Hordozós nemesfém-katalizátorok mérgeződésének és visszaforgathatóságának vizsgálata N-metilpirrol hidrogénezésében
A heterogén katalitikus hidrogénezési reakciók fontos szerepet játszanak a szerves vegyiparban alkalmazott redukciós eljárások között, így például a gyógyszer-, a petrolkémiai, valamint a mezőgazdasági és a növényvédőszer-iparban is. A leggyakrabban használt heterogén hidrogénező katalizátorok a hordozós fém-, illetve a vázkatalizátorok. Jellegzetes képviselőik a palládium, platina, ródium vagy a ruténium nagy fajlagos felületű hordozóra (pl. aktív szén, Al2O3, SiO2) felvitt, nagy diszperzitású formája, valamint a Raney-típusú (pl. Ni, Cu, Co) katalizátorok.
Bizonyos anyagok – például nitrogén-, foszfor-, arzén- vagy kéntartalmú vegyületek, egyes fémek (pl. Pb), illetve ionok (pl. Fe2+, Cl-) – jelenlétében végzett redukcióknál azonban jelentős aktivitáscsökkenést tapasztalhatunk az alkalmazott katalizátoroknál. Az ilyen típusú anyagok a katalizátormérgek. A gyógyszeriparban használt és előállított, biológiailag aktív vegyületek gyakran tartalmaznak nitrogént, kenet vagy foszfort, így az előbb említett mérgeződési jelenség megnehezítheti a heterogén katalitikus hidrogénezést. Erre megoldást jelenthet a katalizátor/szubsztrátum arány növelése, vagy a hidrogénezendő vegyületeket "védett formába" hozó segédanyagok (pl. savak) alkalmazása. Ezek azonban a nagyobb költségek, és az esetlegesen érzékeny kiindulási anyagok miatt nem mindig járható utak.
A hidrogénezések során keletkező használt katalizátorokat általában teljesen regenerálják, e nélküli ismételt felhasználásuk, különösen a gyógyszeriparban alkalmazott szigorú minőségbiztosítási szempontok (GMP) miatt, jelenleg még nem megoldott.
A BME Szerves Kémia és Technológia Tanszékén már régóta foglalkoznak katalizátorméreg jellegű vegyületek (pl. pirrolok, piridinek, nitrilek) heterogén katalitikus hidrogénezésével, valamint a redukciójuk során fellépő mérgeződési jelenségek tanulmányozásával, modellezésével.
Munkám során – bekapcsolódva a tanszéken több éve folyó kutatómunkába – azt vizsgáltam, hogy a használt hordozós nemesfém-katalizátorokat (Pd/C, Rh/C, Ru/C) regenerálás nélkül visszaforgatva, az eredeti reakcióhoz képest milyen változásokat tapasztalunk az akti-vitásokban, valamint a konverziókban. Modellreakciónak az N-metilpirrol savmentes közegű hidrogénezését választottuk.
