پژوهش های کاربردی در شیمی
سال:1399 | دوره:14 | شماره:3 |تعداد مقالات:12

لووفلوکساسین، یک کربوکسی کینولون دستوار و یک پادزیست با کاربردهای گسترده برای تهیه داروها است. یکی از چالش ها در تهیه این ترکیب، تهیه کاتالیستی کارآمد از واسط ساختاری کلیدی آن ها (Q-اسید) است. چندین روش برای تهیه این واکنشگر دارویی گزارش شده که در آن ها از حلال های سمی و گران قیمت استفاده شده است. در این پژوهش، با تمرکز بر مرحله آخر در تهیه لووفلوکساسین با Q-اسید تجاری، تلاش شد تا با استفاده از کاتالیست با ویژگی اسید لویس و به کارگیری حلال های بی خطر، روشی سبز جایگزین شود. ابتدا مونت موریلونیت مغناطیسی (MM) تهیه و خالص سازی شد. همچنین، آزمایش های واکنش متیل پیپرازین با واسط Q-اسید برای تهیه لووفلوکساسین تحت شرایط متفاوت انجام شد. بهترین نتایج با به کارگیری متیل پی پیرازین و Q-اسید به نسبت مولی 2/1: 1 در حضور مقادیر کاتالیستی MM در حلال اتانول (95 %) در دمای ° C 70 در مدت 8 ساعت به دست آمد. در انتهای واکنش MM با آهن ربا و صاف شدن بازیابی و برای فعال سازی به مدت 2 ساعت در ° C 100 خشک و برای بررسی کارایی دوباره آن، در 5 واکنش متوالی تهیه لووفلوکساسین بدون کاهش محسوسی در بازده به کارگرفته شد. در مجموع، با در نظر گرفتن عواملی مانند مقدار مصرف واکنشگرها، زیست سازگاری حلال و شرایط ساده بازیافت، شرایط عملیاتی دمایی و مصرف انرژی، نوع، مقدار، زیست سازگاری و چگونگی بازیابی کاتالیست، تولید لووفلوکساسین همی هیدرات به روش آورده شده در این پژوهش، با قیمت تمام شده کمتری همراه است و تولید آن در مقیاس های افزایش یافته مزایای اقتصادی مناسبی دارد.

در این پروژه، نانوکاتالیزگر آلی-فلزی آهن-فسفونات با استفاده از پیش ماده های آهن(Ι Ι (کلرید با محلول بازی دی اتیلن تری آمین پنتا (متیلن فسفات)(DTPMP) تهیه شد. اندازه نانوذرات، با افزودن ستیل تری متیل آمونیوم برمید (CTAB) به عنوان ماده فعال سطحی کنترل گردید. ساختار نانوکاتالیزگر با روش های طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه (FT-IR)، میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، تجزیه گرما وزنی (TGA)، مغناطیس سنجی نمونه ارتعاشی (VSM) و تجزیه عنصری با طیف سنجی تفکیک انرژی (EDX) بررسی شده است. در حضور ماده فعال سطحی نانو ماده تهیه شده دارای ساختار کروی و اندازه ذرات در حدود 20-30 نانومتر می باشد و هیچ گونه توده ای شدن یا تجمع دیده نمی شود. مقدار مغناطیس شدگی نانوکاتالیزگر سنتز شده در میدانی به قدرت KOe 15 در حدود emu/g 5 می باشد. نمودار گرما وزنی نشان دهنده پایداری قابل توجه کاتالیزگر در برابر حرارت می باشد به گونه ای که تا دمای° C 300 شکست خاصی مشاهده نمی گردد. آزمایش ضد باکتری این نانوذرات نشان داد که این مواد از رشد باکتری گرم منفی (اشیرشیای کولای) و گرم مثبت (استافیلوکوکوس) جلوگیری می کنند. این نانوذرات هاله ای به ضخامت 14-16 میلی متر در اطراف خود در محیط کشت ایجاد کردند. از محیط آگار مولر هینتون در این آزمایش استفاده شد.

در این پژوهش، یک روش میکرواستخراج مایع-مایع با کمک امواج فراصوت (UALLME) بر پایه حلال اتکتیک عمیق (DES) برای نخستین بار برای استخراج کارودیلول از نمونه های پلاسما پیش از تجزیه با روش اسپکتروفلوریمتری توسعه داده شد. DES با مخلوط کردن مقدار مناسب کولین کلراید و فنل در نسبت 2: 1 تهیه شد. DES تهیه شده بدون خالص سازی بیشتر برای استخراج کارودیلول از نمونه های پلاسما استفاده شد. تاثیر تعدادی از عامل های مهم شامل نسبت اجزای DES، افزودن نمک و نوع حلال تعلیقه کننده با روش یک عامل در یک زمان مطالعه و بهینه شدند. از طراحی مرکب مرکزی برای بهینه سازی کارآمد بقیه متغیرهای اصلی موثر در روش استخراج شاملpH، حجمDES، حجم تتراهیدروفوران (THF) و زمان فراصوت استفاده شد. این روش خطی بودن عالی (9982/0=R2) در گستره 15 تا ng ml− 1 300 را در شرایط بهینه نشان داد. بازیابی استخراج 2/93 % و مقادیر LOD و LOQ به ترتیب برابر با ng ml− 1 30/3 و ng ml− 1 82/9 به دست آمد. این روش با موفقیت برای تعیین دارو در نمونه های پلاسمای انسانی آغشته شده استفاده شدو بازیابی های نسبی 7/91 % و 2/93 % را ارایه داد.

زئولیت ها، آلومینوسیلیکات های بلوری و آبدار فلزهای قلیایی و قلیایی خاکی هستند که به دلیل ساختار شیمیایی و سطح ویژه مناسب، برای حذف و جداسازی انواع متفاوتی از آلایند های دارویی به کارگرفته می شوند. ابتدا، زئولیت طبیعیکلینوپتیلولیت با آسیاب توپی پودر و با ماده سطح فعال کاتیونی هگزادسیل تری متیل آمونیم برمید، سطح آن اصلاح شد. نمونه اصلاح شده برای حذف داروی آنیونی دیکلوفناک سدیم از محیط آبی با روش های فلورسانس پرتو ایکس، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، میکروسکوپی الکترونی روبشی، پراش پرتو ایکس و آزمون BET شناسایی شد. برپایه آزمون BET مقدار سطح ویژه، متوسط قطر حفره ها و حجم کل حفره ها نمونه به ترتیب m2/g 12، nm 55/31 و cm3/g 094/0 به دست آمد. شرایط محیط آبی با انحلال مقادیر مشخص از داروی دیکلوفناک سدیم در آب مقطر به دست آمد. با افزودن اسید و باز یک مولار، pH محیط تغییر می کند. نتایج نشان داد که بررسی عامل-های محیطی مانند مقدار جاذب مصرفی، زمان تماس، pH، دما و غلظت اولیه محلول در بازدهی حذف دارو موثر هستند. همچنین، داده های آزمایشگاهی فرایند جذب دیکلوفناک با مدل هم دمای لانگمویر و سینتیک شبه مرتبه دوم تطابق بیشتری داشت. برپایه هم دمای لانگمویر، با مقدار جاذب 2 گرم در لیتر، pH برابر با 9، زمان تماس برابر با 180 دقیقه و غلظت اولیه ppm 200، حداکثر ظرفیت جذب در دمای ° C 25 به mg/g 364/34 رسید. در نهایت، نتایج بررسی های سامانه های ناپیوسته نشان داد که زئولیت طبیعی اصلاح شده به عنوان جاذب های ارزان قیمت قادر به حذف داروی دیکلوفناک از محیط آبی است.

تهیه، شناسایی و بررسی رفتار زیست تخریب پذیری نسل جدید پلی یورتان های پایه آبی زیست تخریب پذیر پخش شونده درآب، با هدف گسترش مواد دوستدار طبیعت، در این پژوهش بررسی شد. این گروه از پلی یورتان های زیست تخریب پذیر، برپایه پلی اُل هایی از منابع تجدیدپذیر مانند روغن کرچک، به همراه پلی اتیلن گلایکول با ترکیبات دی ایزوسیانات مناسب تهیه شدند. در این پژوهش، به ویژه، تاثیرات پلی اتیلن گلایکول بر زیست تخریب پذیری و ویژگی های این بسپارها بررسی شد. بسپارهای تهیه شده با روش های طیف سنجی (HNMR) و فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) مورد شناسایی قرار گرفتند. اندازه گیری ذرات با روش پراکندگی نور دینامیکی (DLS) انجام شد. ویژگی تخریب پذیری نمونه های تهیه شده، با روش های جذب آب، زاویه تماس، تخریب پذیری آب کافتی در محیط بافر فسفات و محلول آنزیم لیپاز و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) مورد تایید قرار گرفت. نتایج آزمون ها نشان داد که با پیوند اجزاء طبیعی و تخریب پذیر در زنجیر بسپاری و تنظیم ویژگی ها ی آب دوستی و آب کافتی اجزاء نرم، پلی یورتان های مفیدی با ویژگی تخریب پذیری مطلوب می توانند تهیه شوند.

با توجه به آسیب هایزیست محیطی ناشی از روان کننده های نفتی، جایگزین کردن آن ها با روغن های دوستدار طبیعت موردتوجه قرارگرفته است. هدف از این پژوهش، تهیه روان کننده زیستی از روغن گیاهی کنجد با اصلاح شیمیایی با واکنش تبادل استری و افزودن مواد پاداکسنده مناسب به آن است. با ایجاد گروه استری، فروارده هایی با ویژگی روان کنندگی خوب، شاخص گرانروی بالا، نقطه اشتعال بالا، نقطه ریزش پایین، و داشتن ویژگی های سازگار با محیط زیست از جمله تخریب پذیری بالا و سمیت کم به دست آمد. در مرحله نخست، با کاتالیست استیل کلرید، مولکول های تری گلیسیرید روغن در واکنش با متانول در دمای ° C 100 در یک سامانه بازروانی متانول کافت شد و در مرحله بعدی، با آنزیم لیپاز، متیل استر به دست آمده بر تری متیلول پروپان (TMp < /span>) به مدت 24 ساعت در دمای ° C 50، نشانده شد. در مرحله دوم، عامل های متفاوت (نسبت مولی الکل به روغن، دما، غلظت آنزیم) در طول فرایند استری شدن بررسی و بهترین شرایط برای متیل استر کنجد با تری متیلول پروپان به دست آمد. همچنین، آزمون گرما سنجی پویشی تفاضلی (DSC) و گرانروی نمونه تهیه شده بررسی شد.

پارابن ها به عنوان ماده نگهدارنده در دارو، غذا و فراورده های مراقبت شخصی به طور گسترده ای به کارگرفته می شوند. استخراج فاز جامد (SPE) از روش های بسیار پرکاربرد در پایش پارابن ها در نمونه های آبی است. با این حال SPE، روشی پرهزینه و وقت گیر است. در این پژوهش، کاربرد روش استانداردسازی مستقیم تکه ای (PDS) برای انتقال واسنجی مستقیم داده های سوانگاری گازی-طیف سنجی جرمی (GC-MS) به واسنجی مبتنی بر SPE و اندازه گیری مشتق های متیل، اتیل، پروپیل و بوتیل پارابندر محیط های آبی بررسی شد. در این روش، تنها برپایه دو زیر مجموعه ی داده های واسنجی مستقیم و استخراج شده، مدل های چندمتغیره برپایه گستره های متفاوت از سوانگاشت ها ساخته می شود و ماتریس تبدیلی به دست می آید که در مرحله بعدی می تواند همه داده های GC-MS نمونه های واسنجی مستقیم را اصلاح و بر روش SPEمنطبق کند. درستی مدل سازی با کمک روش تفکیک خطی سه تایی متناوب(ATLD) تایید شد و مقادیر بازیابی 81 تا 106 درصد و میانگین خطای پیش بینی نسبی 1/2 تا 4/6 درصد برای نمونه های اعتبارسازی به دست آمد. در انتها، از نمونه های واسنجی مستقیم اصلاح شده برای تشخیص و پیش بینی آلاینده ها (در مقادیر کم µ g/l) در چندین نمونه آبی استفاده شد.

درسال های اخیر، پیشرفت های قابل توجهی دربه کارگیری بسپارهای زیست پزشکی به-عنوان حامل های هدفمند برای رهایش دارو، پروتئین وعوامل رشدانجام گرفته است. در این پژوهش، هیدروژل های نانوچندسازه به دلیل تشکیل نانوذرات وانادیم (V) در داخل هیدروژل های کربوکسی متیل سلولز (CMC) متورم تهیه شده است. تشکیل نانوذرات وانادیمدر هیدروژل ها با طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FT IR)، پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. الگوهای XRD تشکیل نانوذرات وانادیم در بستر هیدروژل را تایید کردند. همچنین، تصاویر SEM نشان دادند که اندازه نانوذرات از 22 تا 74 نانومتر در بستر هیدروژل است. رفتار تورمی هیدروژل نانوچندسازه ها در pHهای 1/2 و 4/7 بررسی شد. هیدروژل ها در pH کمتر، جذب آب بهتری از خود نشان دادند. طیف های نمونه های بارگیری شده با دارو، بیانگر آن است که بارگذاری مناسب دارو انجام شده است. با بررسی رهایش دارو، مشاهده شد که مقدار رهایش در هیدروژل های نانوچندسازه کمتر و با افزایش درصد نانوذرات مقدار رهایش کاهش یافته است. در آزمون سمیت سلولی پس از 24 ساعت، زنده ماندن سلول ها در گستره 3/74 تا 05/96 % در مقایسه با نمونه کنترل (به عنوان 100 %) بود. در نمونه هیدروژل نانوچندسازه حاوی انسولین پس از 24 ساعت، پایین ترین زنده ماندن سلولی مربوط به غلظت μ g/ml 25/31 انسولین و بیشترین زنده ماندن سلولی مربوط به غلظت μ g/ml 1000 انسولین با 7/25 % سمیت سلولی نسبت به گروه کنترل بود.

در این پژوهش، حذف 4-نیتروفنل در محیط های آبی با روش الکتروپرسولفات و الکتروفنتون با الکترود آهن در یک واکنشگاه ناپیوسته الکتروشیمیایی در مقیاس آزمایشگاهی مجهز به چهار الکترود و منبع برق مستقیم بررسی شد. نتایج نشان داد که درصد حذف 4-نیتروفنل در فرایند الکتروپرسولفات و الکتروفنتون، در زمان60 دقیقه و شرایط بهینه به ترتیب 2/99 و 0/94 درصد بود. شرایط عملیاتی بهینه در pH برابر با 3، غلظت اولیه 4-نیتروفنل برابر با 100 میلی گرم در لیتر، 5/0 میلی مولار از هیدروژن پراکسید و پرسولفات و با چگالی 1/0 آمپر در دسی مترمربع به دست آمد. فرایند های الکتروپرسولفات و الکتروفنتون برای حذف 4-نیتروفنل بازده حذف یکسانی در محیط اسیدی داشتند. به طور کلی تلفیق فرایند الکتروشیمیایی با پرسولفات و هیدروژن پراکسید به منظور تولید الکتریکی آهن و فعال سازی پرسولفات و هیدروژن پراکسید توانایی بیشتری از به کارگیری جداگانه این فرایند ها داشتند. در نمونه واقعی پساب شامل COD برابر با 5000 میلی گرم بر لیتر، حذف COD در فرایند الکتروفنتون و الکتروپرسولفات به ترتیب 82 و 86 درصد بود.

بستر بسپاری در نانوچندسازه های هیبریدی آلی-معدنی موجب انعطافپذیری و سبکی وزن می شود و نانوذرات معدنی وظیفه استحکام گرمایی بالا و بهبود ویژگی مکانیکی را عهده داراند. در این پژوهش، هم بسپار متیل متاکریلات – بوتیل آکریلات (BA-MMA) به روش بسپارش تعلیقه رایج، با درصد تبدیل 15/96 % تهیه شده است. برای ساخت نانوچندسازه، از نانوذرات نقره، تیتانیم دی اکسید، آهن اکسید (Fe3O4)، سیلیکا اصلاح نشده و نیز سیلیکا اصلاح شده با اصلاح کننده های 3-(تری متوکسی سیلیل)پروپیل متاکریلات (MPS) و دی کلرومتیل وینیل سیلان (DMVS) استفاده شد. برپایه نتایج آزمون وزن سنجی گرمایی، نانوچندسازه حاصل از هم-بسپار BA-MMA حاوی 3/0 گرم سیلیکای اصلاح شده با 183/0 میلی لیتر اصلاح کننده دی کلرومتیل وینیل سیلان بالاترین مقدار پایداری گرمایی را نشان داد. مقاومت مکانیکی این نمونه نسبت به خراش نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که این پوشش با ضریب اصطکاک پایین با مقدار 724/0 و ضریب خراش پایین با مقدار  N-1/2 267/، نسبت به خراش، مقاومت بالایی دارد. برای تأیید ساختارهای شیمیایی طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه به کارگرفته شد.

در این پژوهش، برای حذف حلال پخشی با روشی سبز، روش میکرواستخراج مایع-مایع برپایه جامدسازی قطره آلی شناور با کمک جریان گردابی (VALLME-SFO) برای میکرواستخراج و پیش تغلیظ Pd(II) پیش از سنجش غلظت آن با طیف سنجی جذب اتمی شعله پیشنهاد شده است. برای پیدا کردن شرایط بهینه برپایه روش سطح پاسخ، از طرح مرکب مرکزی استفاده شد. پنجمتغیر نوع و حجم حلال استخراج، pH محلول، غلظت لیگاند 2-مرکاپتوبنزوایمیدازولو مدت قرارگیری در جریان گردابی، بررسی شد. در شرایط بهینه؛ pH برابر با 7، 5/1میلی لیتر محلول mM 3 از 2-مرکاپتوبنزوایمیدازول، حجم 1-آندکانول برابر با 40 میکرولیتر و 5 دقیقه قرارگیری در جریان گردابی؛ حد تشخیص 3/3 میکروگرم بر لیتر و حد کمی بودن 11 میکروگرم بر لیتربا انحراف استاندارد نسبی 4/2 درصد به دست آمد. بازیابی آنالیت در نمونه های 4 ایستگاه از رودخانه کرج در گستره 7/96 تا 3/103 % بود. از آزمون تحلیل وردایی(ANOVA) برای نشان دادن عدم مزاحمت بافت نمونه های حقیقی، استفاده شد.

در کار حاضر، رفورمینگ فاز گازی نرمال هپتان برای بررسی فعالیت کاتالیستی چندسازه های میکرو/مزوحفره به کارگرفته شد. اثر ساختار این کاتالیست ها بر درصد تبدیل نرمال هپتان و گزینش پذیری نسبت به فراورده های متفاوت اعم از فراورده های همپار چندشاخه و تک شاخه و فراورده های کراکینگ بررسی شد. روش های شناسایی متفاوت، مانند پراش پرتو ایکس (XRD)، فلوئورسانس پرتو ایکس (XRF)، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، طیف سنجی UV– Vis بازتابی پخشیده (UV-Vis DRS)، تجزیه وزن سنجی گرمایی/ گرمایی تفاضلی (TGA/DTA) و اندازه گیری های جذب-واجذب نیتروژن برای شناسایی کاتالیست ها استفاده شدند. فعالیت و پایداری کاتالیستی در تبدیل نرمال هپتان برای مواد چندسازه پلاتین دارشده میکرو/ مزوحفره تشکیل شده از بخش مزوحفره-ای HMS (سیلیکا مزوحفره ای شش وجهی) و بخش میکروحفره ای زئولیت های A شامل A3، A4 و A5، بسیار نزدیک به هم بود. هرچندکه، نتایج نشان داد گزینش پذیری نسبت به تشکیل همپارها به طور عجیبی برای کاتالیست چندسازه Pt/4A-HMSبالا است. نتایج نشان می دهند که عامل مؤثر بر عملکرد کاتالیستی، مقدار آلومینیم (یا نسبت Si/Al) موجود در ساختار کاتالیست های تهیه شده است.