Materiali ibridi multifunzionali per lo sviluppo di processi catalitici ecosostenibili

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

L'attività di ricerca che l'Unità di Palermo svolgerà nell'ambito del presente progetto può essere considerata come il naturale prosieguo di quelle che sono le ricerche svolte negli ultimi anni nel settore dei liquidi ionici. In particolare, sarà studiato l'effetto che i liquidi ionici esercitano sul decorso di reazioni organiche. L'obiettivo dell'Unità è quello di individuare la relazione esistente tra l'attività catalitica di un liquido ionico e il suo grado di organizzazione strutturale. L'Unità si propone di estendere l'indagine a liquidi ionici aventi catene fluorurate, che possono indurre variazioni significative sui processi di aggregazione e, consequentemente, sugli effetti esercitati da questi sistemi solvente. Verranno, inoltre considerati liquidi ionici dicationici o geminali. Infatti, la presenza di un secondo sito carico e di un catione avente una struttura più rigida può indurre variazioni significative sulle proprietà del sistema solvente. Tra i sali organici che saranno preparati, quelli che risulteranno liquidi a temperatura ambiente saranno utilizzati prevalentemente come solventi. Indagini preliminari hanno evidenziato che, alcuni dei sali che saranno utilizzati dall'Unità, sono solidi a elevato punto di fusione e sono capaci di indurre il processo di gelificazione tanto in solventi organici, quanto in acqua. L'Unità si propone di inserire residui di L-prolina e gruppi funzionali basici, come l'imidazolo e la pirrolidina, sul core aromatico del catione. I gel ottenuti saranno utilizzati per studiare reazioni base- e organocatalizzate.

Layman's description

Gli ultimi anni sono stati caratterizzati dal crescente interesse che la comunità scientifica ha mostrato verso le tematiche ambientali. In particolare, nell'ambitodella ricerca chimica, nel tentativo di rispettare pienamente i principi sanciti dalla Green Chemistry, sono stati effettuati sforzi notevoli volti a minimizzare lequantità di materiali di scarto che normalmente caratterizzano un dato processo. Questo spiega il motivo che ha indotto i chimici a ricercare mezzi e metodologie direazione alternativi, che potessero permettere di perseguire gli obiettivi prospettati dai dodici principi della Green Chemistry.E' in questo contesto che si inserisce l'interesse mostrato nell'ultimo decennio dalla comunità scientifica nei riguardi dei liquidi ionici. Essi vengono spessoannoverati per la bassa infiammabilità e la bassa tensione di vapore come solventi a basso impatto ambientale e quindi valide alternative ai solventi organici convenzionali in campo industriale. Tuttavia, nonostante le numerose pubblicazioni volte a dimostrare i vantaggi derivanti dal loro utilizzo, non si ha al momento una visione completa dell'insieme dei fattori operanti in questi sistemi, che ne determinano le peculiari caratteristiche.In alcuni casi gli effetti esercitati dai liquidi ionici vengono razionalizzati sulla base dei parametri solvente classici. In altri si riconoscono ai liquidi ionicicaratteristiche tipiche dei sistemi supramolecolari con le differenze che ciò comporta in termini di effetto solvente.Recentemente, i liquidi ionici o, più in generale i sali di imidazolio sono stati utilizzati anche allo scopo di ottenere organo- e idrogel. Infatti, questi sali a bassopeso molecolare presentano nella loro struttura tutti quegli elementi, che favoriscono l'istaurarsi di interazioni deboli (legami a idrogeno, interazioni di van derWaals, interazioni - , ecc.), ma di natura cooperativa che inducono il processo di auto-assemblaggio.I vantaggi derivanti dall'uso dei liquidi ionici nella preparazione dei gel derivano fondamentalmente dalla possibilità di modulare finemente le proprietà dei materialiottenuti, semplicemente variando le caratteristiche della coppia catione-anione considerata. Questo, naturalmente, si traduce in un elevato numero di applicazioni neicampi più disparati. Anche questi sistemi, come i liquidi ionici da cui derivano, possono essere inclusi nella gamma di strumenti a disposizione di coloro cheoperano nell'ambito della Green Chemistry. Ad esempio, se utilizzati nell'ambito della catalisi, grazie alla reversibilità del processo di auto-assemblaggio, possonoessere usati come mezzi di reazione alternativi, fornendo microambienti totalmente differenti da quelli forniti dal semplice solvente, e recuperati alla fine del processo.Negli ultimi anni, l'Unità di Ricerca di Palermo ha sviluppato studi in questo ambito. In particolare, allo scopo di verificare se e in che modo le caratteristichestrutturali dei liquidi ionici influiscono sul decorso delle reazioni in essi condotte, questi sistemi solvente sono stati utilizzati per lo studio di reazioni organiche dalmeccanismo noto. Inoltre, poiché alcune delle reazioni studiate risentono di catalisi acida o basica, sono state identificate alcune reazioni sonda che hannoconsentito di costruire scale di acidità o di basicità in questi mezzi. I risultati ottenuti hanno permesso di appurare che tanto la reattività quanto le proprietà termodinamiche dei soluti organici in liquidi ionici sono, in molti casi, determinate dall'organizzazione strutturale del liquido ionico. Da questo deriva la peculiaritàdei
StatoFinito
Data di inizio/fine effettiva1/1/102/8/17