Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)
100 %
Ortelius classification: Physical chemistry
Panel
Chemistry 1
Department or equivalent
Department of Physical Chemistry (University of Debrecen)
Participants
Horváth, Henrietta Kathó, Ágnes Papp, Gábor Udvardy, Antal
Starting date
2009-01-01
Closing date
2011-12-31
Funding (in million HUF)
2.849
FTE (full time equivalent)
3.95
state
closed project
Summary in Hungarian
A klasszikus szerves oldószerek közül mára már jónéhányról kiderült, hogy az emberi egészségre kis mennyiségben is károsak (pl. rákkeltőek) és használatuk komoly környezeti károkhoz is vezet. Az un. alternatív oldószerek (pl. víz, ionos, folyadékok) használata olyan lehetőségeket kínál, melyeknek pozitív környezeti vonatkozásai is vannak. Az oldószerek kombinációjával olyan két- vagy többfázisú rendszerek hozhatók létre, melyekben a külön fázisban oldott termékek és a katalizátor egyszerűen elválaszthatók egymástól. Ez nemcsak a drága katalizátor visszanyerését és újbóli felhasználását teszi lehetővé, hanem optimális esetben katalizátor-szennyezéstől mentes terméket is eredményez. A jelen pályázat az NKTH-OTKA 68482 sz. pályázathoz csatlakozó nemzetközi együttműködésre irányul. Fő célja újtipusú, vízben és ionos folyadékokban oldható katalizátorok szintézise és jellemzése, felhasználásuk környezeti szempontból fontos reakciókban, és működési mechanizmusuk vizsgálata. Különös figyelmet szentelünk a szén-dioxid redukciójának, a hangyasav katalitikus bontásának és a teljes atomhatékonysággal lejátszódó izomerizációs reakcióknak. Vizsgáljuk a fotokémiai aktiválás lehetőségét az új katalizátorokkal végrehajtott folyamatokban (esetenként szoláris reaktorokban). A projekt –a tervezett nemzetközi együttműködés révén is- hozzájárul a doktori képzéshez és fiatal résztvevőinek csatlakozásával a kutatói utánpótlás fejlesztéséhez.
Summary
It has been realized by today that several of the classic organic solvents are harmful to human health already in small ammounts (e.g. carcinogens) and their use leads to serious environmental damage. The use of the so-called alternative solvents (e.g. water, ionic liquids) offers considerable environmental benefits. By combining two or more immiscible solvents multiphase systems can be produced, in which the catalysts, substrates and products dissolve in distinct phases. This allows the recovery of the expensive catalyst and –in optimum cases- the isolation of catalyst-free products. The present project is a supplement to the already funded project: NKTH-OTKA 68482 and aims to extend it with an international collaboration. We plan to synthetize and characterize new types of catalysts, soluble in water and in ionic liquids, apply them as catalysts of processes of environmental importance, and study their mechanism of operation. Special attention is paid to the reduction of carbon dioxide, to the catalytic decomposition of formic acid and to the isomerization reactions which represent processes with 100% atom economy. We also study the possibilities of photochemical activation (also in solar reactors) in reactions catalyzed by the new complexes The international cooperation contributes to the PhD training and also to the professional development of the young co-workers involved in the project.
Final report
Results in Hungarian
Prof, Antonio Romerosa (Almeríai Egyetem, Spanyolország) kutatócsoportjával együttműködésben vizsgáltuk az 1,3,5-triaza-7-foszfaadamantán (pta) és annak N-metil és N-benzil származékai Ru(II)-komplexeinek szintézisét, fotokémiai viselkedését és katalitikus sajátságait vizes oldatokban. A képződő vegyületeket multinukleáris NMR spektroszkópiával és több esetben egykristály röntgendiffrakciós módszerrel is jellemeztük. Ezek a vegyületek aktívan katalizálják az allil-alkoholok redoxi izomerizációját. Több esetben megfigyeltük, hogy a pH jelentősen befolyásolta az izomerizáció sebességét. Kimutattuk, hogy ez a pH beállításához használt foszfát puffer komponenseivel való kölcsönhatás eredménye. A vízoldható [RuCl2(dmso)4] komplexet eredményesen használtuk a fenti ligandumokkal kialakuló vízoldható foszfinkomplexek kiindulási anyagaként. Megállapítottuk, hogy a komplexek kialakulását uv-látható besugárzással befolyásolni lehet és izoláltuk a fotokémiai reakciók köztitermékeit.
Results in English
In collaboration with the group of Prof. Antonio Romerosa (University of Almería, Spain) we have studied the synthesis, photochemical behaviour and catalytic properties of Ru(II) complexes of 1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane (pta) and its N-methyl and N-benzyl derivatives in aqueous solutions. The new compounds were characterized by multinuclear NMR spectroscopy and in several cases with single crystal X-ray diffraction. These complexes proved active catalysts for the redox isomerization of allylic alcohols. In several cases it was observed that the solution pH had a marked influnence on the reaction rate of isomerization. It was established that this effect was a consequence of an interaction of the catalyst and the species present in the phosphate buffer used for setting the pH. The water soluble [RuCl2(dmso)4] was succesfully used as precursor for the wtaer-soluble phosphine complexes containing the above ligands. It was established that its substitution reactions could be influenced by uv-vis irradiation and several of the photochemical intermediates were isolated.
Udvardy, A;Bényei, A. Cs; Kathó, Á.: Synthesis, structural characterization and catalytic activity of water-soluble Ru(II)-phopsphane complexes derived from cis-[RuCl2(dmso)4], Eur J Inorg Chem, közlésre beküldve, 2012
Gonzalez B; Lorenzo-Luis P; Serrano-Ruiz M; Papp É; Fekete M; Csépke K; Ősz K; Kathó Á; Joó F; Romerosa A: Catalysis of redox isomerization of allylic alcohols by [RuCl(Cp)(mPTA)2](OSO2CF3)2 and [Ru(H2O)(Cp)(mPTA)2](OSO2CF3)3. Unusual influence of the pH and interaction of ..., J. Mol. Catal. A:Chem. 326: 15-20, 2010
Joó F: Új utak a homogén katalízisben, Magyar Kémiai Folyóirat 115: 49-53, 2009
Udvardy A; Bényei A; Kathó Á: Formation and catalytic properties of Ru(II)-dmso complexes containing water-soluble phosphine ligands, ISABC10, Debrecen, 2009, Book of Abstracts, p. 185, 2009
Martín M; Horváth H; Sola, E; Kathó Á; Joó F: Water-Soluble Triisopropylphosphine Complexes of Ruthenium(II): Synthesis, Equilibria, and Acetonitrile Hydration, Organometallics 28: 561-566, 2009
Bertók Á; Udvardy A; Kathó Á: Neutral and cationic half-sandwich Ru(II)-complexes with water-soluble phosphine ligands, ISABC10, Debrecen, 2009, Book of Abstracts, p. 186, 2009
Papp G; Joó F: Új klasszikus és nem-klasszikus Ru(II)-hidridek vizes közegben, EMT XV. Nemzetközi Vegyészkonferencia, Marosvásárhely, 2009, Előadáskivonatok 107. o., 2009
Horváth H; Fekete M; Nagy CsE; Horváth HH; Kathó Á; Papp G; Joó F: New ligands and complexes for biphasic catalysis – In and out of water, SILQCOM-2, Maracaibo, Venezuela, 2009, Book of Abstracts p. 8, 2009
Nagy CsE; Almássy A; Joó F: Synthesis and catalytic properties of water-soluble Gold-N-Heterocyclic carbene complexes, 5th ERA Chem Flash Conference, Abtei Frauenwörth/Chiemsee Germany, Book of Abstracts O19, 2009
Joó F: Activation of Carbon Dioxide, pp 247-279 in Physical Inorganic Chemistry: Reactions, process, and Applications (A. Bakac ed.) Wiley, 2010
Joó F; Kathó Á.: Water as Green Solvent for Bulk Chemicals, pp-385-408 in Handbook of Green Chemistry Vol. 5: Reactions in Water (C.-J. Li, ed) Wiley-VCH, 2010
Almássy A; Nagy C.E;> Bényei A; Joó F: Novel Sulfonated N-Hetrocyclic Carbene Gold(I) Complexes: Homogeneous Gold Catalysis for the Hydration of Terminal Alkynes in Aqueous Media, Organometallics, 29: 2484-2490, 2010
Joó F: New Ligands and Catalysts for Aqueous and Biphasic Organometallic Catalysis, Book of Abstracts, ISHC-17 Poznan, IL-9; p. 33, 2010
Udvardy A; Bényei A. Cs; Kathó Á: Formation and Catalytic Properties of Ri(II)-dmso Complexes containing Water-Soluble Phosphine Ligands, Book of Abstracts, ISHC-17, Poznan, P 115, p. 191, 2010
Joó Ferenc: A vizes közegű és kétfázisú fémorganikus katalízis kutatása a Debreceni Egyetem Fizikai Kémiai Tanszékén., Magyar Kémiai Folyóirat, 117 (2-3), 105-112, 2011
F. Joó, G. Papp, Á. Kathó, H. H. Horváth, A. Ábrahám, J. Csorba: Homogeneous Organometallic Catalysis in Water., 3rd Symp. Latinoamericano Quím. Organometal. y Coord. , SILQCOM-3, 26-29 July, La Serena, Chile Book of Abstracts, c03, 2011
