برگشتن به شیمی

دانلود پایان نامه : ايجاد يک مدل مناسب QSPR برای پيش بينی دمای انتقال شيشه ای (Tg ) دسته ی وسيعی از پليمرهاي پلي اتيلني

۴,۵۰۰ تومان

Continue Shopping
دسته: , برچسب: , , , , , , , , , , ,

توضیحات محصول

دانلود پایان نامه : ايجاد يک مدل مناسب QSPR برای پيش بينی دمای انتقال شيشه ای (Tg ) دسته ی وسيعی از پليمرهاي پلي اتيلني

86ص

 

دانشگاه آزاد اسلامي

واحد گچساران

پايان نامه جهت اخذ درجه كارشناسي ارشد شيمي تجزيه

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                        صفحه

چكيده

 

1
فصل اول : مقدمه اي بر روشهاي كمومتريكس،پارامتري وPCR
1-1-مقدمه3
    1-1-1-كمومتريكس4
   1-1-2- بررسي كمي ارتباط بين ساختار وخاصيت (QSPR)5
1-2-دماي انتقال شيشه اي(Tg)6
1-3-پليمرهاي پلي اتيلني

1-4- روش هاي پارامتري

6

7

   1-4-1- انتخاب سري داده ها8
   1-4-2- انتخاب و محاسبه توصيف كننده ها9
       1-4-2-1- توصيف كننده هاي توپولوژيكي11
       1-4-2-2- توصيف كننده هاي الكتروني16
       1-4-2-3- توصيف كننده هاي هندسي20
       1-4-2-4- توصيف كننده هاي خواص فيزيكو- شيميايي24
       1-4-2-5- توصيف كننده هاي توسعه يافته25
   1-4-3- تجزيه و تحليل و ارزيابي توصيف كننده ها26
   1-4-4- آناليز مدل هاي آماري و انتخاب مدل مناسب27
       1-4-4-1- رگرسيون خطي چندگانه27
       1-4-4-2- انتخاب متغير27
   1-4-5- تجزيه و تحليل آماري مدل30
   1-4-6- نرم افزارهاي مورد استفاده

1-5- روش PCR

فصل دوم : مروري بر كارهاي گذشته

2-1-مطالعات QSPR

2-2- ارتباط كمي ساختار و خاصيت(QSPR) بر روي پليمرها

32

36

39

40

2-2-1- خواص پليمرها

2-2-2- كاربردهاي پليمرهاي پلي اتيلني

2-3- كارهاي انجام شده بروي پليمرها و پيش بيني (Tg)

فصل سوم : بخش تجربي(مدلسازي و پيش بيني دماي انتقال شيشه اي)

3-1- مدل سازي و پيش بيني دماي انتقال شيشه اي

3-1-1- انتخاب سري داده ها

3-1-2- محاسبه توصيف كننده ها

3-1-3- تجزيه و تحليل آماري توصيف كننده ها

فصل چهارم : بحث و نتيجه گيري

4-1- روش كار                                                                                                    

4-2- انتخاب توصيف كننده هاي مناسب و ايجاد مدل خطي با روشMLR

4-3- روش PCR

4-3-1- مدلسازی بر اساس روش PCR

4-3-2- مدلسازی PCR با PCهای مرتب شده بر اساس مقدار واريانس

4-3-3- مدلسازی PCR با PCهای مرتب شده بر اساس مقدار همبستگی با خاصيت

4-4- نتيجه گيري كلي

4-5- پيشنهادات براي تحقيقات آينده

مراجع

41

42

43

46

46

47

56

58

59

63

63

64

68

74

75

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                     صفحه

جدول (1-1) : نام برخي از انديس هاي توپولوژي13
جدول (1-2) : نام برخي از توصيف كننده هاي الكتروني18
جدول (1-3) : نام برخي از توصيف كننده هاي كوانتومي19
جدول (1-4) : نام تعدادي از توصيف كننده هاي فيزيكو- شيميايي25
جدول (1-5) : انديس هاي توسعه يافته26
جدول (3-1) : نام و مقادير تجربي Tg(k)exp مولكولهاي انتخابي48
جدول(4-1): مشخصات توصيف كننده هاي انتخاب شده براي مدلسازي با روش MLR

جدول (4-2): اطلاعات آماري مدل ايجاد شده با روش MLR

چكيده :

هدف از این پژوهش ایجاد یک مدل مناسب QSPR برای پیش بینی دمای انتقال شیشه ای (Tg ) دسته ی وسیعی از پلیمرها می باشد. QSPR دانش جديدي است كه امكان دستيابي به داده هاي مورد نظر را با صرف حداقل وقت و هزينه فراهم مي آورد. QSPR در لغت به معني برقراري ارتباط كمي بين ساختار و خاصيت مولكول مي باشد.

در واقع با استفاده از آنچه كه قبلاً به صورت تجربي انجام شده است اين ارتباط برقرار مي شود و از آن براي پيش بيني خاصيت تركيبات جديد استفاده مي گردد. زماني كه نمونه هاي استاندارد از لحاظ فعاليت در دسترس نباشند ، آزمايش ها وقت گير و پيچيده بوده يا هزينه كار بالا باشد ، QSPR روش مناسبي براي حل مشكل خواهد بود. تركيبات مورد استفاده در اين پژوهش همگي از خانواده پليمره هاي پلي اتيلني هستند. پلی اتيلن يكی از ساده ترين و ارزان ترين پليمرها و پر مصرف ترين ماده پلاستيكی در جهان است. اين ماده از پليمريزاسيون اتيلن به دست می آيد و به طور خلاصه به صورت PE نشان داده می شود. در اين روش براي ايجاد مدل مناسب ازQSPR دسته ي از تركيبات پليمري شامل88 پليمر پلي اتيلن را بعنوان سري داده ها انتخاب و ساختار مولكولي آنها بوسيله نرم افزار HYPERCHEM به روش AM1 اپتيمايز و با نرم افزار DRAGON بهترين توصيف كننده ها را انتخاب كرده و با دو تكنيك MLR و PCR مدلسازي و مناسبترين مدل را انتخاب مي كنيم. نتايج بدست آمده برتري مدل بدست آمده با روش MLR (R2cal = 0.8733 و R2per = 0.7575). نسبت به مدلهاي بدست آمده با روش PCR (R2cal = 0.5587 و   0.6092 R2per =). را نشان مي دهد.

-1- مقدمه

امروزه به كارگيري روش هايي كه دستيابي ارزان و سريع به اطلاعات را فراهم مي آورد، بسيار مورد توجه است. شيمي نيز با توجه به گستردگي فراوان و وجود مسائل پيچيده و حل نشده بسيار به كارگيري چنين روش هايي را طلب مي كند. استفاده از علوم رياضي، آمار و رايانه در شاخه هاي مختلف علمي عرصه هايي جديد را ايجاد نموده كه از جمله مي توان به علومي همچون بيومتريك، آمار دارويي و كمومتريكس كه حاصل تلفيق آن سه با زيست شناسي، داروسازي و شيمي مي باشند، اشاره نمود ]2-1[. با وجود آنكه كمتر از 40 سال از پيدايش علم كمومتريكس مي گذرد، امروزه اين شاخه به يك علم پويا مبدل گشته، علمي كه در هر زمينه اي تحولات چشمگيري را به دنبال داشته است. در اين بخش از پژوهش سعي شده است تا اطلاعات اوليه اي از اصول كمومتريكس ، ارتباط كمي ساختار- خاصيت ، دماي انتقال شيشه اي(Tg) و تركيبات مورد استفاده در اختيار قرار گيرد.

فصل اول- مقدمه اي بر روشهاي كمومتريكس،پارامتري و PCR

1-1-1-كمومتريكس[1]

كمومتريكس يك نظم شيميايي است كه با هدف تهيه حداكثر اطلاعات از داده هاي شيميايي به وجود آمده است. كاربرد عملي رياضي، آمار و كامپيوتر در شيمي را كمومتريكس يا شيمي سنجي گويند. در واقع چنين تلفيقي با دو هدف عمده صورت مي پذيرد كه عبارتند از :

  • بهبود بخشيدن به فرايندهاي اندازه گيري شيميايي
  • استخراج اطلاعات شيميايي مفيدتر از داده هاي فيزيكي و شيميايي اندازه گيري شده

پيدايش اين زمينه علمي كه يكي از شاخه هاي شيمي به حساب مي آيد ، به سال 1969 بر مي گردد ، زماني كه جرس[2] ، كوالسكي[3] و آيزنور[4] مقالاتي را در زمينه كاربرد ماشين يادگيري جهت طبقه بندي طيف جرمي با تفكيك پايين منتشر كردند ]5-3[. در سال 1972 ولد[5] سوئدي معناي واقعي كمومتريكس را مطرح نمود و طي همكاري وي با كوالسكي آمريكايي كه روي روش هاي الگوشناسي كار مي كرد، انجمن بين المللي كمومتريكس در سال 1974 تأسيس گرديد ]6[. تعريف اين انجمن از كمومتريكس به اين صورت مي باشد : « كمومتريكس مجموعه اي از قواعد شيميايي است كه از روش هاي رياضي و آمار جهت طراحي يا انتخاب يك روش مناسب براي آزمايش و يا براي حصول حداكثر اطلاعات شيميايي از داده هاي حاصل از يك فرايند شيميايي استفاده مي كند ]7[» . با ظهور رايانه ، ريزپردازنده ها و بسته هاي نرم افزاري ، كمومتريكس به يك علم توانمند در انجام بسياري از فعاليت هاي شيميايي تبديل شد ]1[. با توجه به پيشرفت و افزايش دستگاه هاي شيميايي و در نتيجه ي آن پيدايش انبوهي از داده ها ، پردازش و استخراج اطلاعات از اين داده ها كاري وقت گير و طاقت فرسا مي نمود كه كمومتريكس با ويژگي هاي خاص خود جهت انجام اين كار ، بيش از پيش مورد توجه و علاقه محققين واقع شد. به طوري كه امروزه در زمينه هاي مختلفي همچون مطالعات QSAR/QSPR ، مدل سازي و پيش بيني رفتارهاي كيفي ، كنترل فعاليت ها و … به كار مي رود.

.

.

الف- توصيف كننده هاي كوانتوم مكانيكي[1]

توصيف كننده هاي كوانتوم مكانيكي دسته اي از توصيف كننده هاي الكتروني هستند كه نقش مهمي را در ايجاد يك رابطه ساختار- فعاليت مناسب دارند. با دانستن مقادير مربوط به انرژي هومو و لومو مي توان آنها را بر اساس تقريب كوپمن بدست آورد. نام برخي از اين توصيف كننده ها به همراه فرمول محاسبه ي آنها در جدول (2-3) آمده است]36-35[.

 

جدول (1-3): نام برخي از توصيف كننده هاي كوانتومي

 

توصيف كنندهعلامت اختصاريروش محاسبه
پتانسيل شيميايي[2]μ(LUMO+HOMO)/2
سختي[3]ή(LUMO-HOMO)/2
نرمي[4]S(ή (1/
الكتروفيليسيتي[5]ω(ή (2/²μ

 

ب- پارامتر قطبيت[6] (pp)

پارمتر قطبيت يكي از توصيف كننده‌هاي الكتروني است كه نشان‌دهندة بار مطلق موجود بر روي مولكول مورد نظر مي‌باشد]37[. اين توصيف كننده را از رابطة زير بدست آورد:

(1-7)                                                                     P= Qmax– Qmin                             

در اين رابطه Qmax بزرگترين بار جزئي اتمي(بيشترين بار مثبت) و Qmin كمترين بار جزئي اتمي(بيشترين بار منفي) مي‌باشند. اين دو كميت نيز از رابطة زير قابل محاسبه مي‌باشند:

(1-8)                                                            Qmax=max(Q+)

(1-9)                                                            Qmix=min(Q)

Q+= بار جزئي اتمي مثبت و Q= بار جزئي اتمي منفي هستند.

با توجه به مطالب گفته شده مي‌توان گفت اين توصيف كننده برآيند بارهاي موجود بر روي مولكول را نشان مي‌دهد. بنابراين مي‌تواند توجيه كنندة  بسياري از برهمكنش‌هاي مولكول باشد.

 

پ- گشتاور دو قطبي[7]

گشتاور دو قطبي، يكي از توصيف‌كننده‌هاي الكتروني است كه از ساختار سه بعدي مولكول به دست مي‌آيد و رفتار كششي و چرخشي يك مولكول را در يك ميدان الكترواستاتيك توجيه مي‌كند]38[. اين توصيف كننده با استفاده از بارهاي جزئي اتمي و كئورديناسيون اتمي تخمين‌زده مي‌شود و داراي واحد دباي مي‌باشد. فرمول محاسبة اين توصيف كننده به صورت زير است:‌

(1-10)

كه در اين معادله  گشتاور دوقطبي ،  اوربيتال مولكولي ،  اپراتور موقعيت الكترون ،  بار هسته ي aام و  بردار مكاني هسته ي aام مي باشد. در ضمن مؤلفه هاي X , Y , Z گشتاور دوقطبي نيز از توصيف كننده هاي مهم الكتروني محسوب مي شوند.

 

1-4-2-3- توصيف كننده‌هاي هندسي

اين توصيف كننده‌ها جزء توصيف كننده‌هاي سه بعدي هستند، يعني براي محاسبه آنها به ساختار سه بعدي ملكول نياز داريم. پس قبل از انجام اين محاسبات ابتدا بايد ساختار سه بعدي مولكول رسم شود و از لحاظ انرژي و ساختمان بهينه شود. جهت انجام اين كار از نرم افزار هايپركم[8] استفاده مي‌شود، ابتدا ساختار دو بعدي مولكول رسم مي‌شود و سپس ساختار سه بعدي و بهينه شده آن با استفاده از روشهاي مكانيك ملكولي و نيمه تجربي به دست مي‌آيد. در نمايش سه بعدي مولكول، اتمها به صورت كرات صلب يا شعاع و اندروالس در نظر گرفته مي‌شود كه در محل پيوندها با هم همپوشاني دارند. پس از اينكه اين ساختار بهينه شد، اتمها نسبت به هم در موقعيتي قرار مي‌گيرند كه سطح انرژي مولكول به حداقل برسد. اين ساختار به خوبي نشان دهنده موقعيت اتمها در فضا، نوع پيوند بين اتمها، زاويه بين اين پيوندها و …. مي‌باشد. بنابراين اطلاعات جامع‌تري را نسبت به توصيف كننده‌هاي توپولوژيكي در اختيار ما قرار خواهند داد. از جمله توصيف كننده‌هاي هندسي مي‌توان به حجم ملكولي، سطح ملكول، سايه سطح، انديس‌هاي 3D-MORSE، COMMA، WHIM، RDF و … اشاره كرد كه به بررسي برخي از آنها پرداخته شده است. از ميان اين توصيف كننده ها حجم مولكولي توصيف كننده ي مهمي بود كه در انجام مدل سازي از آن استفاده شد.

 

 

الف- حجم ملكولي (v)

اين توصيفگر يك توصيف كننده سه بعدي است كه معرف حجم واندروالس ملكولي مي‌باشد. الگوريتم‌هاي مختلفي براي محاسبه حجم ملكولي وجود دارد كه يكي از آنها الگوريتم جرس- استاج[9] است. در اين روش ملكول را درون يك مكعب مستطيل در نظر گرفته، سپس هر يك از وجوه اين مكعب با يك دانسيته شبكه‌بندي مي‌شود. در ادامه فاصله هر يك از اين نقاط با استفاده از فرمول مربوطه تا مركز اتمهاي تشكيل دهنده ملكول به دست آورده مي‌شود [39]. فرمول مذكور به صورت زير مي‌باشد:

(1-11)

كه در اين رابطه x,y,z مختصات نقطه مورد نظر در شبكه است و  مختصات مركز اتم مي‌باشد. پس از محاسبه اين فاصله، آن را با شعاع واندروالس اتم وارد شده در محاسبه مقايسه كرده، اگر اين فاصله كوچكتر يا مساوي با شعاع واندروالس باشد آن نقطه يك نقطه on (روشن) در نظر گرفته مي‌شود و اگر بزرگتر بود يك نقطه off (خاموش) است. از مجموع نقاط روشن مي‌توان به حجم ملكول دست پيدا كرد. نكته قابل توجه آن است كه اگر يك نقطه از شبكه در مقايسه با يكي از اتمها on شد ديگر نيازي به مقايسه‌اش با ساير اتمها نيست. دانسيته شبكه بندي در ميزان دقت حجم تعيين شده موثر مي‌باشد، به طوري كه هر چه اين دانسيته بالاتر باشد زمان محاسبات بيشتر ولي حجم تعيين شده دقيق‌تر خواهد بود [40].

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه پرداخت مستقیم که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشید.

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “دانلود پایان نامه : ايجاد يک مدل مناسب QSPR برای پيش بينی دمای انتقال شيشه ای (Tg ) دسته ی وسيعی از پليمرهاي پلي اتيلني”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *