هدف از انجام این رساله، تحقق استفاده از ترکیبات یونی در مبحث پر اهمیت کاتالیز می‌باشد. اهمیت کارهای انجام شده با اهداف الف) زیست محیطی و ب) اقتصادی کاتالیزورها بوده و در جهت ادامه توسعه کاربردهای کاتالیزورها در شیمی سنتزی می‌باشد.
در گام نخست، سنتز ساده همراه با راندمان بالا هیبریدهای آلی-معدنی بر پایه پلی اکسومتالات-هــــــــــــــــای H4[PW11Cu(H2O)O39]. 3 H2O {(Me(Im)12- PW11Cu)}) (Me(Im)12) گزارش شدند. ترکیبات جدید شامل پلی اکسومتالات¬های تک حفره‌ای از PW11O397- ، کاتیون¬های Cu2+، مولکول¬های آب و ترکیب آلی 1-دودسیل-3-متیل ایمیدازولیوم کلرید می¬باشند. ساختار شیمیایی این کاتالیست اسیدی جدید با استفاده از تکنیک‌های FT-IR، XRD، TGA وCHN مورد مطالعه قرار گرفت. پس از آن ترکیب یونی سنتز شده به عنوان کاتالیزور در سنتز مشتقات اکتاهیدروکوینازولینون¬ها از طریق واکنش تراکمی تک ظرف آلدهیدهای آروماتیک، اوره یا تیواوره و دیمدون تحت امواج ریزموج در حلال آب مورد استفاده قرار گرفت. بازده بالای محصولات، تمیز بودن واکنش و امکان بازیابی مجدد کاتالیزور از ویژگی‌های بارز این روش است.
در گام دوم تلاش شد تا کاتالیست اسیدی چهار دندانه¬ی پنتااریترول تترا متیل ایمیدازولیوم فسفوتنگستات از واکنش پنتااریترول تتراایمیدازولیوم بروماید با فسفوتنگستیک اسید تهیه شود. این کاتالیزور توسط آنالیز عنصری، FT-IR، 1HNMR ، 13CNMR، Mass شناسایی شد. فعالیت کاتالیستی این کاتالیزورها از طریق واکنش تک‌مرحله‌ای و سه‌جزئی مانیخ از آلدهیدها، آمین‌ها و سیکلوهگزانون در آب و در دمای اتاق بررسی شدند. کاتالیزور اسیدی یونی مزیت¬های شامل روش ساده، جداسازی محصولات، زمان های پایین واکنش، حذف حلال¬های سمی را دارا می باشند. کاتالیزور به آسانی و سریع جداسازی و چندین بار بدون کاهش قابل ملاحظه فعالیت¬ مورد استفاده مجدد قرار گرفتند.
استفاده از نانوذرات مغناطیسی به عنوان کاتالیزور، قابلیت بازیافت سریع، ساده، موثر و کارآمد کاتالیزور از مخلوط واکنش را بدون نیاز به فرایند صاف کردن، سانتریفیوژ طاقت فرسا و پرهزینه و با استفاده از یک آهنربای خارجی امکان پذیر می‌کند. علاوه بر سهولت در جداسازی، این روش با توجه به افزایش بازده فرآیند بازیافت کاتالیزور، سبب بهبود بخشیدن خلوص محصولات گشته و منافع اقتصادی و زیست محیطی بالایی را به ارمغان می‌آورد. این ویژگی¬ها سبب شده است که نانوذرات مغناطیسی، ابزار مفید و کاربردی در زمینه‌های دارویی، بیوتکنولوژی و کاتالیزوری باشند.
لذا در گام بعدی مایعات یونی بر پایه آنیون پلی اکسومتالات تثبیت شده بر روی نانوفریت منگنز پوشش داده شده با سیلیکا تهیه شد(MnFe2O4@SiO2). سپس 3-کلروپروپیل¬تری¬متوکسی-سیلان(CPTMS) به سطح این نانوذرات پیوند داده شد(MnFe2O4@SiO2-Cl). جامد بدست آمده به پارا فنیلن دی آمین افزوده شد(MnFe2O4@SiO2@NHPhNH2) و در نهایت با پروتونه کردن (MnFe2O4@SiO2@NHPhNH2) با اضافه کردن فسفوتنگستیک اسید، (MnFe2O4-PTA) تهیه شد. از این کاتالیزور در واکنش¬های تهیه¬ی فتالآزین و همچنین هتروسیکل¬های حلقوی پیرانی استفاده شد. نانوذرات مغناطیسی جدید بدست آمده با بکارگیری تکنیک‌های آنالیز عنصری، ، FT-IR، TGA،SEM، TEM، BET، VSM و XRD مورد بررسی قرار گرفت.
در گام چهارم روشی عملی به منظور تثبیت مایع یونی اسیدی بر روی سطح نانوذرات مغناطیسی پوشانده با کیتوسان سنتز شد .(MnFe2O4@CS@PTA) برای ارزیابی کارایی آن در واکنش آلی، از این کاتالیزور اسیدی برای سنتز 1،3-اکسازولیدین از واکنش آلفا-اپوکسی کتون با اوره یا تیواوره در دمای °C 60 و حلال اتانول استفاده شد.این کاتالیزور فعالیت بسیاری نشان داده و بازده های عالی می¬دهد. کاتالیست می¬تواند به سهولت از مخلوط واکنش جدا و چندین بار دیگر در واکنش-های بعدی استفاده شود. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که ذرات تقریباً کروی بوده و میانگین اندازه ذرات کمتر از 30 نانومتر می¬باشند.
 

 هدف از انجام این رساله، استفاده از مایعات یونی در مبحث پر اهمیت کاتالیزگرها می‌باشد. اهمیت کارهای انجام شده به‌ترتیب شامل الف) اهداف زیست محیطی و ب) اهداف اقتصادی کاتالیزورها بوده و در جهت ادامه توسعه کاربردی کاتالیزورها در شیمی سنتزی می‌باشد.
در ابتدا مایع یونی اسیدی دی¬کاتیونی 4،1-بیس(3-سولفونیک¬اسید¬ایمیدازولیم-1-ایل)-بوتان¬کلرید C4(SIM)2-Cl2 عامل‌دار شده با گروه عاملی سولفونیک اسید سنتز و ساختار آن با استفاده از تکنیک‌های 1HNMR ،13CNMR ، CHNS ، TGA و DTG تایید شد. پس از آن مایع یونی سنتز شده به عنوان کاتالیزور در سنتز مشتقات دی‌بنزو زانتن از طریق واکنش تراکمی تک ظرف آلدهیدهای آروماتیک با β-نفتول در دمای 120 و شرایط بدون حلال مورد استفاده قرار گرفت. بازده بالای محصولات، تمیز بودن واکنش و امکان بازیابی مجدد کاتالیزور از ویژگی‌های بارز این روش است. همچنین، با توجه به اهمیت کاتالیزورهای ناهمگن و کاربرد آن‌ها به‌عنوان راه حل کاهش محدودیت‌های کاربردی، روشی عملی به منظور تثبیت مایع یونی بازی [C4(MIM)2][OH]2 بر روی بستر پلیمری پلی¬استایرن¬کلرومتیله شده ارائه گردیده و از آن در واکنش¬های تهیه مشتقات گوناگون H4-کرومن با تراکم سه جزئی و تک ظرف آلدهیدهای آروماتیک و مالونونیتریل و α-نفتول (β-نفتول یا دیمدون) در حلال آب استفاده شد. ساختار شیمیایی این کاتالیست بازی جدید با استفاده از تکنیک‌های FT-IR، SEM، TG،DTG و CHNS مورد مطالعه قرار گرفت.
پایداری حرارتی بالای پلیمر آنیونی )بالاتر از 300 درجه سانتی¬گراد بر اساس آنالیز وزنی- حرارتی) امکان استفاده از آن را برای انجام واکنش، بدون خطر تجزیه شدن و یا آزاد شدن مکان‌های فعال در محیط واکنش فراهم می‌آورد. این روش ساده، سبز و ارزان محصولات با راندمان و خلوص بالا را ایجاد می‌کند. از جمله سایر مزایای آن می‌توان به جداسازی ساده محصولات، زمان مناسب واکنش‌ها انجام واکنش در حلال آب و اجتناب از استفاده حلال‌ها و واکنشگرهای سمی در مقایسه با روش‌های ارائه شده قبلی اشاره نمود.
استفاده از نانوذرات مغناطیسی به عنوان کاتالیزور، قابلیت بازیافت سریع، ساده، موثر و کارآمد کاتالیزور از مخلوط واکنش را بدون نیاز به فرایند صاف کردن، سانتریفیوژ طاقت فرسا و پرهزینه و با استفاده از یک آهنربای خارجی امکان پذیر می‌کند. علاوه بر سهولت در جداسازی، این روش با توجه به افزایش بازده فرآیند بازیافت کاتالیزور، سبب بهبود بخشیدن خلوص محصولات گشته و منافع اقتصادی و زیست محیطی بالایی را به ارمغان می‌آورد. این ویژگی¬ها سبب شده است که نانوذرات مغناطیسی، ابزار مفید و کاربردی در زمینه‌های دارویی، بیوتکنولوژی و کاتالیزوری باشند.
لذا در گام بعدی، مایع یونی تثبیت شده بر روی نانو ذرات مگنتیک تهیه شده و به عنوان کاتالیزور ناهمگن در واکنش تهیه دی‌هیدروپیریدن‌ها و پلی¬هیدروکوئینولین¬ها مورد استفاده قرار گرفت. مزیت مهم این کاتالیزور بازیابی ساده آن به ‌وسیله آهنربا می‌باشد. در ابتدا نانوذرات آهن پوشش داده شده با سیلیکا (SCMNPs) ساخته شد. سپس 3-کلروپروپیل¬تری¬متوکسی¬سیلان(CPTMS) به سطح این نانوذرات پیوند داده شد. جامد بدست آمده (ClpSCMNPs) به محلول سدیم ایمیدازول افزوده شده و سپس (Imp-SCMNPs) بدست آمد. (Imp-SCMNPs) بدست آمده و فتالیک انیدرید با یکدیگر واکنش کرده و در نهایت با پروتونه کردن نمک ایجاد شده با اسید کلریدریک 37% مایع یونی اسیدی تثبیت شده بر نانو ذرات مغناطیسی آهن (AIL-SCMNPs) بدست می‌آید. نانوذرات مغناطیسی جدید بدست آمده با بکارگیری تکنیک‌های FT-IR، SEM، TG،DTG و EDX مورد بررسی قرار گرفت.