Uniwersytet Śląski w Katowicach

Zespół naukowców pracujących pod kierunkiem prof. zw. dr. hab. inż. Stanisława Krompca, kierownika Zakładu Chemii Nieorganicznej, Metaloorganicznej i Katalizy, opracował cztery rozwiązania, które zostały objęte ochroną patentową. Przedmiotem wynalazków są metody otrzymywania pochodnych acetylenu (dwa wynalazki) oraz związków winylowych (także dwa wynalazki) – bloków budulcowych stosowanych w syntezie organicznej.

Naukowcy opracowali nowe, efektywniejsze od znanych sposoby otrzymywania dwóch różnych klas związków organicznych: diarylowych pochodnych acetylenu oraz związków 1-propenylowych (pochodnych związków winylowych). Wspomniane dwie klasy związków nie są zazwyczaj strukturami docelowymi, lecz blokami budulcowymi, czyli elementami składowymi stosowanymi w dalszych syntezach organicznych. Przypominają tym samym klocki, z których układać możemy większe całości o szerokim, praktycznym zastosowaniu. Jak wyjaśnia prof. Stanisław Krompiec, otrzymywanie takich elementów składowych jest jednym z priorytetów współczesnej syntezy organicznej. Otóż zarówno pochodne acetylenu, jak i związki 1-propenylowe (ogólnie winylowe) mogą być stosowane w syntezach organicznych jako bloki budulcowe np. w reakcjach cykloaddycji, co pozwala na syntezę złożonych produktów (szczególnie aromatycznych) o oczekiwanych właściwościach. Te oczekiwane właściwości to np. elektroluminescencja czyli zdolność przetwarzania energii elektrycznej w światło o określonej barwie. Ponadto obie klasy związków mogą pełnić rolę monomerów do syntezy polimerów o specjalnych właściwościach, np. przewodzących czy luminescencyjnych.

Zgodnie z opatentowanymi metodami związki 1-propenylowe, bis(1-propenylowe) lub allilowo-(1-propenylowe) otrzymywane są na drodze izomeryzacji wybranych układów allilowych i diallilowych katalizowanej przez mocne zasady oraz dodatkowo wspomaganej przez ultradźwięki. Szczególne znaczenia miało przeprowadzenie reakcji w polu ultradźwięków. Jak wyjaśnia prof. Stanisław Krompiec, istnieje specjalny dział chemii zwany sonochemią, który bada wpływ fal dźwiękowych o dużej energii na przebieg reakcji chemicznych. Ich zastosowanie w przypadku otrzymywania związków, o których mowa, okazało się niezwykle korzystne. Przede wszystkim naukowcy wyeliminowali konieczność stosowania mieszania mechanicznego, które zawsze jest pewną komplikacją technologiczną. Odpowiednią wymianę masy i ciepła zapewniają bowiem ultradźwięki. Ponadto efektem ich zastosowania było obniżenie temperatury prowadzenia reakcji oraz skrócenie czasu jej przebiegu. Możliwe stało się także użycie mniejszej ilości układu katalitycznego, a w niektórych przypadkach całkowite jego wyeliminowanie.

Z kolei pochodne acetylenu otrzymywane były z łatwo dostępnego i taniego, gazowego acetylenu, w obecności specjalnego układu katalitycznego zawierającego związki miedzi i palladu. Innowacyjność rozwiązania polega na tym, iż generowanie aktywnego systemu katalitycznego (z prostych prekursorów) ma miejsce w trakcie reakcji, w reaktorze (czyli in situ). Dodatkowo możliwe jest zastosowanie kaskady szeregowo połączonych reaktorów, co pozwala na maksymalne wykorzystanie reagenta gazowego, tj. acetylenu i tym samym zwiększenie wydajności procesu.

Autorami sposobów otrzymywania:

• związków 1-propenylowych, bis(1-propenyliowych) oraz allilowo-(1-propenylowych) są: prof. zw. dr hab. inż. Stanisław Krompiec, mgr Beata Marcol, dr Mateusz Penkala, mgr Dariusz Błach, dr Michał Filapek oraz mgr Izabela Nosek (dwa patenty);
• 1,2-bis(fluorenowych) pochodnych acetylenu są: prof. zw. dr hab. inż. Stanisław Krompiec, mgr Agata Szłapa-Kula, mgr Sławomir Kula, mgr Marek Matussek, dr Michał Filapek, mgr inż. Dawid Zych, mgr Beata Marcol, a także dr inż. Katarzyna Leszczyńska-Sejda oraz dr inż. Grzegorz Benke z Instytutu Metali Nieżelaznych;
• 1,2-bis(N-alkilokarbazol-3-ylo)acetylenów są: prof. zw. dr hab. inż. Stanisław Krompiec, mgr Agata Szłapa-Kula, mgr Sławomir Kula, dr Michał Filapek, mgr inż. Dawid Zych, mgr Beata Marcol, a także dr inż. Katarzyna Leszczyńska-Sejda oraz dr inż. Grzegorz Benke z Instytutu Metali Nieżelaznych.