Ομογενείς και ετερογενοποιημένοι βιομιμητικοί καταλύτες σε αντιδράσεις οξείδωσης

Abstract

We firstly present, a broad review based on intrenational literature for non-heme metalloproteins as manganese-catalase and superoxide dismutase. As far as non-heme metalloproteiens is concerned, we focus on the active center of these enzynes and their catalytic mechanisms. We continue with a review on Mn-homogeneous-catalysts. Further on we present a broad review on hybrid organic-inorganic catalysts. We refer details on the main features that the supported catalysts should have, the procedures to heterogenise the homogeneous catalysts, and the approaches to form covalent attachement on the silica surface. We complete the introduction reviewing the heterogenised-Mn-catalysts. Furthermore we demonstrate, analyse and discuss the experimental data. Firstly, three macromolecular Schiff bases were synthesized, L1, L2 and L3. The next step was the synthesis of the corresponding homogenous systems with Mn(II) using MnCl2 and Mn(CH3COO)2 as metal sources. Moreover, these ligands were immobilized on silica surface, using the grafting method. The corresponding supported-Mn(II)-complexes have been synthesized also. All these products were characterized with various spectroscopic techniques. At the beginning the optimal catalytic conditions have been investigated and the homogenous and heterogenous-Mn(II)-systems have been evaluated for the catalytic epoxidation of alkenes using H2O2 as oxidant. By comparison, the catalytic effectiveness of both homogeneous and heterogenized systems was found to be excellent in the presence of ammonium acetate. The stability of manganese-catalytic-systems was studied and, moreover, it was proposed a possible catalytic mechanism of the present systems. Concluding we present the general conclusions of this study and the bibliographic references used.

Αρχικά επιχειρείται μια ευρεία ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας για μη- αιμικά συστήματα μαγγανίου όπως η Mn-καταλάση και η υπεροξειδική δισμουτάση. Συγκεκριμένα γίνεται εκτενή αναφορά στις δομές των ενεργών κέντρων των ενζύμων και τους προτεινόμενους μηχανισμούς της ενζυμικής κατάλυσης. Η ανασκόπηση συνεχίζεται με εκτενή αναφορά σε ομογενή καταλυτικά συστήματα Mn. Ακολουθεί μια ευρεία ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας για ετερογενοποιημένα συστήματα. Συγκεκριμένα αναφέρονται τα γενικά χαρακτηριστικά που πρέπει να διαθέτουν τα υλικά υποστήριξης, οι τρόποι ετερογενοποίησης των ομογενών καταλυτών καθώς και οι διάφορες πορείες ακινητοποίησης μέσω ομοιοπολικής σύνδεσης ενός οργανικού μορίου στην επιφάνεια της silica. Τέλος γίνεται αναφορά σε ετερογενοποιημένα καταλυτικά συστήματα Mn. Εν συνεχεία παραθέτονται και αναλύονται τα πειραματικά δεδομένα. Συντέθηκαν τρεις νέες μακρομοριακές βάσεις του Schiff, οι υποκαταστάτες L1, L2 και L3. Έπειτα παρασκευάστηκαν τα ομογενή καταλυτικά συστήματα Mn(II) χρησιμοποιώντας MnCl2 και Mn(CH3COO)2 ως πηγή μεταλλοϊόντων. Επίσης οι παραπάνω υποκαταστάτες ακινητοποιήθηκαν σε επιφάνεια silca μέσω σχηματισμού ομοιοπολικού δεσμού παρέχοντας έτσι τους αντίστοιχους ακινητοποιημένους υποκαταστάτες Στην συνέχεια παρασκευάστηκαν τα σύμπλοκα των ακινητοποιημένων υποκαταστατών με Mn(II). Όλα τα παραπάνω χαρακτηρίστηκαν με διάφορες φασματοσκοπικές τεχνικές. Αρχικά ερευνήθηκαν οι βέλτιστες συνθήκες για τις καταλυτικές αντιδράσεις και στην συνέχεια τα ακινητοποιημένα και μη συστήματα μαγγανίου χρησιμοποιήθηκαν ως ετερογενοποιημένοι και ομογενείς καταλύτες αντίστοιχα στην εποξείδωση αλκενίων χρησιμοποιώντας Η2Ο2 ως οξειδωτικό. Αξιολογώντας την καταλυτική ικανότητα οξείδωσης ομογενών και ετερογενοποιημένων καταλυτών διαπιστώθηκε ότι παρουσιάζουν υψηλή καταλυτική δραστικότητα παρουσία οξικού αμμωνίου. Επίσης μελετήθηκε η σταθερότητα των παραπάνω καταλυτικών συστημάτων μαγγανίου και ακολούθως προτάθηκε πιθανός μηχανισμός της καταλυτικής δράσης των παρόντων συστημάτων. Τέλος, παραθέτονται τα κυριότερα συμπεράσματα που προκύπτουν από την μελέτη αυτή καθώς και οι βιβλιογραφικές παραπομπές που χρησιμοποιήθηκαν.