R2B-PR'2 foszfinoboránok reverzibilis hidrogénaddíciójának kvantumkémiai vizsgálata
A hidrogén fontos reaktáns a szerves-és petrolkémiában, valamint potenciális energiaforrás lehet üzemanyagcellákban. Ennek ellenére aktiválása napjainkban is főleg drága és nem környezetbarát átmenetifémekkel történik. A 2000-es évek közepe óta azonban ismertek főcsoportbeli elemek, melyek képesek aktiválásra, ekkor fedezték fel a szinglett karbének effajta reaktivitását. Azóta számos rendszert találtak, melyek alkalmasak a feladatra: ilyenek azok a Lewis-féle sav-bázis párok, melyek a sztérikus hatások következtében megőrzik aktív centrumaikat. Elnevezésük az irodalomban frusztrált Lewis párok (FLP).
Az FLP-k legismertebb, és leghatékonyabb fajtája a foszfinoboránok. Kísérletileg bizonyított hidrogénaktiváló hatásuk, azonban főként az intermolekuláris foszfin-borán komplexek voltak eddigi kutatások középpontjában. Tisztázott reaktivitásuk, valamint hidrogénaktiváló mechanizmusuk is.
Dolgozatomban a kevésbé tárgyalt R2B-PR'2 szerkezetű foszfinoboránokat vizsgálom, melyek számos okból érdekesek lehetnek. Mivel a foszfor és bór között közvetlen kötés található, hidrogénnel lejátszódó reakciójuk mechanizmusa a többi foszfinoborántól nagyban eltérő lehet, az eltérő mechanizmus következtében pedig eltérő lehet a szubsztituensek elektronikus hatása is.
Kvantumkémiai számítások segítségével feltérképeztem hidrogénnel való reakciójuk teljes potenciális energia felületét, számos különböző szubsztituens-párosítást vizsgálva. A foszforon általánosan alkalmazott elektrondonor metil, terc-butil csoport mellett a hidrogén, fluor, klór és szililcsoport reaktivitásra, termék termoneutralitásra, töltéseloszlásra, reakciómechanizmusra kifejtett hatását is vizsgáltam. A bóron a hidrogén, metilcsoport, valamint az erős elektronszívó trifluormetil és pentafluorfenil csoportokat használtam. A teljes potenciálfelület és a különböző szubsztituensek rá kifejtett hatásának ismeretében a későbbiekben könnyebb lehet hasonló FLP rendszereket fejleszteni, melyek képesek a H2 aktiválására.
szerző
-
Ződi Levente Zsolt
Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)
