Studentská vědecká konference

Táto práca sa zaoberá použitím heterogenného katalyzátora pri selektívnej hydrogenácií butylsorbátu (butyl ester kyseliny sorbovej) na butyl-cis-hex-3-enoát, ktorý je prekurzorom pre prípravu jedného z listových alkoholov, cis-hex-3-en-1-olu. Listové alkoholy sú významné látky v parfumérskom priemysle. Majú výraznú arómu po tráve a ovocí. Použitým katalyzátorom bol [Cp*Ru (butylsorbát)]Tf, ktorý sa uchycoval na tri rôzne smektitové materiály (montmorillonit, hektorit, bentonit). Proces imobilizácie bol sledovaný z viacerých hľadísk. Ako prvá bola pozorovaná schopnosť daného smektitového ílu, uchytiť Ru komplex. Sledovalo sa tiež ako a či vôbec, vplýva teplota kalcinácie nosiča na uchytenie katalyzátora (100°C-500°C). V prípadne najefektívnejšieho nosiča bol skúmaný vplyv hmotnosti nosiča (0,1 g-0,4 g) na imobilizáciu. Každý z troch pripravených typov heterogenného katalyzátora bol neskôr použitý pri selektívnej hydrogenácii butylsorbátu, kde sa sledoval vplyv použitého nosiča na rýchlosť a selektivitu reakcie. Montmorillonit ako nosič pre ruthéniový katalyzátor, preukázal najlepšie výsledky jak pri imobilizácii tak pri selektivnej hydrogenácii butylsorbátu. Ako ideálna teplota kalcinácie nosiča bola 200°C a najvýhodnejšou navážkou nosiča na 0,017 g katalyzátora bolo 0,4 g.

Termokatalytické štěpení celulózy je způsob získávání různých cenných organických sloučenin, ať už nižších uhlovodíků, které lze získávat i z ropy, tak kyslíkatých derivátů uhlovodíků. Pomocí katalyzátorů a různých teplot lze získat různé poměry uhlíkatých sloučenin. Jako katalyzátor pro termokatalytické štěpení celulózy lze využít kompozitní metalooxidické sloučeniny ukotvené na uhlíkatých nanotrubičkách, které jsou specifickými katalyzátory pro termokatalytické štěpení metanu na čistý vodík. V této práci byla studována katalytická aktivita jak samotného oxidu zinečnatého, tak směsí ZnO s různým přídavkem CuO, který stabilizuje katalyzátor a prodlužuje dobu aktivity. Dále byl studován vliv opracování katalyzátoru z hlediska teploty kalcinace či vymývání nečistot z přípravy organickým rozpouštědlem. Katalyzátory byly testovány při termokatalytickém štěpení celulózy na upravené aparatuře pro pyrolýzní plynovou chromatografii s hmotnostní detekcí vzniklých sloučenin.

Práce je zaměřená na stanovení kinetických parametrů reverzní Diels-Alderovy (RDA) reakce cyklohexenu prostřednictvím pyrolýzní plynové chromatografie. Kinetika těchto reakcí je v literatuře prostudována jen na omezené množině látek a přitom se mohou významně uplatňovat v jednom z nejdůležitějších chemických procesů. RDA reakce cyklohexenu byla zkoumána při teplotách 700 a 780 °C při různých průtocích nosného plynu. Získaná data o zastoupení produktů v reakční směsi byla interpolována s využitím vyvinutého semi-mechanistického modelu, který uvažoval kromě studované reakce i průběh hlavních pyrolýzních reakcí. Získané kinetické parametry jsou v dobré shodě s literárními údaji o této reakci.

Prinsova cyklizace je důležitá reakce, kterou lze připravit mnoho chemických specialit. Jedná se o kondenzační reakci homoallylického alkoholu s aldehydem v kyselém prostředí. Práce byla zaměřena na kysele katalyzovanou cyklizaci isoprenolu s benzaldehydem za vzniku cis a trans-isomeru 4-methyl-2-fenyltetrahydro-2H-pyran-4-olu jako hlavního produktu. Sledován byl vliv několika faktorů na průběh reakce. Těmito faktory byly teplota, druh katalyzátoru, jeho množství a případná modifikace, druh rozpouštědla a jeho množství, sušení a kalcinace katalyzátoru a přídavek methanolu. Použity byly katalyzátory na bázi jílů – montmorillonit K10 v nemodifikované i modifikované formě. Kyselá modifikace byla provedena pomocí kyseliny sírové, chlorovodíkové a dusičné. Na základě provedených experimentů byly stanoveny optimální podmínky pro syntézu substituovaného tetrahydropyranolu a montmorillonit K-10 byl vyhodnocen jako potenciálně vhodný katalyzátor pro Prinsovu cyklizaci.

Aldolová kondenzace cyklopentanonu s heptanalem poskytuje řadu různých produktů, z nichž nejžádanějším je 2-heptylidencyklopentanon, který je významným intermediátem v syntézách dalších vonných látek (např. laktonů). Cílem práce bylo otestovat ve zmíněné aldolové kondenzaci různé heterogenní katalyzátory (oxidy kovů, jako např. MgO, CaO, ZnO, směsné Al‒Mg oxidy, modifikované oxidy, zeolity a modifikované silikátové materiály). Některé z katalyzátorů byly v rámci práce připraveny: zeolity modifikované cesiem a modifikované silikátové materiály.  Byl sledován vliv reakčních podmínek (teplota, poměr reaktantů, rozpouštědlo) na průběh reakce. Nejlepšího výsledku po 7 hodinách reakce bylo dosaženo při použití 20 hm. % MgO, při 120 °C, molárního poměru reaktantů heptanalu ku cyklopentanonu 1:2; za těchto podmínek dosáhla konverze heptanalu téměř 100 % a zastoupení 2-heptylidencyklopentanon v reakční směsi bylo 50 %. Zeolity a modifikované silikáty vykazovaly ve většině případů velmi nízkou aktivitu.

Cílem předkládané práce byla syntéza perillového alkoholu – žádané látky s dezinfekčními účinky, která může být použita jako meziprodukt, nebo jak finální sloučenina. Příprava perillového alkoholu byla provedena štěpením ß-pinenoxidu s využitím zeolitů Beta-150 modifikovaných železem. Modifikace protonované formy zeolitu H-Beta-150 probíhala impregnační metodou. Bylo připraveno 5 katalyzátorů s různým obsahem železa. V práci byl rovněž sledován vliv reakčních podmínek (rozpouštědlo, přidání kyseliny dusičné do reakční směsi, obsah železa v katalyzátoru) na průběh reakce. Nejlepších výsledků (tj. selektivita 50 % k perillovému alkoholu) bylo dosaženo při použitírozpouštědla DMSO. Při přidání HNO₃ do reakční směsi vzrostla selektivita i relativní výtěžek perillového alkoholu. Alespoň 1 hm. % železa přítomného v katalyzátoru zvyšovalo rychlost reakce. Železem modifikované zeolity Beta jsou vhodné pro štěpení ß-pinenoxidu na perillový alkohol, zásadní vliv na průběh reakce však má rozpouštědlo.

Cílem práce bylo ověření a srovnání katalytické aktivity fenylacetylenu, 3‑fenylprop-1-ynu, cyklopropylacetylenu a polyacetylenové (1,3,5‑triethynylbenzenové) sítě v kysele katalyzovaných reakcích. Jako modelové reakce byly zvoleny esterifikace vybraných karboxylových kyselin (kyselina mravenčí, octová, cis-hex-3-enová, sorbová, benzoová) n‑butanolem, acetalizace některých karbonylových sloučenin (propanal, pentanal, hexanal, heptanal, isobutanal, isopentanal) methanolem, ethanolem a isopropylalkoholem, izomerizace α‑ a β‑pinenoxidu a acylace ethylvanilinu a syringaldehydu acetanhydridem. Byl diskutován vliv rozpouštědla a teploty na průběh reakcí. Na základě dosažených výsledků se polyacetylenová (1,3,5‑triethynylbenzenová) síť i homogenní látky s terminální trojnou vazbou ukázaly jako účinné katalyzátory vybraných reakcí. Při katalýze polyacetylenovou sítí dosahovaly reakce vyšších rychlostí a výchozí látky vyšších konverzí než při reakcích katalyzovaných fenylacetylenem. Její výhodou je také snadná separace z reakční směsi.

Tato práce se zabývala přípravou α, ß – nenasycených aldehydů aldolovou kondenzací lineárního aldehydu (heptanalu) s (ne)substituovaným benzaldehydem. Tato reakce poskytuje dva možné produkty - produkt autokondenzace lineárního aldehydu a produkt smíšené aldolové kondenzace. Tyto produkty smíšené aldolové kondenzace jsou, buď žádanými vonnými látkami, nebo intermediáty při jejich syntéze. Jako katalyzátory byly v těchto aldolových kondenzacích použity směsné Mg‑Al-Zn oxidy s různým poměrem jednotlivých složek. S pomocí těchto katalyzátorů byl testován vliv obsahu zinku v katalyzátoru na průběh aldolové kondenzace - reakční rychlost a selektivitu tvorby jednotlivých produktů. Také byl sledován vliv substituentu benzaldehydu v para poloze (methyl, isopropyl, isobutyl, tercbutyl) na průběh reakce.

Průmyslovým zdrojem dicyklopentadienu (DCPD) je ethylenová pyrolýza, přičemž většinou se získává dimerací pyrolýzní frakce C5 uhlovodíků obsahující cyklopentadien. Méně běžný způsob výroby spočívá v rektifikační separaci DCPD z lehkého pyrolýzního benzínu (LPB), ovšem produkt má žluté zbarvení pocházející od sytě žlutých uhlovodíků obsažených v LPB. Unipetrol & ÚOT VŠCHT v minulosti vypracovali podklady pro projekci kontinuální výroby technického DCPD z LPB, která řešení odžlucení produktu zahrnovala.  Návrh sestával z  dimeračních reaktorů na obohacení LPB o DCPD a 4-kolonové rektifikační linky. V současné době je z výrobní jednotky zrealizována část dimerační. Cílem této práce bylo potvrdit, s využitím reálné suroviny z výstupu z dimerační sekce, že navržená technologie odžlucení DCPD dvoustupňovou rektifikací byla správná a umožňuje získat produkt se zbarvením nižším než normovaných 100 APHA. Druhým úkolem práce bylo připravit sadu vzorků DCPD dle navržené technologie pro testování u potenciálních odběratelů. K ověření technologie byla využita laboratorní rektifikační kolona s orientovanou výplní.

Mokrá oxidace je významný průmyslový proces na odstranění nízkých koncentrací organických látek z odpadních vod. Využívá se tlakových reaktorů, kde jsou nečistoty oxidovány za vysokého tlaku kyslíku a zvýšené teploty, v případě katalytické mokré oxidace též za přítomnosti pevného katalyzátoru na bázi vzácných kovů, popř. rozpuštěných solí. V této práci byla zkoumána kinetika oxidace zejména kyseliny octové, akrylové, mravenčí a formaldehydu. Sledován byl především vliv katalyzátoru, kromě nekatalyzované reakce byly použity pevné katalyzátory na bázi Pt, Pd a Ru ve formě prášku či tablet, vyzkoušena byla i rozpuštěná sůl FeSO₄. Dále byl sledován vliv teploty (okolo 200°C) a parciálního tlaku kyslíku (15-50 bar). Pro reakci byl použit vsádkový míchaný autokláv za izotermních podmínek, analýza vzorků odebíraných v průběhu reakce byla prováděna na plynovém chromatografu s detektorem TCD. Z výsledků vyplynulo, že kyselina octová je velmi stabilní a odolává oxidaci za jakýchkoliv podmínek. Nejaktivnějším katalyzátorem pro oxidaci ostatních sledovaných sloučenin je Pd. Tyto výsledky budou dále použity pro návrh procesů na čištění průmyslových odpadních vod.

Cílem této práce bylo nalézt optimální reakční podmínky pro poslední krok třístupňové syntézy Timberolu a následnou izolaci konečného produktu. Timberol (1-(2,2,6-trimethylcyklohexyl)hexan-3-ol) je vonná látka s intenzivní dřevitou vůní. Prvním krokem přípravy je bazicky katalyzovaná aldolová kondenzace citralu s pentan-2-onem (katalyzátor 36% roztok hydroxidu sodného v molárním poměru citral : NaOH 1 : 0,6; lab. teplota, konverze 98 % a selektivita 94 %). Vzniklý pseudoethylionon je v přítomnost kyseliny fosforečné cyklizován na ethylionon. Vhodný objemový poměr kys. fosforečná : pseudoethylionon byl 1 : 1. Posledním krokem syntézy byla hydrogenace ethyliononu na Timberol. Pro hydrogenaci byly použity katalyzátory na bázi niklu. Nejlepší výtěžek (88,4 %) byl dosažen za použití katalyzátoru Acticat 1100 Nickel catalyst (5 MPa, 150 °C, isopropylalkohol). Reakční směs byla separována vakuovou rektifikací (15 teoretických pater, reflux 2 : 15, tlak 13,33 Pa) a byla získána frakce s čistotou 98,1 % a teplotou varu 132 °C.

Silice, které jsou charakteristické svou vůni, nacházejí bohaté uplatnění v parfumářském průmyslu a jsou cennou složkou parfumářských kompozic. Cílem výzkumu bylo odbarvení pomerančové, mandarinkové, citronové, Litsea Cubeba a Patchouli silice. Odbarvování bylo prováděno adsorpcí s použitím aktivního uhlí. Byl studován vliv množství aktivního uhlí, teploty, času, míchání a byla porovnána schopnost odbarvení u více druhů aktivního uhlí. Z naměřených dat bylo potvrzeno, že větší množství aktivního uhlí má větší schopnost silice odbarvit. U experimentů prováděných při vyšší teplotě se obvykle zkrátila doba adsorpce, avšak v některých případech působila negativně. Doba sorpce závisela na množství aktivního uhlí, teplotě a míchání. Větší množství aktivního uhlí, vyšší teplota a míchání obvykle sorpci urychlily. Všechna porovnávaná aktivní uhlí byla vyhodnocena jako srovnatelná.