I. Heterogén katalizátorok vizsgálata szerves kémiai szintézisekben (Dr. Hell Zoltán)
A csoport kutatási területe különböző heterogén katalizátorok előállítása és alkalmazhatóságuk vizsgálata szerves kémiai reakciókban. A katalizátorok lehetnek természetes, módosított vagy mesterséges ásványi típusú anyagok, illetve ezek az anyagok szolgálnak hordozóként hordozós fémkatalizátorok előállítása során. Ezen anyagok segítségével új, a környezetre kevésbé ártalmas technológiák fejleszthetők ki különböző szerves vegyületek előállítására a gyógyszeriparban, illetve a finomkémiai iparban.
Néhány válogatott közlemény az elmúlt évekből:
A. Fodor, Á. Kiss, N. Debreczeni, Z. Hell, I. Gresits Org. Biomol. Chem. 2010, 8, 4575.
Á. Kiss, Z. Hell Tetrahedron Lett. 2011, 52, 6021.
J. Németh, Á. Kiss, Z. Hell Reac. Kinet. Mech. Cat. 2014, 111, 115.
A. Takács, A. Fodor, J. Németh, Z. Hell Synth. Commun. 2014, 44, 2269.
N. Debreczeni, A. Fodor, Z. Hell Catal. Lett. 2014, 144, 1547.
II. Folyadékfázisú hidrogénezések, katalizátorok mérgeződésének vizsgálata (Dr. Hegedűs László)
A gyógyszeriparban, a biológialag aktív vegyületek előállításakor gyakori reakciólépés a folyadékfázisú, heterogén katalitikus hidrogénezés. A jellemzően nitrogén-, kén-, illetve foszfortartalmú molekulák hidrogénezésekor azonban az egyik legnagyobb probléma az ún. katalizátorméreg jellegű anyagok redukciója. Ezeket a vegyületeket általában vagy nem lehet hidrogénezni, vagy olyan jelentősen lecsökken a katalizátor (pl. hordozós Pd-, Pt-, Ru- vagy Rh-katalizátor) aktivitása, hogy csak nagyon hosszú reakcióidő alatt lehet elérni a teljes átalakulást. Emiatt a szokásosnál jóval több katalizátort kell használni, vagy olyan segédanyagokat (pl. savak), amelyek „védett formába” viszik át a hidrogénezendő anyagot. Azonban ezek a módszerek nem mindig alkalmazhatók (pl. nagyon drága a katalizátor vagy savakra nagyon érzékeny a szubsztrátum), ezért más megoldásokat kell keresnünk.
A kutatások során egyrészt az a célunk, hogy számos anyag hidrogénezését [pl. nitrileket primer aminokká (1. ábra), pirrol- és piridinszármazékokat a megfelelő telített származékokká, alifás nitrovegyületek aminokká, stb.] megvalósítsuk, ami során fontos és értékes gyógyszeripari intermedierek állíthatók elő. Az alkalmazott analitikai módszerek: GC, GC–MS, LC–MS, NMR.
1. ábra. Nitrilek katalitikus hidrogénezése, reakciómechanizmus.
Másrészről pontosabb információkat szeretnénk kapni a katalitikusan aktív fém és a szubsztrátum közti kölcsönhatásokról. Vizsgálni kívánjuk, hogy milyen tényezők és hogyan befolyásolják a katalizátor mérgeződését a hidrogénezés során – pl. N-metilpirrol modellvegyület esetében (2. ábra) –, milyen összefüggés van a szubsztrátum szerkezeti felépítése (tér- és elektronszerkezet) és a heterogén fémkatalizátor aktivitása, valamint morfológiája között. Mindezekről kvantumkémiai számításokkal igyekszünk részletesebb képet kapni.
2. ábra. Az N-metilpirrol hidrogénezése N-metilpirrolidinné, savmentes közegben.
Foglalkozunk továbbá nagy aktivitású és szelektivitású – a finomkémiai iparban alkalmazható – hordozós nemesfém- és vázkatalizátorok fejlesztésével is. Vizsgáljuk a készítésmód, a katalitikusan aktív fémek, hordozók, promotorok, ötvözetösszetétel hatásait. A katalizátorok aktivitását és szelektivitását tesztreakciókkal, fizikai-kémiai tulajdonságaikat pedig korszerű műszeres mérésekkel (pl. XRD, XPS, TPD, SEM, stb.) jellemezzük.
Fontosabb publikációk
[1] L. Hegedűs, T. Máthé, Applied Catalysis A: General 2005, 296, 209–215.
[2] L. Hegedűs, T. Máthé, T. Kárpáti, Applied Catalysis A: General 2008, 349, 40–45.
[3] F. Farkas, A. Thurner, E. Kovács, F. Faigl, L. Hegedűs, Catalysis Communications 2009, 10, 635–639.
[4] G. Szántó, I. Kádas, T. Kárpáti, L. Hegedűs, Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis 2010, 99, 85–92.
[5] E. Kovács, A. Thurner, F. Farkas, F. Faigl, L. Hegedűs, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2011, 339, 32–36.
[6] E. Kovács, F. Faigl, Z. Mucsi, M. Nyerges, L. Hegedűs, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2014, 395, 217–224.
[7] T. Máthé, L. Hegedűs, L. Czibula, B. Juhász, J. Bagdy Nagyné, D. Márkos, Magyar szabadalom HU 229828 (2014), European Patent EU 2358661 (2014), United States Patent US 8802888 (2014), Gedeon Richter Plc.
