KATALIZA I PROCESY KATALITYCZNE

Wykład:

1. Kataliza i katalizatory, inhibitor i inicjator reakcji, kataliza homogeniczna i heterogeniczna – definicje podstawowe. – 2h

2. Pierwiastki i związki chemiczne jako katalizatory reakcji chemicznych (metale, metale na nośnikach, tlenki metali). -2h

3. Katalizatory: kwasy i zasady Lewisa i Bronsteda, super-kwasy i super-zasady, katalizatory przeniesienia międzyfazowego, kompleksy metali, enzymy, koenzymy i inne). – 2h

4. Kataliza w układach biologicznych: fotosynteza, oddychanie, wiązanie azotu, synteza biocząsteczek w organizmach żywych, enzymy jako biokatalizatory. – 2h

5. Wybrane procesy przemysłowe z udziałem katalizatorów homogenicznych – aspekty chemiczne i inżynierskie. – 2h

6. Wybrane procesy przemysłowe z udziałem katalizatorów heterogenicznych – aspekty chemiczne i inżynierskie. – 2h

7. Katalizatory w syntezie farmaceutyków; synteza asymetryczna, przekształcenia asymetryczne. – 2h

8. Katalizatory w ochronie środowiska: katalizatory samochodowe, znaczenie selektywnych układów katalitycznych. – 2h

9. Chemo-, regio- i stereoselektywność reakcji z udziałem katalizatorów. – 2h

10. Mechanizmy reakcji katalitycznych – homo- i heterogenicznych; analiza wybranych reakcji homo- i heterogenicznych. – 2h

11. Projektowanie katalizatorów: metody obliczeniowe, screening układów katalitycznych, planowanie. – 2h

12. Zalety i wady katalizy homo- i heterogenicznej; immobilizacja katalizatorów homogenicznych. – 2h

13. Kompleksy metali jako katalizatory reakcji – struktura a aktywność katalityczna. – 2h

14. Reaktory do procesów katalitycznych – przykłady. – 2h

15. Procesy kontaktowe, przykłady. – 2h

Laboratorium:

1. BHP zajęcia organizacyjne – 1h

Ćwiczenia laboratoryjne obejmujące syntezę wybranych katalizatorów oraz reakcje z ich wykorzystaniem.

Wybrane katalizatory:

1. chlorodyhydrokarbonyltris(trifenylofosfina)ruten(II) – [RuClH(PPh3)3]

2. dichlorotris(trifenylofosfina)ruten(II) - [RuCl2(PPh3)3]

3. trans-dichlorobis(trifenylofosfina)pallad(II) – trans- [PdCl2(PPh3)3]

4. bis(2,4-pentanodioniano)pallad(II) – [Pd(acac)2]

5. dichlorobis(trifenylofosfina)nikiel(II) – [NiCl2(PPh3)3]

6. Chlorek benzylotrietyloamoniowy

Wybrane reakcje katalityczne

1. Katalizowana przez chlorodyhydrokarbonyltris(trifenylofosfina)ruten(II) izomeryzacja 1,2-metylenodioksy-4-(2-propenylo)benzenu do mieszaniny (E)- i (Z)-1,2-metylenodioksy-4-(1-propenylo) benzenów.

2. Katalizowana przez chlorodyhydrokarbonyltris(trifenylofosfina)ruten(II) izomeryzacja oleju słonecznikowego.

3. Katalizowana przez chlorodyhydrokarbonyltris(trifenylofosfina)ruten(II) izomeryzacja (3-butenylo)benzenu do mieszaniny (E)- i (Z)-(1-butyleno) benzenów.

4. Katalizowana przez uwodniony trichlorek rutenu metatetyczna polimeryzacja bicyklo[2.2.1]hepta-2,5-dienu (norbornadienu) z otwarciem pierścienia (ROMP).

5. Katalizowana przez kompleksy palladu synteza 5,5’-dibrompoirydyny w reakcji sprzęgania 4-bromo-2-tributylostannylopirydynyz 4-bromo-2-jodopirydyną.

6. Katalizowana przez układ eter koronowy – zasada izomeryzacja związku allilowego do 1-propenylowego.

7. Otrzymywanie dihydroksybifenylu w reakcji utleniającego sprzęgania fenolu wobec trichlorku żelaza.

8. Synteza eteru allilowo-tymolowego w reakcji alkilowania tymolu bromkiem allilu w warunkach PTC.

9. Synteza N-allilokarbazolu w reakcji alkilowania karbazolu bromkiem allilu w warunkach PTC.

10. Synteza acetalu butylowo-pentylowegopropanolu w reakcji addycji 1-pentanolu do eteru allilowu-butylowego katalizowana przez [RuCl2(PPh3)3]

Student otrzymuje wybrane ćwiczenie do wykonania (5 ćwiczeń) 5 * 8 h = 45 h

Odrabianie zajęć – 4h

1. F. Pruchnik, Kataliza homogeniczna, PWN, W-wa 1993.

2. Zenon Sarbak Kataliza w ochronie środowiska, UAM w Poznaniu 2004

B. Viswanathan, S. Sivasanker, A. V. Ramaswamy „Catalysis: Principles and Applications” Narosa Publishing House

3. Literatura podana do wykładu

4. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych (http://www.inorganic.us.edu.pl/?page_id=24)

Kataliza heterogeniczna - wybrane zagadnienia do ćwiczeń laboratoryjnych Wydawnictwo Naukowe UAM

Egzamin:

Skala ocen:

51 - 57 % prawidłowych odpowiedzi – 3,0

58 - 66% prawidłowych odpowiedzi – 3,5

67 - 74% prawidłowych odpowiedzi – 4,0

75 - 83% prawidłowych odpowiedzi – 4,5

84 - 100% prawidłowych odpowiedzi – 5,0

Kolokwium pisemne:

Skala ocen:

51 - 57 % prawidłowych odpowiedzi – 3,0

58 - 66% prawidłowych odpowiedzi – 3,5

67 - 74% prawidłowych odpowiedzi – 4,0

75 - 83% prawidłowych odpowiedzi – 4,5

84 - 100% prawidłowych odpowiedzi – 5,0

Sprawozdanie:

Poprawność merytoryczna wykonania ćwiczenia (40 %), sposób i prawidłowość sformułowania wniosków z przeprowadzonego ćwiczenia oraz uzyskanych wyników (60 %)

Student oddaje pisemne sprawozdanie w przeciągu dwóch tygodni od wykonania danego ćwiczenia obrazujące proces otrzymania zadanego związku (wraz z obliczeniami wydajności).

Sprawozdanie zostaje ocenione przez prowadzącego w terminie siedmiu dni.