونه­اند.

یعنی مفاهیمی هستند منعطف و مجموعه­هایی هستند با کران­های نادقیق. برای مثال ما در زندگی واقعی کمتر ازکودکان بلندقدتر از( ۱۱۰ cm )، زمین­های بزرگ­تر از ( ۱۰ هکتار )، مسافت­های طولانی­تر از ( ۱۰۰ km ) و … صحبت می کنیم بلکه فهم و زبان طبیعی ما بیشتر با  مفاهیمی مانند کودکان بلندقد ( یا کوتاه­قد، خیلی کوتاه و … )، زمین­­های وسیع ( کوچک، خیلی وسیع و … )، اجناس گران ( ارزان، خیلی ارزان، تقریباً گران، … ) سروکار دارد . همچنین در علوم به­ویژه علوم انسانی و اجتماعی به­جای صحبت از کشورهای دارای ۱۰۰۰ کارخانه به بالا، شهرهای با جمعیت بیشتر از ۱۰۰۰۰۰۰ نفر و  …  ، با مفاهیم و عباراتی نظیر جوامع پیشرفته صنعتی، فرهنگ­های بومی، تراکم جمعیت زیاد، کودکان کندذهن و  …  سروکار داریم. هیچ­کدام از این مفاهیم وتعاریف، تعاریف دقیقی نیستند که به­توان برای هر کدام مجموعه­هایی دقیق را تصور کرد.

در قلمرو ریاضیات و نظریه مجموعه­های کلاسیک جایی برای این مفاهیم نیست و قالبی برای صورت­بندی این مفاهیم و ابزاری برای تجزیه وتحلیل آنها وجود ندارد.

نظریه­ی مجموعه­های فازی یک قالب جدید ریاضی برای صورت­بندی و تجزیه و تحلیل این مفاهیم و ویژگی­هاست. این نظریه، تعمیم و گسترش طبیعی نظریه­ی مجموعه­های معمولی است، که موافق با زبان و فهم طبیعی انسان­ها نیز می­باشد.

اکنون سعی می­کنیم با پیگیری مثال فوق درمورد (( اعداد حقیقی بزرگ )) نظریه مجموعه­های فازی را با بیانی ساده و مختصر مطرح نماییم.

همان­طور که ملاحظه می­ شود، آن­چه در مجموعه (( بزرگ )) بودن اشکال ایجاد می­ کند، معلوم­نبودن عضویت و یا عدم عضویت اعداد در گردایه­ی (( اعداد بزرگ )) است. بنابر پیشنهاد پرفسور­زاده در مجموعه­ی فازی که برای (( اعداد حقیقی بزرگ )) در نظر می­گیریم؛ به هر عدد از مجموعه­ی اعداد حقیقی، عددی از بازه ی [۰,۱] به عنوان درجه­ بزرگی آن عدد نسبت می­دهیم.

هر چه یک عدد بزرگ­تر باشد ؛ عدد متناظری که برای عضویت آن در A ((مجموعه اعداد بزرگ )) در نظر گرفته می­ شود به یک نزدیک­تر است. و به­عکس هر چه عدد مورد نظر کوچک­تر باشد؛ عدد مربوط به عضویت آن در A، به صفر نزدیک­تر خواهد بود. به این­ترتیب به­جای این­که بگوییم عدد ۱۰۰۰ بزرگ می­باشد یا خیر، و یا آن­که در این باره ساکت باشیم؛ می­گوییم:

درجه ی بزرگی آن، به عنوان مثال ۰/۷ است. به بیان ساده­تر به­جای آن­که بگوییم، عدد ۱۰۰۰ عضو A هست یا خیر، می­گوییم:

عدد ۱۰۰۰ با درجه ۰/۷ عضو A می باشد.

 بنابراین ما در این مثال برای هر عدد حقیقی از R ، عددی از بازه­ی  را به عنوان درجه عضویت و تعلق از A نسبت می­دهیم. یعنی یک تابع در نظر بگیریم که قلمرو آن R و بُرد آن [۰,۱] باشد.

ملاحظه فرمودید که، موفق شدیم به یک قالب ریاضی دست­یابیم؛ به دیگر سخن، یک تابع از R به [۰,۱] برای توصیف و تجزیه و تحلیل (( اعداد حقیقی بزرگ )) معرفی نمودیم.

۱-۳-معرفی کومارین ومشتق­های آن……………………………………………. 6
۱-۳-۱- کاربرد کومارین……………………………………………………………. 7
۱-۳-۲-نقش فلوئورسانسی کومارین………………………………………….. 9
۱-۳-۳-روش­های سنتز کومارین…………………………………………………. 10
۱-۳-۳-۱-واکنش پرکین………………………………………………………….. 10
۱-۳-۳-۲-واکنش پکمن………………………………………………………….. 11
۱-۴-معرفی کرومن ومشتق­های آن…………………………………………….. 12
۱-۴-۱-خواص فتوکرومیسم کرومن­ها …………………………………………….13
۱-۴-۲- روش های سنتز مشتق­های کرومن……………………………………… 14
۱-۴-۲-۱- سنتز کرومن بااستفاده از کاتالیزگرهای فلزی……………………… 14
۱-۴-۲-۲- سنتز کرومن با مشتق­های کومارین…………………………………. 15
۱-۵-معرفی و نقش ساختار ۴-هیدروکسی کومارین در پیرانو کرومن………. 17
۱-۵-۱- خواص بیولوژیکی دی هیدرو پیرانو[C-۲،۳] کرومن­ها………………….. 19
۱-۵-۲- تهیه دی هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن با واکنش چندجزیی…………….. 20
۱-۶-کاتالیزگر………………………………………………………………………. 21
۱-۶-۱-تعریف کاتالیزگر……………………………………………………………. 21
۱-۶-۲- دسته­ بندی کاتالیزگرها…………………………………………………. 21
۱-۶-۲-۱- کاتالیزگرهای همگن…………………………………………………… 21
1-6-2-2- کاتالیزگرهای ناهمگن…………………………………………………. 21
۱-۷- شیمی و فناوری نانو………………………………………………………… 22
۱-۷-۱- نانوذرات……………………………………………………………………. 22
۱-۷-۲- رابطه بین اندازه و فعالیت شیمیایی……………………………………. 23
۱-۷-۴-روش سنتز نانوذرات اکسید فلزی………………………………………… 24
۱-۷-۴-۱- روش فراصوت……………………………………………………………. 25
۱-۷-۴-۲- روش سل – ژل………………………………………………………….. 26
۱-۷-۴-۳- روش رسوب­دهی……………………………………………………….. 27
۱-۷-۴-۴-روش تجزیه حرارتی……………………………………………………. 28
۱-۷-۵- مشخصه یابی مواد نانو به وسیله ی: XRD،TEM،SEM…………….
۱-۷-۵-۱- میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ……………………………..29
۱-۷-۵-۲- میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)………………………………. 29
۱-۷-۵-۳- پراش پرتو ایکس (XRD)……………………………………………… 30
۱-۸-اهداف پژوهش…………………………………………………………….. 31
 فصل دوم بخش تجربی 
2- مشخصات دستگاه­ها و مواد مورد استفاده……………………………… 33
۲-۱- دستگاه­های مورد استفاده ……………………………………………….33
۲-۲- مواد مصرفی……………………………………………………………… 34
۲-۲-۱- حلال­های مورد استفاده………………………………………………… 34
۲-۲-۲- موادشیمیایی مورد استفاده …………………………………………..34
۲-۲-۳- جداسازی وشناسایی محصول­ها…………………………………….. 35
۲-۳- روش کار آزمایشگاهی…………………………………………………… 35
۲-۳-۱- تهیه نانوذرات منیزیم اکسید………………………………………… 35
۲-۳-۱-۱- تهیه مشتق­های بیس­کومارین با بهره گرفتن از نانوذرات منیزیم اکسید…35
۲-۳-۱-۱- داده ­های طیفی ترکیب­های تهیه شده……………………………. 36
۲-۳-۱-۲- تهیه مشتق­های دی هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن با بهره گرفتن از نانوذرات منیزیم اکسید…39
فصل سوم بحث و نتیجه گیری 
3- رویکردهای مورد بحث……………………………………………………… 45
۳-۱-تهیه نانوذرات منیزیم اکسید……………………………………………. 46
۳-۱-۱- شناسایی و تعیین اندازه نانوذرات منیزیم اکسید………………… 46
۳-۱-۱-۱- الگوی پراش پرتوی ایکس (XRD) نانوذرات منیزیم اکسید. …….46
3-2 بهینه سازی شرایط واکنش در سنتز بیس­کومارین……………………. 49
۳-۲-۱- بهینه سازی کاتالیزگر واکنش در سنتز  بیس­کومارین…………….. 49
3-2-2 بهینه سازی مقدار کاتالیزگر در سنتز بیس­کومارین…………………. 49

 

3-2-3 بهینه سازی دما در سنتز بیس­کومارین…………………………….. 50
3-2-4  بهینه سازی حلال  در سنتز بیس کومارین………………………. 50
۳-3 روش کلی تهیه مشتق­های بیس­کومارین با بهره گرفتن از نانوذرات منیزیم اکسید…51
۳-3-1- سازوکار واکنش تهیه بیس­کومارین………………………………… 52
۳-4  بررسی واثبات ساختار بیس­کومارین…………………………………. 54
۳-4-1 بررسی طیف زیر قرمز……………………………………………….. 54
۳-4-2  بررسی طیف رزونانس مغناطیس هسته­ی هیدروژن ترکیب (a۱)…55
3-5 بهینه­سازی شرایط واکنش در سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن….56
۳-5-۱- بهینه­سازی کاتالیزگر در سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن….56
3-5-2 بهینه­سازی مقدارکاتالیزگردر سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن…56
3-5-3 بهینه سازی دما در سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن…………57
3-5-4  بهینه سازی حلال در سنتز دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن………57
۳-6- روش کلی تهیه مشتق­های دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳]کرومن با بهره گرفتن از نانوذرات منیزیم اکسید…58
۳-6-1 سازوکار واکنش تهیه دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن…………… 59
۳-7 بررسی و اثبات ساختار دی­هیدروپیرانو[C-۲،۳] کرومن…………… 61
۳-7-1 بررسی طیف زیرقرمز…………………………………………….. 61
۳-7-2 بررسی طیف رزونانس مغناطیس هسته­ی هیدروژن ترکیب(b۲)…62
۳-8  نتیجه ­گیری و رهیافت………………………………………………. 63
منابع………………………………………………………………………. 64
پیوست ها …………………………………………………………………69
چکیده:
در سال­های اخیر واکنش­های چندجزیی به علت ارائه روش­های ترکیبی درسنتز ترکیب­های داروئی و کشاورزی و اهمیت کاربردی و اقتصادی آنها در صنعت و تحقیقات بنیادی وتولید محصولات بالقوه بسیار حائز اهمیت و مورد توجه دانشمندان و محققان علم شیمی آلی قرار گرفته اند.
کرومن­ها وکومارین­ها دسته مهمی از ترکیب­ها هستند که بدلیل فعالیت­های بیولوژیکی شان اهمیت سنتزی زیادی پیدا کرده ­اند. از بین خواص بیولوژیکی آنها می­توان به خواص ضد میکروبی بازدارندگی ویروسی و تاثیر بر دستگاه عصبی نام برد .
در این پروژه سنتز این دسته از ترکیب­ها با بهره گرفتن از واکنش چندجزیی با بنزآلدهیدها، اتیل سیانو استات و ۴-هیدروکسی کومارین در حضور نانوذرات منیزیم اکسید انجام گرفت . محصولات با بازده عالی و در زمان­های کوتاه بدست آمدند. همچنین نانو ذرات منیزیم اکسید اثرات بهتری را در سنتز دی­هیدرو­پیرانو[C-۲,۳]کرومن و بیس­کومارین نسبت به کاتالیزگرهای دیگر نشان داد.و بهره­ گیری این کاتالیزگر شرایط بهتری برای سنتز این ترکیب­های مهم داروئی ایجاد کرد.
استفاده از واکنش چندجزیی و کاتالیزگر نانو این امکان را می­دهد که از جداسازی حد واسط­ها، تغییر شرایط، افزودن هر واکنش­گر بطور اضافی و زاید پرهیز کرده و میزان ضایعات و هدررفت فراورده­هاوتولیدات را به حداقل برسانیم به این ترتیب درمصرف انرژی، زمان و ماده اولیه برای دستیابی به حداکثر بازده فراورده­های سنتزی صرفه­جویی شده همچنین با کاهش دادن بار آلودگی در راستای فرایند­­های دوستدار محیط زیست شده قدمی برداشته شود.
فصل اول: مباحث نظری
1-1- مقدمه
واکنش چند جزیی:
در علم شیمی واكنش‌های چند جزیی به ‌عنوان واكنش‌هایی به شمار می‌روند كه در آن بیش از دو ماده واكنش­دهنده به صورت متوالی تركیب می شوند تا محصولی با گزینش­پذیری بسیار بالا كه در آن اكثریت اتم‌های مواد شركت كننده حفظ شوند را بوجود آورند. همچنین این واكنش­ها به عنوان ابزار موثر و قدرتمندی به منظور سنتزهای آلی به شمار می آیند و عموما انتخاب پذیری مناسبی را همراه با كاهش محصول‌های فرعی نسبت به تهیه‌ی كلاسیک قدم به قدم نشان می دهند. از دیگر مزایای واكنش­های چند جزئی می‌توان به این نكته اشاره كرد كه این واكنش­ها از نظر اتمی به صرفه بوده و معمولا در شرایط ملایم انجام می­شوند. از آنجایی كه محصول بسیاری از واكنش­های چند جزیی تركیب‌های هتروسیكلی بوده و با توجه به كاربرد گسترده‌ای كه این تركیب‌ها در تهیه و ساخت داروها دارند همواره سعی بر آن بوده است كه بتوان بوسیله روش‌های موثر، ملایم و بهینه اینگونه تركیب‌ها را تهیه نمود. بطور مثال برخی از این تركیب‌های چند حلقه ای دارای ویژگی های بیولوژیكی فراوانی بوده و به عنوان پایه و اسكلت بسیاری از داروهای درمانی در زمینه‌های ضد سرطان، ضد تومور، ضد میكروب، ضد قارچ، ضد باكتری، ضد آسم، ضد HIV، ضد هپاتیت، ضد پاركینسون و بسیاری دیگر از بیماری­ها به شمار می روند. تاریخچه این واکنش­ها به زمانی برمی­گردد که استرکر[1] در سال ۱۸۵۰ اولین واکنش چندجزیی را در عرصه شیمی ارائه داد. در این دوره یک ونیم قرنی برخی یافته­ های قابل بیان شامل کشف بیجینلی[2]، مانیخ[3] و پاسرینی[4] در سال ۱۹۵۹ به اوج رسید و زمانی که یوگی واکنش­های چندجزیی را بر اساس واکنش­پذیری ایزوسیانید معرفی کرد دریچه­ای نو به سمت این واکنش­ها گشوده شد [۱].
2-1- معرفی واکنش­های چندجزیی
طبق تعریف واکنش­هایی که در آن بیش از دو واکنش­گر به عنوان مواد اولیه با هم واکنش داده و فراورده­ای را تولید می­نمایند که در آن اتم­های اصلی مواد اولیه ظاهر شوند اصطلاحا واکنش چندجزیی می­نامند)شکل ۱-۱).
دوملینگ[1]و یوگی برای سنتز ایده­آل ترکیب­ها آلی طی واکنش­های چند­­جزیی چندین شاخص معرفی کرده ­اند که در (شکل۱-۲) نشان داده شده است [۲].
الف) بازده واکنش صددرصد باشد.
ب) واکنش ساده باشد.
ج) مواد اولیه به آسانی در دسترس قرار بگیرد.
د) واکنش از نظر محیط زیستی مشکل آفرین نباشد.
ه) فراورده طی یک مرحله از سه جزء یا بیشتر از مواد اولیه بدست آید.
بطوری­که دیده می­ شود یکی از معیارهای یک سنتز ایده­آل که در آن فراورده از چندین جزء تشکیل می­ شود انجام واکنش طی یک مرحله می­باشد. بدیهی است منظور از یک مرحله بودن، این نیست که همه اجزا در یک مرحله به هم برخورد کنند و منجر به فراورده شوند زیرا از نظر آماری این نوع برخوردها غیر محتمل می­باشند. بعنوان مثال در یک واکنش سه­جزیی منظور این است که واکنش ماده A با B منجر به تولید ماده C شود وCنیز با ماده D در یک ظرف واکنش بدون جداسازی فراورده نهایی را تولید کند. اهمیت این نوع سنتزها از آن جهت است که نه تنها هزینه اضافی برای جداسازی و تخلیص فراورده­های میانی (فراوردهC) را ندارد بلکه بهره واکنش نیز نسبت به واکنش­های دو یا چندمرحله ای بیشتر می­باشد. بعنوان مثال در یک واکنش دو مرحله­ ای اگر بهره هر یک از مراحل۹۰ درصد باشد، بهره کل واکنش۸۰ درصد خواهد بود.درصورتی­که اگر این واکنش چندجزیی طی یک مرحله انجام می­ شود بهره همان ۹۰ درصد خواهد شد.
1-2-1- طبقه بندی واکنش­های چندجزیی
واکنش­های چندجزیی به سه دسته تقسیم می­شوند:
دسته اول- واکنش­های چندجزیی که در آن کلیه مراحل واکنش ، تعادلی و برگشت­پذیر است. بهره واکنش در این دسته از واکنش­های چندجزیی پایین بوده و فراورده­های با خلوص بالا بدست نمی­آید. البته می­توان واکنش­های این دسته را با بیرون کشیدن فراورده نهایی به واکنش­های چندجزیی دسته دوم تبدیل کرد. واکنش سه­جزیی مانیخ از جمله واکنش­های چندجزیی دسته اول محسوب می­ شود.
nP ↔ —- D+۲P ↔ C +۱P ↔ B+A
دسته دوم- واکنش­های چندجزیی که در آنها کلیه مراحل واکنش، به جز مرحله آخر، تعادلی و برگشت­پذیر می­باشد. با توجه به اینکه مرحله آخر یک طرفه است فراورده­ای با خلوص و بهره نسبتا خوب بدست می­آید. واکنش سه­جزیی پاسرنی و چهارجزیی یوگی در این دسته از واکنش­های چندجزیی قرار می­گیرند.
nP → O—- ↔ D+۲P ↔ C+۱P ↔ B+A
دسته سوم- به واکنش­هایی اطلاق می­ شود که همه مراحل، یک طرفه باشد و غیرقابل برگشت­اند. این دسته از واکنش­های چندجزیی در شیمی سنتزی[1] کمتر رخ می دهد .اغلب واکنشهای بیوشیمیایی در دنیای حیات[2] ازاین دسته می­باشند.
nP → O —- → D+۲P → C+۱P → B+A