شماره مدرك
21097
شماره راهنما
2489 دكتري
پديد آورنده
حريري، محمد
عنوان
بررسي جداسازي تركيبات ايزومري (ساختاري و نوري) در طيف سنج تحرك يوني با استفاده از اصلاح گرهاي شيميايي در لوله رانش به منظور آناليز كيفي و كمي آن ها و افزايش قدرت تفكيك دستگاه
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
شيمي تجزيه
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
شانزده، 108ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
جداسازي ايزومر , اصلاح گر , خوشه بندي يون , قدرت تفكيك , طيف سنج تحرك يوني
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/17
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
شيمي
دانشكده
شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/03/17
كد ايرانداك
23226623
چكيده فارسي
جداسازي تركيبات ايزومري يكي از چالشهاي اصلي در شيمي تجزيه است و روشهاي مختلف محدوديتهاي خاص خود را دارند. در فاز گازي، طيفسنجي جرمي روشي شناختهشده براي جداسازي و شناسايي يونهاست، اما توانايي محدودي در تفكيك ايزومرها دارد. در مقابل، طيفسنجي تحرك يوني (IMS) بهعنوان روشي مؤثر براي جداسازي يونهاي گازي، بهويژه ايزومرها، مطرح شده است. اين تكنيك با ايجاد خوشههاي يوني متفاوت از نظر جرم، بار و شكل موجب جداسازي يونها ميشود و استفاده از اصلاحگر در ناحيه رانش با تشكيل خوشههاي متفاوت ايزومري، جداسازي آنها را تقويت ميكند. همچنين افزايش قدرت تفكيك دستگاه، نقش مهمي در بهبود ميزان جداسازي تركيبات در IMS دارد.
در اين رساله در تحقيق اول از اصلاح¬گرهاي الكلي براي جداسازي ايزومرهاي دي¬نيتروتولوئن استفاده شد. پارامترهاي مختلف از قبيل الكترون خواهي، گشتاور دو قطبي اصلاح¬گر و همچنين ساختار الكتروني نمونه¬ها و تاثير آن¬ها بر خوشه¬سازي بررسي شد و در نهايت اندازه¬گيري كمي با استفاده از روش¬هاي ريزاستخراج انجام گرفت. گشتاور دوقطبي اصلاح¬گر اثر بيش¬تري براي خوشه¬سازي نشان داد و همچنين تركيب پايدارتر از نظر انرژي الكتروني تمايل كمتري به خوشه¬سازي داشت. محدوه خطي منحني درجه¬بندي بين 50 تا 700 ميكروگرم برليتر به دست آمد و درصد بازيابي نسبي براي دي¬نيتروتولوئن¬ها در نمونه حقيقي در حدود 95 درصد گزارش شد.
در تحقيق دوم، تأثير اصلاحگرهاي الكلي و استونيتريل بر جداسازي ايزومرهاي نيتروآروماتيك بررسي شد. همچنين، رفتار خوشههاي نمونه–اصلاحگر در طيفسنج تحرك يوني با لوله رانش، با تمركز بر اثر ساختار مولكولي، گروههاي عاملي و عوامل ترموديناميكي مطالعه گرديد. براي تبيين جداسازي ايزومرها، حالتهاي مختلف خوشهسازي پيشنهاد و پايداري آنها از طريق محاسبه انرژي آزاد گيبس (ΔG) و انتقال بار ارزيابي شد. نتايج نظري شامل مقادير CCS و پارامترهاي ترموديناميكي با دادههاي تجربي مقايسه شدند و توافق مناسبي، بهويژه در تعيين تعداد بهينه مولكولهاي اصلاحگر براي جداسازي مؤثر، نشان دادند. اين يافتهها اهميت همبستگي ميان پارامترهاي نظري و تجربي را در توصيف برهمكنشهاي يون–اصلاحگر در ناحيه رانش تأييد ميكنند.
در تحقيق سوم، اثر اصلاحگرهاي كايرال و غيركايرال بر جداسازي انانتيومرهاي كاروون در طيفسنج تحرك يوني بررسي و شرايط آزمايش بهينهسازي شد. در ميان اصلاحگرهاي مورد مطالعه، ترت-بوتانول بيشترين كارايي را نشان داد و جداسازي مؤثري بين انانتيومرهاي R و S ايجاد كرد. نتايج بيانگر نقش همزمان گزينشپذيري، رفتار يونش و خوشهسازي يونها در بهبود جداسازي بود. همچنين، آناليز كمي ايزومر S با روش DLLME انجام شد كه دامنه خطي 0.5 تا 5 ميكروگرم بر ميليليتر و بازيابي نسبي 90 تا 100 درصد را براي نمونههاي واقعي نشان داد.
در تحقيق چهارم، بهبود قدرت تفكيك در طيفسنج تحرك يوني با لوله رانش بهعنوان يكي از عوامل كليدي در افزايش قدرت جداسازي مورد بررسي قرار گرفت. بدين منظور، پارامترهاي مؤثر دستگاهي شامل ولتاژ و طول ناحيه رانش، پهناي پالس و همچنين شرايط منبع يونش تخليه كرونا در PCB-DTIMS بهينهسازي شدند. سپس شناسايي آلكيلآمينها، ديمتيل متيلفسفونات و انانتيومرهاي ليمونن بر اساس تحرك كاهشيافته و طيف جرمي انجام شد. نتايج نشان داد كه با بهينهسازي شرايط دستگاهي، قدرت تفكيك دستگاه در برخي موارد به مقادير بالاتر از 200 رسيده است كه بيانگر دستيابي به دستگاه طيف سنج تحرك يوني با تفكيكپذيري بسيار بالا در شرايط محيطي است.
چكيده انگليسي
The separation of isomeric compounds is one of the major challenges in analytical chemistry, and some methods present inherent limitation. In the gas phase, mass spectrometry (MS) is a well-known method for the separation and identification of ions; however, it exhibits limited capability in resolving the isomers. In contrast, ion mobility spectrometry (IMS) has emerged as an effective technique for the separation of gas-phase ions, particularly isomeric species. This method enables ion separation based on differences in mass, charge, and shape through the formation of distinct ionic clusters. The use of chemical modifiers in the drift region enhances isomer separation by promoting the formation of various isomer cluster ions. Furthermore, increasing the resolving power of the instrument plays a crucial role in improving the degree of separation achievable in IMS.
In the first study of this thesis, alcoholic modifiers were employed for the separation of dinitrotoluene isomers (2,4 and 2,6). Various parameters, including the electron affinity and dipole moment of the modifiers, as well as the electronic structure of the analytes and their influence on cluster formation, were investigated. Quantitative analysis was ultimately performed using microextraction techniques. The results indicated that the dipole moment of the modifier showed a greater influence on the cluster formation. Moreover, the isomer with higher electronic stability exhibited a lower tendency toward cluster formation. A linear calibration range of 50–700 µg L⁻¹ was obtained, and the relative recovery for dinitrotoluene isomers in real samples was approximately 95%.
In the second study, the effects of alcohol-based modifiers and acetonitrile on the separation of nitroaromatic isomers were investigated. The behavior of analyte–modifier clusters in drift tube ion mobility spectrometry was also examined, focusing on the influence of molecular structure, functional groups, and thermodynamic factors. Different degree of clustering clustering were proposed to explain isomer separation, and their stability was evaluated through Gibbs free energy (ΔG) and charge transfer calculations. Theoretical results, including collision cross-section (CCS) values and thermodynamic parameters, were compared with experimental data, showing good agreement, particularly in determining the optimal number of modifier molecules required for effective separation. These findings highlight the importance of correlating theoretical and experimental parameters to better understand ion–modifier interactions in the drift region.
In the third study, the effects of chiral and achiral modifiers on the separation of carvone enantiomers were investigated, and the experimental conditions were optimized. Among the tested modifiers, tert-butanol exhibited the best performance, providing effective separation of the R- and S-enantiomers. The results indicated that selectivity, ionization behavior, and ion clustering collectively contributed to the enhanced enantiomeric separation. In addition, quantitative analysis of the S-enantiomer was performed using DLLME, yielding a linear range of 0.5–5 μg mL⁻¹ and relative recoveries of 90–100% in real samples.
In the fourth study...
استاد راهنما
محمد تقي جعفري
استاد مشاور
محمد سراجي , حسين فرخ پور
استاد داور
اكبر ملك پور , عليرضا نجفي چرمهيني , نفيسه فهيمي كاشاني