Környezetbarát kémia és technológia

Bevezetés, a „tartalomjegyzék” ismertetése. Reaktorok a szerves vegyiparban: csőköteges és fluidágyas reaktorok ipari alkalmazása, tálcás reaktor, film készülék, precíziós golyósmalom, mikroreaktorok és mikrohullámú reaktorok.           1 óra

Alternatív energiaforrások: metanolgazdaság a fosszilis tüzelőanyagok kimerülése után? A zöldkémia második 12 törvénye közül az ipari szempontból hangsúlyosak: fenntarthatóság, megújuló energiaforrások, energiahatékonyság, a feldolgozások racionalizálása. Robusztussági követelmények a kiindulási anyagokkal, a reakciókkal és a feldolgozásokkal szemben. Extrakciós technikák mint olajok, színezékek, étrendkiegészítők és gyógyszerhatóanagok zöld kinyerési formái.          2 óra

A mikrohullámú reakcióegvalósítás alapelvei, szakaszos és folyamatos mikrohullámú berendezések, a mikrohullámú hatás értelmezése, „scope and limitations”, a mikrohullámú besugárzással elősegített kémiai átalakítások, ipari alkalmazási lehetőségek, a fázistranszfer és a mikrohullámú technikák szinergizmusa.                                    2 óra

Ionos folyadékok, kvaterner ammónium, foszfónium- és imidazóliumsók, ionos folyadékok szintézise, a tulajdonságok finom-hangolása a kation és anion illesztésével, példák az ionos folyadékok alkalmazására szerves kémiai átalakításokban, ipari alkalmazások: hidrogénezések, oxo-szintézis és Friedel-Crafts alkilezés, környezeti megfontolások. 2 óra

Szilárd savak és szilárd bázisok, típusaik, jellemzésük, alkalmazhatóságuk szerves kémiai szintézisekben, ipari példák. (Hell Z.)                                                                                                                                           2 óra

Heterogén katalitikus átalakítások (hidrogénezések és oxidációk), jellemző katalizátortípusok (pl. hordozós nemesfém- vagy vázkatalizátorok, oxidok, szulfidok) tulajdonságai és előállítási módjai, kemo- és sztereoszelektív reakciók, ipari példák. (Hegedűs L.)                                                                                                                          2 óra

P(III)-ligandok (foszfinok, foszfinitek és foszfonitok) ill. prekurzoraik hozzáférhetővé tétele, azok átmeneti fémkomplexekké alakítása, akirális és királis, 1-és 2-fogú P-ligandok, a P-ligandok védett formái (borán komplexek). 1 óra

Homogén katalitikus átalakítások (oxoszintézis és hidrogénezés), jellemző katalizátortípusok (pl. kobalt-karbonil vagy Wilkinson-típusú katalizátorok) tulajdonságai, kemo- és sztereoszelektív reakciók, ipari példák. (Hegedűs L).          2 óra

Fázistranszfer katalízis, kvaterner ammónium- és foszfóniumsók, valamint koronaéter katalízátorok, a sebességmeghatározó lépés, a sebességi viszonyokat bemutató tipikus diagram, a katalizátor illesztése a sebesség viszonyokhoz, példák folyadék–folyadék és szilárd–folyadék fázisú átalakításokra, enantioszelektív fázistranszfer katalitikus átalakítások, gyógyszer- és műanyagipari példák, szilárd hordozóhoz kötött katalizátorok.                                                   2 óra

A vegyipari technológiák fejlesztésének fő szempontjai. A termékek önköltségének befolyásolása. Anyagköltség, gépköltség, beruházási költség, hozzáadott érték, közvetett és közvetlen költség  csökkentésének lehetőségei. Reagensek, oldószerek kiválasztásának szempontjai, technológiai fejlesztés tekintettel a rendelkezésre álló berendezésekre, és más erőforrásokra.  (Dombrády Zs.)                                                                                      2 óra

A szerves kémiai fejlesztést és ipart támogató korszerű műszeres analitika. A legújabb minta adagolási, illetve különböző spektroszkópiás technikákkal kapcsolt elválasztási technikák (VRK-MS, LC-UV-MS, LC-NMR GC-FID, GC-MS), illetve az ezeket segítő gyors információ áramlást biztosító softverek és intranetes megoldások.  Ipari példák.  (Balogh Gy.)

                                                                                                                                               2 óra

Esettanulmányok környezetbarát megvalósításokra. Oxindol  alkilezési, acilezési és addiciós reakciói, valamint a felsorolt átalakítások kemo-, regio- és enatioszelektivitása. További gyógyszeripari példák a környezetbarát szempontok figyelembevételére eljárások fejlesztése során. (Kánai K.)                                                        2 óra

Számonkérés                                                                                                                           4 óra

Laborprogram:

*Hidrogénezés*: különböző típusú heterogén fémkatalizátorok szelektivitását és fajlagos aktivitását határozzuk meg háromfázisú (gáz-folyadék-szilárd) heterogén katalitikus hidrogénezés során.

*Szén-szén kapcsolási reakció*: a laborgyakorlaton az iparban is egyre gyakrabban alkalmazott Heck reakció gyakorlati megvalósítását mutatjuk be a 3-buten-2-ol arilezésének példáján. Továbbá betekintést nyerünk a reakció kinetikájába, a szubsztrátumtól függő szelektivitásbeli problémákra, valamint az alkalmazott arilhalogenid szerepére.

*Mikrohullámú reakció*: megismerjük a mikrohullámú technikák gyakorlati alkalmazását O-alkilezési ill.  C-alkilezési heterogénfázisú és oldószermentes modellen.

*Klórmetilezés*: a veratrol klórmetilezésén keresztül tanulmányozzuk az emulgeátorral végzett folyadék-folyadék kétfázisú reakciókat és konszekutív mellékreakciók kinetikáját.

*Mikrokapszulázás*: a feladat során gyors hatóanyag leadású, közvetlenül tablettázható acetil-szalicilsav tartalmú mikrokapszulákat állítunk elő, a kialakuló szerkezet különböző mikroszkópos technikákkal vizsgáljuk, és tanulmányozzuk a bevonat hatását a hatóanyag kioldódásának sebességére.

*Trikromatikus textilszínezés*: a gyakorlat során Pantone színkártyából választott színt megmérjük színmérőkészülékkel, receptet készítünk receptszámító programmal, majd pamut-poliamid kevert szálas kelmét színezünk direkt és savas színezékekkel trikromatikus eljárással, végül a kapott minta színét műszeresen ellenőrizzük és összehasonlítjuk az eredeti színnel.