Disertační práce

V letním semestru akadamického roku 2021/2022 měla na pravidelné schůzi našeho ústavu odbornou přednášku Ing. Kateřina Zítová. V rámci tohoto setkání představila teze své disertační práce "Využití heterogenních katalyzátorů na bázi polymerních sítí" a seznámila ústav se svými dosavadními výsledky. Krátký rozbor problematiky, kterou se Ing. Zítová zabývá, Vám nyní přinášíme. 

Využití oxidu uhličitého coby levné, netoxické a obnovitelné suroviny pro další zpracování se v posledních letech těší zvýšenému zájmu a to především díky ekonomickým a environmentálním benefitům spojených s problematikou neustálého zvyšování koncentrace CO₂ v ovzduší vlivem spalování fosilních paliv a deforestace. Jednou z efektivních možností využití CO₂ je jeho cykloadice na epoxidy vedoucí k syntéze cyklických karbonátů. Cyklické karbonáty jsou důležitou skupinou látek, které nacházejí uplatnění nejen jako aprotická rozpouštědla, prekurzory pro výrobu polymerů a elektrolyty v lithiových bateriích, ale také jako intermediáty při přípravě biologicky aktivních látek. Vzhledem k termodynamické stabilitě oxidu uhličitého musí být v takovéto reakci použit vhodný katalyzátor. V této oblasti v posledních letech dominovaly katalyzátory na bázi kovů. Současným trendem je však použití organokatalyzátorů. Na základě toho byly připraveny nové katalyzátory na bázi solí dusíkatých heterocyklů, mezi které patří například: pyridin, 1-methylimidazol, 1,2,4-triazol a chinolin. Pro zajištění heterogenní katalýzy jsou tyto katalyzátory naneseny na mesoporézní molekulová síta MCM-41. Výhodou heterogenních katalyzátorů oproti homogenním je jejich snadnější separace z reakční směsi a možnost opětovného použití. Současně bylo zjištěno, že heterogenní katalyzátory vykazují větší stabilitu. Charakterizace připravených materiálů dostupnými metodami (tj. sorpce dusíku, UV/VIS, XRD, IČ, EA) poskytuje potvrzení úspěšné sorpce dusíkaté sloučeniny ve formě oniové soli, kvantifikaci množství navázané dusíkaté sloučeniny a potvrzení přítomnosti halogenu coby aniontu. Katalytická aktivita byla výrazně ovlivněna volbou dusíkaté sloučeniny. S využitím pyridiniových a imidazoliových solí nanesených na MCM-41 bylo dosaženo vysoké konverze výchozí látky a 100% selektivity k žádanému produktu. Zároveň bylo možné katalyzátory opakovaně použít bez výraznější ztráty katalytické aktivity. Dalším směrem ve výzkumu je studium asymetrické cykloadice. Pro zajištění kinetické rezoluce racemických epoxidů s CO₂ je potřeba připravit vhodný chirální katalyzátor. I v tomto směru dominují převážně katalyzátory na bázi kovů a kinetická rezoluce epoxidů pouze chirálními organokatalyzátory zůstává stále výzvou.