جستجو در سایت :   

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته شیمی 

گرایش : شیمی فیزیک

عنوان :  شبیه سازی دینامیک ملکولی استخلافات پورفیرین

دانشگاه دامغان

دانشکده شیمی 

پایان‌نامه کارشناسی ارشد شیمی (گرایش شیمی فیزیک)

شبیه سازی دینامیک ملکولی استخلافات پورفیرین و مطالعه ی کمی ساختار-ویژگی در آن ها

 استاد راهنما:

دکتر داود عاجلو

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده  

تجمع ٨۵ استخلاف پورفیرینی مورد مطالعه قرار گرفته می باشد. گزارشی از مطالعه­ی ترمودینامیکی و سینتیکی تجمع با تغییر استخلافات پورفیرین داده شده می باشد. برای این کار از شبیه سازی دینامیک ملکولی، ارتباط­ی کمی ساختار-ویژگی و داکینگ Docking)) بهره گیری گردید. برای انجام این کار، شبیه سازی در دما­های مختلف تغییر یافته انجام گردید. از داکینگ نیز برای به دست آوردن انرژی برهم کنش پورفیرین ها بهره گیری گردید. از این انرژی­ها برای به­دست آوردن ثابت تعادل بهره گیری کردیم. ارتباط­ی کمی ساختار-ویژگی را برای ٨۵ ترکیب انجام داده و از دو روش رگرسیون خطی چندگانه ((MLR و واکاوی مولفه های اصلی ((PCA برای پیش بینی­ها بهره گیری کرده و به پیش بینی­های خوبی دست یافتیم. ضریب هم­بستگی برای پیش­بینی ثابت سرعت و تعادل ٨۵ ترکیب به ترتیب ۶٣/۰ و ٩٢/٠ گردید و با روش PCA با ضریب هم­بستگی ٩٠/٠ توانستیم ثابت تعادل را پیش بینی کنیم. به مقصود انجام پیش بینی بهتر ثابت سرعت، ترکیبات  به دو دسته­ی اکسیژن دار و بدون اکسیژن تقسیم گردید و و به ترتیب ضرایب رگرسیون ۸۹/0 و ۹۴/٠ برای آن­ها به­دست آمد. نتایج ارتباط کمی ساختار-ویژگی نشان داد که استخلافات دارای گروه­های هیدروکربن بیشتر، مسطح­تر، بزرگ­تر و هیدروفوب­تر سرعت تجمع بالاتر ی دارد.

واژه های کلیدی: تجمع پورفیرین، شبیه سازی دینامیک ملکولی، ثابت سرعت، ثابت تعادل و ارتباط کمی ساختار-ویژگی.

 مقدمه

 1-1- پورفیرین

پورفیرین­ها گروهی از ترکیبات آلی هستد که در طبیعت به صورت های مختلفی وجود دارند. یکی از معروف ترین پورفیرین­های شناخته شده، هم می باشد که همان رنگدانه ی موجوددر سلول­های خون می باشد و کوفاکتور سلول­های هموگلوبین می باشد. آن ماکرو سیکل­های هترو سیکلی می باشد که از ۴ واحد پیرول تغییر یافته تشکیل شده می باشد و اتم کربن آلفا­ی آن از طریق پل­های متین به هم متصل شده­اند ]1.[

هر چند که کمپلکس­های پورفیرین طبیعی برای زندگی ضروری هستند اما پورفیرین­های سنتزی کاربرد­های محدود تری دارند. به عنوان نمونه کمپلکس­های مزو-تترا فنیل پورفیرین، انواع مختلف واکنش­ها را در سنتز آلی کاتالیز می­کنند اما هیچ کدام از آن ها ارزش کاربردی ندارد. ترکیبات پورفیرینی در بلوک­های ساختمانی سوپرا ملکولی و الکترونی ملکولی مورد توجه زیادی قرار گرفته­اند. فتالوسیانین­ها که ساختار مشابه با پورفیرین دارند در مصارف تجاری به عنوان رنگ­ها و کاتالیزور­ها به کار می­طریقه. رنگ­های پورفیرینی سنتزی که در طراحی سل­های خورشیدی به کار می­طریقه موضوع جدید تحقیقات پیشرفته می باشد. ساختار ملکولی پورفیرین در سال 1912 توسط کاستر پیشنهاد گردید ]2[. در آن وقت تصور می­گردید که چنین حلقه بزرگی ناپایدار می باشد تا اینکه در سال 1929 فیشر[1] توانست با سنتز پروتوهم[2]  این ساختار مولکولی را برای پورفیرین تایید کند [3]. ساده­ترین ساختار پورفیرین که فاقد استخلاف­های جانبی می­باشد و پورفین[3] نامیده می­گردد که در شکل 1-1 نشان داده شده ­می باشد.

1-2- خواص پورفیرین­ها

پورفیرین­ها آروماتیک هستد و به دلیل آروماتیسیته از قانون هوکل پیروی می­کنند. دارای 4n+2=π الکترون هستند که در ماکروسیکل مستقر شده می باشد. بنابر این ماکروسیل­ها، سیستم های فوق العاده مزدوج هستند در نتیجه ی این امر، باند­های جذبی قوی در ناحیه­ی مرئی دارند و شدیدا رنگی می­باشند. اندازه­گیری گرمای سوختن و طیف بینی NMR پورفیرین­ها، آروماتیک بودن آن­ها را نشان می­دهد[4]. نام پورفیرین از کلمه ی یونانی purple به معنای بنفش آمده می باشد. ماکروسیل آن ٢۶الکترون پای دارد.

امروزه داده­های بلور­شناسی نشان می­دهند که مولکول پورفیرین به گونه کامل سخت و انعطاف­ناپذیر نیست، بلکه یک سیستم انعطاف پذیر با سد انرژی پایین برای تغییر شکل­های خارج­صفحه­ای[4]­ می باشد و شکل هندسی آن به گونه قابل توجهی تحت تاثیر برهم کنش­های بلوری بین مولکولی می­باشد به طوری که ساختار پورفیرین کاملا مسطح[5] بوده و ساختار تترافنیل پورفیرین کاملا چین­خورده[6] می­باشد [5].

با جایگزینی گروه­های مختلف در موقعیت­های مختلف β پیرولی یا مزو، از مولکول پورفین به پورفیرین می­رسیم. از طرفی ویژگی الکترونی استخلاف­ها مانند الکترون کشندگی یا الکترون دهندگی سبب تغییر خواص پورفیرین­ها می­گردد [6]. ترکیبات پورفیرینی که دارای دو هیدروژن بر روی نیتروژن­ها هستند، باز آزاد[7] نامیده می­شوند (شکل ١-2 الف). افزایش یک پروتون، منجر به تشکیل مونواسید[8] یا مونوکاتیون (شکل ١-2 ب) می­گردد و افزایش یک پروتون دیگر، تشکیل دی­اسید[9] یا دی­کاتیون (شکل ١-2 ج) را می­دهد که در آن پورفیرین دارای بار ٢+ می باشد. پورفیرین­ها می­توانند با از دست دادن دو هیدروژن خود در حالت باز آزاد، به صورت دی آنیون درآیند که در فرم دی­آنیون قادرند با یون­های فلزی ٢+ و ٣+ کمپلکس­های فلزی پورفیرین­ها را تشکیل دهند.

             ج)                                          ب)                                            الف)

شکل(1-2)- ساختار پورفیرین  الف) باز آزاد ب) مونواسید ج) دی اسید

1-3- پورفیرین­ها و ترکیبات مرتبط

پورفیرین بدون فلز در حفره اش نیز باز آزاد نامیده می­گردد. بعضی از پورفیرین­های حاوی آهن هم نامیده می­شوند. هم حاوی پروتئین ها هموپروتئین­ها می­باشد که به گونه گسترده­ای در طبیعت پیدا نمود می­گردد. هموگلوبین و میوگلوبین دو پروتئین پیوندی اکسیژن هستند که حاوی پورفیرین­های آهن دار می­باشند. چندین هتروسیکل دیگر در ارتباط با پورفیرین هست. این هتروسیکل­ها شامل کورین­ها، کلرین­ها، باکتریو­کلرفیل­ها و کورفین­ها می­باشد.

از شبه پورفیرین­های طبیعی می­توان به کورین­ها[10] شکل(١-3) تصریح نمود. کورین­ها ماکروسیکل­هایی متشکل از چهار حلقه پیرولی هستند که از چهار اتم نیتروژن خود برای اتصال به فلز بهره گیری می­کنند. کورین­ها در این حالت تقریبا شکل مسطح مربعی دارند.  تفاوت اصلی کورین با پورفیرین، نبود یک اتم کربن متین می باشد که اتصال دهنده دو تا از حلقه­­های پیرول می باشد. این عامل، سبب به هم ریختن هندسه فلز مرکزی می باشد و نیز باعث به وجود آمدن بعضی خواص جالب برای کمپلکس مذکور می باشد.

شکل(1-3)- ساختارکورین

کلرین­ها بیشتر احیا شده، هیدروژن بیشتری نسبت به پورفیرین دارند و زیر واحد پیرولینی دارند. این ساختار در کلروفیل رخ می­دهد. جایگزینی دو زیر واحد از چهار زیر واحد پیرولی با زیر واحد پیرولینی، منجر به باکتریوکلرین­ها می­گردد که در باکتری­های فتوسنتز کننده پیدا نمود می­گردد. پروتوپورفیرین[11] (شکل١- 4) یکی از فراوان­ترین پورفیرین­های موجود در طبیعت می باشد. از جانشین کردن کربن­های ۵، ١٠، ١۵و٢٠ پورفین با نیتروژن و اتصال حلقه­های پیرول با چهار حلقه بنزن ترکیب معروف رنگی، به نام فتالوسیانین (شکل١-5) حاصل می­گردد. دو ترکیب مهم دیگر موجود در طبیعت کلروفیل[12] (شکل١-6) و ویتامین B12 [7] (شکل١-7) می­باشند.

ماکروسیکل­های تتراپیرولی، که پورفیرین­ها دسته­ای از آنها هستند، در طبیعت جهت اتصال فلز در سیستم­های آنزیمی و کمپلکس­های مربوطه بهره گیری می­شوند و عهده­دار کارهای زیادی هستند. توانایی کاتالیزوری پورفیرین­ها به وضعیت الکترونی فلز مرکزی، هندسه حلقه پورفیرین و طبیعت لیگاندهای محوری بستگی دارد [8].

شکل(1-4)- پروتوپورفیرین

شکل(1-5)- فتالوسیانین

شکل(1-6)- کلروفیل                            شکل(1-7)- ویتامینB12

 :دانلود فایل متن کامل پایان نامه در سایت sabzfile.com

کمپلکس­های پورفیرین با آهن، کبالت، منگنز، مس و نیکل به عنوان فعال کننده O2 شناخته می­شوند و فعالیت آنها در شیمی آلی فلزی مطالعه شده می باشد. به عنوان مثال می­توان از سیستم­های پورفیرینی بهره گیری ­شده در اکسایش کاتالیزوری از طریق اتصال با O2 نام برد. سیتوکروم ۴۵٠P-، یک پورفیرین آهن موجود در سیستم­های زیستی، از مهم­ترین آنزیم­های اکسنده مورد مطالعه ­می باشد. این آنزیم مدلی برای اکسایش­های شبه­زیستی[13] می باشد [8].

با در نظرگرفتن مطالعات مربوط به مشتقات گوناگون پورفیرین­ها، فاصله­ها و زاویه­ها در اسکلت پورفیرین مقدار تقریبا ثابتی می­باشد. پورفیرین مسطح با در نظر داشتن قاعده زاویه و فاصله یک محور تقارن درجه چهار دارد.

پورفیرین­ها شامل انواع مسطح و تغییرشکل­یافته می­باشند. این ماکرومولکول­ها دارای خاصیت انعطاف­پذیری هستند. پورفیرین در حالت مسطح در پایین­ترین سطح انرژی خود قرار دارد. از آنجا که انرژی کمی برای تغییر شکل پورفیرین لازم می باشد، تحت شرایط مختلف نمی­توان ساختار آن را به سادگی پیش­بینی نمود. همچنین ساختار پورفیرین در محلول به دلیل نامشخص بودن برهم­کنش­های دقیق آن با حلال قابل پیش­بینی نیست.

1-4- یونیزه شدن پورفیرین­ها

با افزایش قدرت الکترون کشندگی زنجیره­های جانبی پورفیرین خاصیت بازی آن کاهش می یابد. هسته پورفیرین با دو اتم نیتروژن پیرولینی (=N–) که توانایی جذب پروتون را دارند، به عنوان یک مرکز بازی دو ظرفیتی و با دواتم نیتروژن NH) –) پیرولی، که توانایی از دست دادن پروتون را دارند، به عنوان یک مرکز اسیدی دو ظرفیتی اقدام می­کند. پس هسته پورفیرین می­تواند هر دو تأثیر اسیدی و بازی را اعمال کند.

پورفیرین­ها به عنوان اسیدهای خیلی ضعیف اقدام می­کنند. حالت­های خنثی حتی درمحلول های هیدروکسید سدیم غلیظ پایدارند اما در حضور سدیم آلکوکسیدها، طیف جذبی حضور دی­آنیون را نشان می­دهد. قدرت بازی نیتروژن­های پیرولینی، از طریق یک ساختار رزونانسی، تحت تاثیر زوج الکترون­های غیر پیوندی نیتروژن­های پیرولی قرار می­گیرد.

1-5- عوامل موثر بر فعالیت پورفیرین­ها

بسیاری از مطالعات انجام شده که به مطالعه تاثیر عوامل موثر بر فعالت پورفیرین ها پرداخته می باشد. تقریباً تمام واکنش‌هایی که توسط آنزیم­ها کاتالیز می‌گردند توسط متالوپورفیرین‌ها نیز کاتالیز می شوند. گزارش­های زیادی در مورد واکنش‌های هیدروکسیل­دار کردن هیدروکربن‌های اشباع، اپوکسایش آلکن‌ها، اکسیژن­دار کردن آلکین‌ها، اکسایش سولفیدها، هیدروکسیل­دار کردن ترکیبات نیتروژن‌دار، اکسایش الکل‌ها و آلدئیدها و بسیاری از واکنش‌های دیگر هست. مهم‌ترین این عوامل موثر عبارت می باشد از پایداری متالو پورفیرین، نوع گونه حدواسط تشکیل شده، تاثیر استخلافات گروه های مختلف با وضعیت‌های متنوع الکترونی و فضایی بر روی حلقه پورفیرین  که ممکن می باشد اتصال به حلقه‌های پیرولی یا حلقه‌های فنیلی باشد، اثر فلز مرکزی، تاثیر نوع اکسنده، – اثر لیگاندهای محوری[14] متفاوت از نظر الکترونی و فضایی و همچنین اثر غلظت لیگاند محوری به ‌کار رفته و اثر حلال که مورد توجه زیادی قرار دارد.

-6- تجمع پورفیرین

فرایند تجمع ملکول­های رنگ دانه مربوط به طبقه­ی پورفیرین­ها و فتالو سیانین­ها در زمینه­های مختلف شامل فوتو­شیمی، بیوشیمی و الکترونیک نوری توجه زیادی را به خود جلب کرده می باشد ].10-16.[ کنترل تجمع رنگدانه با هندسه­ی سازمان یافته خاص یکی از اهداف پیشرفت دانش بسیاری از واحد­های جمع آوری نور در فتوسنتز می باشد. معیار اصلی برای فرآیند تجمع، نوع بر هم کنش­های غیر کووالانسی شامل تاثیرات خارجی و محیطی می باشد که فرایند رخ می­دهد. توازن این بر هم کنش­ها می­تواند نوع تجمی که رنگدانه می­تواند در مجموعه­ی سوپرا ملکول مفروض فرض کند را تعیین کند.

دریافته اند که باز آزاد و متالو پورفیرین می تواند تجمعات مختلفی را شکل دهد و نیروی پیش برنده برای این کمپلکس­های ملکولی غیر کووالانسی می­تواند پیوند­های هیدروژنی، بر هم کنش­های واندر والسی، الکترواستاتیکی و تاثیرات هیدروفوبی باشد. این بر هم کنش ها نو آرایی ساختاری مونومر­هایی از قبیل بلوک­های ساختمانی برای ساختن تجمعات پورفیرینی را اجرا می­کند ]17[.

تعداد صفحه :133

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه ارشد :مطالعه آزمایشگاهی پدیده ی سایش مایع حاوی شن در خطوط لوله

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

دسته‌ها: شیمی