Home |  English version |  Mappa |  Commenti |  Sondaggio |  Staff |  Contattaci Cerca nel sito  
Previsione Attività
Commessa
Sostenibilità in processi selettivi: catalizzatori, metodologie e approcci innovativi


  anni:  2006   2007   2008   2009   2010   2011   2012   2013   2014   2015 

Previsione attività anno 2015

Attività da svolgere:
Preparazione di catalizzatori nanostrutturati mono- e bi-metallici di metalli di transizione, da impiegare in reazioni di idrogenazione selettiva di composti insaturi, ossidazione selettiva di composti organici, per ottenere prodotti di interesse in chimica fine. Sintesi di catalizzatori eterogenei nanostrutturati bifunzional: nanoparticella metallica/ acido solido. Loro impiego nella conversione catalitica di biomasse in one-pot. Costruzione di reattori basati su membrane catalitiche per l' idrogenazione di olefine, alchini, chetoni ed eteroaromatici in alta attività, selettività, reciclabilità e basso rilascio di metalli pesanti. Produzione e caratterizzazione di resine a scambio ionico innovative, in forma di granuli o schiume, per l' eterogenizzazione di catalizzatori selettivi. Sviluppo di reattori a flusso continuo funzionanti con i catalizzatori eterogenei ottenuti, per uso in reazioni selettive sotto pressione di gas. Si studieranno nuove funzionalizzazioni della fosfina PTA con gruppi organici quali piridine, triazoli, tiofeni etc. per applicazioni in catalisi e metallo-medicina. Si intensificheranno gli studi in corso per l'ottenimento di materiali inorganici derivanti da fosforo elementare e la attivazione di fosforo bianco da complessi di metalli di transizione. Completamento della sintesi dell'acido {[3,3'-bis(2,4,6-triisopropilfenil)-6-(10-carbossidecil)]-1,1'-binaftalenil}-2,2'-fosforico racemico. La sequenza sintetica verrà utilizzata per preparare il composto enantiopuro. Verranno quindi effettuati esperimenti di ancoraggio del nuovo catalizzatore chirale alle particelle magnetiche di ossidi di ferro. Verrà continuato lo studio di reazioni di sostituzione allilica inter- e intramolecolari, catalizzate da complessi di Pd e leganti supramolecolari chirali. Come substrati verranno utilizzati carbonati allilici prochirali variamente funzionalizzati. Lo studio prevede uno screening preliminare del sistema catalitico ottimale da utilizzare nella sintesi enantioselettiva di precursori eterociclici di composti naturali. Uso di complessi di Re e Ti con leganti polidentati. Studio delle proprietà catalitiche di catalizzatori a base di complessi di rame supportati su silici per reazioni enantioselettive in sistemi in flusso a CO2 supercritica, sviluppo di catalizzatori a base di complessi di argento supportati su silici per reazioni enantioselettive; estensione a reazioni per la formazione di legami C-C, C-N e C-O enantioselettive per la sintesi di "fine chemicals". Preparazione di ossidi di TiO2 a nuclearità controllata per lo studio modellistico in reazioni di ossidazione selettiva. Studio e preparazione di sistemi contenenti Nb(V)-saponite per l'abbattimento ossidativo di composti organofosfonici, simulanti di aggressivi chimici bellici nervini. Sintesi e caratterizzazione di nuovi sali quaternari chirali nei quali la chiralità è legata all'uso di dicationi chirali a base bis-benzimidazolica e bis-piridinica atropoisomerica. È programmato il loro utilizzo come mezzi di reazione, eventualmente in miscela con altri solventi, in sintesi organica, anche stereoselettiva, e, in particolare, in processi di ossido-riduzione elettrochimici. Design e la sintesi di nuovi leganti pincer dalle proprieta´ steriche ed elettroniche facilmente modulabili; la sintesi dei corrispondenti complessi di metalli di transizione nobili e non-nobili; l´applicazione di questi ultimi quali catalizzatori nella idrogenazione omogenea di ammidi alle corrispondenti ammine. Saranno valutate le proprietà catalitiche e di reattività organometallica di nuovi complessi post-metallocenici a base di metalli della serie delle terre rare e del IV gruppo (Ti, Zr, Hf). Oltre ciò saranno studiati complessi organometallici a base di metalli della serie "late" per la preparazione di sistemi attivi nella catalisi di deossigenazione catalitica del glicerolo e deidrogenazione degli alcani. I risultati ottenuti nell'ambito della funzionalizzazione organica delle nano strutture carboniose saranno valutati con il fine di ottenere materiali macromolecolare "flessibili" ed altamente manipolabili con applicazioni dal campo dei compositi tecnologicamente avanzati a quello della catalisi eterogenea in processi di ORR, deidrogenazione degli alcani, purificazione ossidativa di inquinanti organici in acque di scarico nonché in processi di deidrosolforazione ossidativa di gas naturali. Sarà inoltre studiata una recente tecnologia sviluppata nel gruppo per la preparazione di catalizzatori metal-free a base di nano strutture carboniose etero-dopate e sviluppate su supporti macroscopici. Nuovi Metal-Organic Frameworks a base tiazolica saranno preparati e caratterizzati; i materiali più promettenti saranno testati in catalisi ORR e di trasformazione della CO2. Anche materiali compositi MOF/grafene e MOF/CNTs per applicazioni negli stessi campi pratici saranno oggetto di studio per il prossimo anno.
Punti critici e azioni da svolgere:
Sviluppo di catalizzatori eterogenei bifunzionali dotati di alta efficienza, selettività e durabilità. Ottenimento di metodi sintetici e versatili per la funzionalizzazione di leganti idrosolubili; sintesi di nanoparticelle metalliche ad alta stabilita', attivita' e resistenza termica. Ottenimento di metodi sintetici e versatili per la funzionalizzazione di leganti idrosolubili. Ottimizzazione del metodo di preparazione di materiali inorganici derivati da fosforo elementare per successive applicazioni. Il punto critico riguardante la sintesi dell'acido binaftilfosforico funzionalizzato è prevedibilmente legato alla trasformazione finale del diidrossinaftalene nell'acido fosforico corrispondente. Complicata è risultata anche l'introduzione di un gruppo alchilico a lunga catena a un binaftalene stericamente congestionato. Infatti, almeno per il momento, non è stato possibile introdurre una seconda identica funzione sull'altro anello naftalenico. L'uso, come leganti, di molecole organiche bifunzionali capaci di coordinare sia il metallo che il substrato, implica che la distanza e l'orientazione reciproca dei due gruppi siano cruciali per l'ottenimento di regio e stereo selettività elevate. Pertanto, la scelta del sistema catalitico più efficace da utilizzare nella reazione esaminata, risulterà da una valutazione preventiva dell'attività catalitica di librerie di leganti in cui i due gruppi funzionali sono tra loro diversamente spaziati (screening di tipo combinatoriale). Per quanto riguarda i sistemi bieteroaromatici atropoisomerici quaternarizzati, i problemi sono molteplici. È stato verificato che l'introduzione del secondo gruppo alchilico sul sistema reso elettronpovero dalla prima alchilazione, procede con molta difficoltà e conduce, in alcuni casi, rottura del legame interanulare. La purificazione dei quaternari, semplici e doppi, è molto laboriosa. Non tutti i sistemi sono configurazionalmente stabili. Non sono stati ancora individuati processi di risoluzione dei racemi in antipodi sufficientemente efficienti. In alcuni casi il recupero quantitativo dall'ambiente di reazione dei prodotti, utilizzando i catalizzatori a base di complessi di rame eterogeneizzati su silici è difficile a causa di fenomeni di assorbimento sulle silici, è necessario una selezione attenta dei materiali di supporto riguardo alle loro proprietà superficiali. Uno dei principali punti critici riguarda la limitata disponibilità di fondi per svolgere adeguatamente la ricerca scientifica.
Risultati attesi nell'anno:
Preparazione di catalizzatori nanostrutturati di palladio, platino, oro, rodio depositati su supporti organici ed inorganici che mostrano una elevata attività e selettività in reazioni di idrogenazione. Messa a punto di catalizzatori eterogenei bifunzionali efficienti per la conversione diretta di biomasse vegetali a composti di chimica fine. Nuovi leganti idrosolubili. Ottenimento di nuove tipologie di coordinazione del P4 da parte di complessi metallici e loro impiego. Acquisizione di una sintesi completa ed efficiente dell'acido {[3,3'-bis(2,4,6-triisopropilfenil)-6-(10-carbossidecil)]-1,1'-binaftalenil}-2,2'-fosforico prima racemico, poi enantiopuro da ancorare alle nanoparticelle magnetiche di ossidi di ferro e caratterizzazione del nuovo sistema catalitico. -Sintesi enantioselettiva di scaffold eterociclici di composti naturali, catalizzata da Pd e leganti chirali. Impiego di nuovi catalizzatori eterogenei (ossidi di rame, ossidi di ferro, nanoparticelle di Pd, complessi di renio, titanio e chirali di rodio) per la funzionalizzazione selettiva di molecole organiche mediante reazioni di Ullmann, Sonogashira, di apertura di epossidi, di metatesi di olefine, di idrogenazione asimmetrica di areni e composti eterociclici. Estensione dell'utilizzo di catalizzatori a base di complessi di rame supportati su silici mesoporose a reazione catalitiche in flusso; eterogeneizzazione di complessi di argento su silici e loro impiego in reazioni enantioselettive; utilizzo dei sistemi a base di Cu e/o Ag in altre reazioni enantioselettive per la formazione di legami C-C, C-N e C-O. Studio delle proprietà catalitiche di catalizzatori ibridi supportati su silici mesoporose sotto forma di polveri e di catalizzatori a base di complessi di rame supportati. Messa a punto di ulteriori sistemi catalitici bifunzionali per reazioni, in fase liquida, multistadio senza isolamento di intermedi (one-pot multi-step reaction). Realizzazione della sintesi di sistemi atropoisomerici a base 1,1'-bibenzimidazolica e 3,3'-bipiridinica accessibili sinteticamente su ampia scala come racemi, che siano configurazionalmente stabili, e risolvibili in antipodi per mezzo di tecniche semplici, i cui sali risultino, possibilmente, liquidi o bassofondenti a temperatura ambiente, e che siano, quindi, utilizzabili come liquidi ionici in reazioni redox stereoselettive. Realizzazione di un sistema prototipale portatile per la decontaminazione di superfici basata sull'ossidazione selettiva di composti altamente tossici e pericolosi. Sintesi di una piccola libreria di catalizzatori omogenei supportati da leganti pincer, facilmente preparabili a partire da intermedi e precursori metallici disponibili commercialmente, che risultino attivi e selettivi nella idrogenazione di ammidi ad ammine. Valutazione delle proprietà catalitiche di una serie di complessi di metalli della serie delle terre rare, del IV gruppo e della serie "late" supportati da leganti a base pincer ammino-piridinica, e/o ammino-fosfinica in processi di oligomerizzazione / polimerizzazione / idroamminazione di olefine oltreché di deossigenazione di polialcoli e deidrohenazione di alcani a media-corta catena. Studio e caratterizzazione di nuovi materiali macromolecolari nanostrutturati ottenuti a partire da nanotubi di carbonio, nanohorns, fullereni, grafene e grafene-ossido modificati mediante processi innovativi ed efficienti di funzionalizzazione organica. Applicazione dei nuovi materiali nanostrutturati funzionalizzati (etero-doping con N, B, P etc.) quali carriers macromolecolari per catalizzatori nanostrutturati e/o catalizzatori metal-free in processi catalitici di interesse industriale. Studio delle proprietà strutturali e delle reattività di materiali nanostrutturati a base di carbonio ad alta pressione in presenza altre specie chimiche.
Iniziative per l'acquisizione di ulteriori entrate:
Preparazione progetti di finanziamento nazionali (PRIN, MISE) ed internazionali (Comunità Europea Programma Horizon 2020). Interazione con industrie chimiche e farmaceutiche nazionali e non per la produzione di "fine chemicals" con i catalizzatori preparati e sfruttamento dei risultati conseguiti.
 
Torna indietro Richiedi modifiche Invia per email Stampa
Home Il CNR  |  I servizi News |   Eventi | Istituti |  Focus