Hordozós ródiumkatalizátorok visszaforgathatóságának és mérgeződésének vizsgálata pirrolok hidrogénezésében
A heterogén katalitikus hidrogénezés az egyik leggyakrabban alkalmazott ipari redukciós eljárás, aminek fontos szerepe van például a gyógyszer-, a petrolkémiai, valamint a mezőgazdasági és a növényvédőszer-iparban. A hidrogénezési reakciók általában szelektívek és viszonylag könnyen megvalósíthatóak, a katalizátort újra felhasználják. Az alkalmazható heterogén hidrogénező katalizátorok a hordozós nemesfém-, a vázkatalizátorok és a kormok. Jellegzetes képviselőik a palládium, platina, ródium vagy a ruténium nagy fajlagos felületű hordozóra (pl. aktív szén, Al2O3, SiO2) felvitt formája, valamint a Raney-típusú (pl. Ni, Cu, Co) katalizátorok.
Régóta ismert, hogy sok vegyület már kis mennyiségben is csökkenti, sőt teljesen meg is szünteti a katalizátorok aktivitását. Ezeket az anyagokat katalizátormérgeknek nevezzük, amelyek jellemzően nitrogén-, foszfor-, arzén-, illetve kéntartalmú molekulák, fémek (pl. Pb), fémionok (pl. Fe2+), valamint halogenid ionok (pl. Cl-) lehetnek. 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 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 folyó kutatómunkába – azt vizsgáltam, hogy a használt hordozós ródiumkatalizátorokat (Rh/C, Rh/Al2O3) regenerálás nélkül visszaforgatva, az eredeti reakcióhoz képest milyen változásokat tapasztalunk az aktivitásokban, valamint a konverziókban. Modellreakciónak az N-metilpirrol savmentes közegű hidrogénezését választottuk.
