چکیده پلی اکسومتالات ها به دلیل خصوصیات منحصرد به فرد الکترونی، ساختاری و شیمیایی کاربردهای قابل توجهی در بسیاری از زمینه ها از جمله کاتالیزوری، دارویی و شیمی تجزیه دارند. این ترکیبات می توانند در محلول های آبی و آلی پایدار باشند که این ویژگی باعث می شود تا این کلاسترهای حاوی پیوند فلز- اکسیژن بتوانند با بازهای آلی به آسانی وارد واکنش شوند. ترکیبات هیبریدی آلی- معدنی پلی اکسومتالات ها به دلیل دارا بودن خواص جالبی نظیر رسانایی، الکتریکی، مغناطیسی، نوری توجه محققان بسیاری را به خود جلب نموده اند. در این پروژه، به منظور درک بیشتر برهم کنش های بین پلی اکسومتالات ها و مولکول های آلی، ترکیبات هیبریدی با ساختارهای کگین و داوسون با گونه های آلی پاراآمینوبنزوئیک اسید، 4- آمینوبوتیریک اسید و 2- آمینوپیریمیدین مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج طیفی حاصل از اسپکتروسکوپی ir، 1hnmr و آنالیز عنصری chn نشان می دهند سنتز ترکیبات هتروپلی آنیون - گونه های آلی مورد نظر با موفقیت انجام شده است

در قسمت اول این رساله سنتز و شناسایی ترکیبات نانولوله ای هیبریدی جدید هتروپلی آنیون با انواع اسیدهای آمینه که شامل نانوتیوب های هیبریدی اسیدآمینه سیستئین با h3pmo12o40، اسیدآمینه سیستتئین با h3pw12o40، اسیدآمینه ایزولوسین با h3pmo12o40 و اسیدآمینه ایزولوسین با h3pw12o40 می باشد، با موفقیت توسط روش واکنش های شیمیایی حالت جامد در دمای اتاق ارائه شده است. تجزیه عنصری، اسپکتروسکوپی مادن قرمز و نتایج آنالیز xrd ثابت می کند که هنوز هم هتروپلی آنیون نمونه های سنتزی دارای ساختار نوع کگین می باشند. میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) نشان داده اند که نمونه ها دارای ساختار لوله ای با قطر تقریبی 20-200 نانومتر و طول تقریبی چند میکرومتر می باشند. در قسمت دوم این رساله پنج ترکیب هیبریدی جدید آلی-معدنی پلی اکسومتالات با ساختار کگین با مولکول ملامین یعنی ترکیب های هیبریدی (1) (melh2)1.5(melh)2 (acnit)[pmo12o40]•2h2o، (2)(melh)2(h3o)[pmo12o40]•8h2o ، (3) (melh)(melh2)[pw12o40].9h2o، (4) (melh)3[pw12o40].9h2o و (5) (melh)4[siw12o40].6h2o (melh=c3n6h7+، melh2=c3n6h8+2 و acnit=ch3cn) در دمای اتاق سنتز شده و با روش های شناسایی متعددی مانند تجزیه عنصری، طیفی سنجی های مادون قرمز و ماوراء بنفش و پراش اشعه ایکس (x-ray) تک بلور به صورت کامل شناسایی شدند و همچنین ساختار این ترکیبات به طور کامل تشریح شد.

با وجود اینکه، در چند دهه اخیر، سنتز و تجزیه و تحلیل ساختاری و طیفی پلی اکسومتالات ها بسیار گسترش یافته است، لیکن محاسبات کوانتومی انجام شده بر روی اینگونه ترکیبات، به دلیل اندازه بزرگ آنها، تقریبا کم و نادر است. امروزه، با پیشرفت و توسعه محاسبات شیمی کوانتومی و علوم کامپیوتری، اینگونه محاسبات مورد توجه قرار گرفته و در حال توسعه و پیشرفت می باشد. در این پروژه، محاسبات نظری شامل پارامترهای هندسی بهینه شده، فرکانس های ارتعاشی، اوربیتال های مولکولی و خواص الکترونی، برای دو آنیون هگزاوانادوپالادینات(ii)، [pdv6o18]4- و پلی اکسو مولیبدو دی فسفونات، [mo7o16(o3pch2po3)3]9-، از خانواده پلی اکسومتالاتها، انجام شده است. روش های به کار رفته در این کار شامل نظریه تابع چگال در سطوح مختلف b1lyp، b3lyp و b3pw91 و روش هارتری- فاک، با استفاده از سری های پایه مختلف شامل سری پایه lanl2dz، sdd، ترکیبی از سری های پایه lanl2dz و 6-31g(d, p) و ترکیبی از سری های پایه lanl2dz و 6-31g می باشند. سپس، نتایج حاصل با داده های تجربی مقایسه و مورد بحث قرار گرفته است. محاسبات انجام شده نشان داد که، به عنوان مثال، در محاسبه پارامترهای هندسی برای آنیون هگزاوانادات [pdv6o18]4-، روش b3pw91 که از روشهای dft می باشد، بهترین و نزدیک ترین نتایج به داده های تجربی را ارائه می دهد، در حالی که در آنیون [mo7o16(o3pch2po3)3]9-، روش hf بهترین نتایج با کمترین خطا را نشان می دهد. به عبارت دیگر در هر ترکیب، روشهای محاسباتی مختلف، نتایج متفاوتی را نشان داده و بهترین روش با نزدیکترین نتایج به داده های تجربی، در مورد هر ترکیب متفاوت می باشد. به طور کلی، برای هر دو ترکیب، تطابق بین داده های نظری و تجربی خوب و رضایت بخش بود.

هتروپلی آنیونها جزء دسته ای از ترکیبات معدنی با قابلیت تغییر الکترونی و توپولوژیکی بی نظیر بوده که طبقهء مشخص و متمایزی از کمپلکس ها را که اغلب اتمهای فلزی در آنها بصورت شبکه اکتاهدری کئوردینه شده اند تشکیل می دهند. یک دسته از هتروپلی آنیونها، تحت عنوان هتروپلی تنگستانها موارد استفاده زیادی را در صنعت بعنوان کاتالیزور و همچنین در شیمی پزشکی دارا هستند و مشتقات آلی آنها این کارایی را افزایش داده است . در این پروژه گزارشهایی در مورد تهیه مشتقات آلی جدید از هتروپلی تنگستوفسفات [nap5 w30 o110]14- برای اولین بار ارائه شده است . عمل سنتز مشتقات آلی برای فسفوتنگستانهایی نظیر [xm12 o40]n- (mw(vi), mo(vi) xsi(iv), p(v), b(iii), ge(iv), as(v)) صورت گرفته است که با توجه به ساختار تقریبا مشابه آنیون [nap5 w30 o110]14- با آنیون های فوق، خواص جالبتری نیز از آن به دلیل داشتن بار یونی، وزن مولکولی و حجم و سطح بیشتر مورد انتظار می باشد. عمل سنتز با تهیه آنیون [nap5 w30 o110]14- شروع شده و سپس از طرق مختلف اسید مربوط به این آنیون ساخته شده است و نهایتا سنتز مشتقات آلی با نمکهای آمونیوم چهارتایی متشکل از آلکیل های حجیم نظیر تتراهگزیل آمونیوم (tha) و تتراهپتیل آمونیوم هالید (thpa) صورت گرفته است و پس از خالص سازی و شناسائی این ترکیبات با دستگاههای ftir و uv، سعی شده است که هیدروژنهای اسیدی آنها تعیین گردد و در این راستا به کمک روش ترموگراویمتری فرمول حقیقی ترکیبات بصورت (tha)7.7 h6.3 [nap5 w30 o110] و (thpa)7.5 h6.5 [nap5 w30 o110] ارائه گردیده است .