بررسی الکتروشیمیایی کتکول ها بر روی سطح الکترود کربن شیشه ای و در حضور نانوذرات نقره با هدف سنتز ترکیبات جدید و اکسایش کاتالیزوری
چکیده
علم الکتروشیمی ابزار مناسبی برای مطالعه ترمودینامیکی و سینتیکی واکنش¬های شیمیایی است که در سطح مشترک الکترود – الکترولیت رخ می¬دهند. با استفاده از تکنیک¬های الکتروشیمیایی در پنجره¬های زمانی مختلف می¬توان انواع واکنش¬ها و مکانیسم حاکم بر آنها را مطالعه کرد. پس از بیان مقدمه¬ای در کاربردهای الکتروشیمی در مطالعه واکنش¬ها و سنتز ترکیبات آلی در فصل اول، در فصل دوم این پایان¬نامه اثر جذب سطحی 4-متیل7،6-دی-هیدروکسی¬کومارین به عنوان یکی از مشتقات کتکول بر سطح الکترود کربن شیشه¬ای بر روی انتقال الکترون چند مشتق کتکولی و همچنین fe(cn)_6^(4-) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می¬دهد که جذب سطحی 4-متیل7،6-دی-هیدروکسی کومارین مانع از رسیدن کتکول به سطح الکترود و انتقال الکترون مستقیم آن می¬شود. در این شرایط کتکول دارای یک انتقال الکترون کاتالیزوری است. از طرف دیگر دو مشتق دیگر کتکول یعنی 5،3-دی ترشیوبوتیل¬کتکول و 4-ترشیوبوتیل¬کتکول با وجود 4-متیل7،6-دی-هیدروکسی¬کومارین قادر به جذب سطحی بر روی سطح الکترود و انتقال الکترون مستقیم می¬باشند. از طرفی پوشش سطح الکترود بوسیله 4-متیل7،6-دی-هیدروکسی¬کومارین اثری بر روی انتقال الکترون ردوکس ?fe(cn)?_6^(4-) ندارد. در فصل سوم به بررسی اکسایش الکتروشیمیایی 4-متیل7،6-دی-هیدروکسی¬کومارین در حضور بوریک اسید و گلوتاتیون ¬پرداختیم. ولتاموگرام¬های چرخه¬ای 4-متیل7،6-دی-هیدروکسی کومارین در حضور بوریک اسید وقوع یک مکانیسم cec را نشان می¬دهند. از طرفی یک مکانیسم کاتالیزوری در اکسیداسیون الکتروشیمیایی 4-متیل7،6-دی-هیدروکسی¬کومارین در حضور گلوتاتیون دیده می¬شود. در نهایت با بررسی اکسیداسیون الکتروشیمیایی 4-متیل7،6-دی-هیدروکسی¬کومارین در حضور بوریک اسید و گلوتاتیون به ارائه مکانیسم cec به عنوان یک مکانیسم جدید الکتروشیمیایی پرداخته شده است. در فصل چهارم اکسایش الکتروشیمیایی 5،3-دی-ترشیوبوتیل¬کتکول در حضور مشتقات بنزیل¬آمین با هدف سنتز ترکیبات بنزاوکسازولی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده¬ی مشارکت مشتقات بنزیل¬آمین در یک واکنش تشکیل حلقه با اورتوبنزوکوینون حاصل از اکسایش الکتروشیمیایی 5،3-دی¬ترشیوبوتیل¬کتکول و تشکیل محصولات بنزاوکسازولی مربوطه از طریق یک مکانیسم ecce می¬باشد. از طرف دیگر اکسیداسیون الکتروشیمیایی 5،3-دی¬ترشیوبوتیل¬کتکول در حضور 2-متوکسی¬بنزیل¬آمین به عنوان یکی دیگر از مشتقات بنزیل-آمین نشان می¬دهد که بنزاوکسازول حاصل، از طریق یک پیوند هیدروژنی به 5،3-دی¬ترشیوبوتیل¬کتکول اولیه متصل شده و یک کمپلکس غیر کووالانسی را ایجاد می¬کند. نتایج این بررسی در فصل پنجم این پایان¬نامه ارائه شده است. در فصل ششم با احیا الکتروشیمیایی نیتروکتکول حاصل از واکنش کتکول با نیتروز اسید، سطح الکترود کربن شیشه¬ای بوسیله کتکول در طی یک فرآیند تک مرحله¬ای و به صورت کووالانسی اصلاح شد. نیتروز اسید مورد نیاز برای اکسیداسیون کتکول از طریق واکنش سدیم نیتریت و hcl (1/0 = ph) و یا مایع یونی و بافری تری¬اتیل¬آمونیوم استات (7/0= ph) فراهم می¬شود. احیا الکتروشیمیایی نیتروکتکول حاصل، سبب ایجاد آمینوکتکول مربوطه می¬شود که در حضور نیتروز اسید به یون دی¬آزونیم مربوطه تبدیل می-گردد. سپس احیا الکتروشیمیایی یون دی¬آزونیم بدست آمده که در همان پتانسیل احیا گروه نیترو و با از دست دادن یک ملکول نیتروژن رخ می¬دهد سبب اتصال کتکول به سطح الکترود می¬شود. در همین راستا دو مشتق دیگر از کتکول به سطح الکترود متصل شدند و پارامترهای مربوط به مشتقات کتکولی متصل شده به سطح از طریق بررسی¬های الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. در نهایت الکترود اصلاح شده بوسیله کتکول برای اکسایش الکتروکاتالیزوری nadh مورد استفاده قرار گرفت. در فصل هفتم سطح الکترود کربن شیشه¬ای با استفاده از روش ارائه شده در فصل قبل بوسیله 4-ترشیوبوتیل¬کتکول اصلاح شد. سپس رفتار الکتروشیمیایی الکترود اصلاح شده در حضور هوموسیستئین، سیستئین، گلوتاتیون و چند اسید آمینه دیگر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می¬دهد که الکترود اصلاح شده رفتار الکتروکاتالیزوری مناسبی را نسبت به هوموسیستئین دارد. این در حالی است که نسبت به سیستئین، گلوتاتیون و دیگر آمینو اسیدهای مورد بررسی هیچگونه رفتار الکتروکاتالیزوری مشاهده نمی¬شود. به همین دلیل الکترود اصلاح شده برای اندازه¬گیری گزینشی هوموسیستئن نسبت به سایر آمینو اسیدهای مورد بررسی، استفاده شد. در فصل آخر پایان¬نامه اکسایش الکتروشیمیایی کتکول در حضور نانوذرات نقره محافظت شده با 4،2،1-تری¬آزول-3-تیول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده وقوع یک واکنش الکتروشیمیایی با مکانیسم ece بر روی سطح نانوذرات نقره می¬باشد. از طریق این واکنش الکتروشیمیایی سطح نانوذرات نقره بوسیله کتکول اصلاح گردید.