Tato práce je zaměřena na heterogenně katalyzovanou epoxidaci indenu pomocí imobilizovaného methyltrioxorhenia (MTO). Pro imobilizaci MTO byly vybrány nosiče, které se lišily chemickým složením (silikáty a alumosilikáty), plochou povrchu, objemem pórů, velikostí částic a dalšími vlastnostmi (Siral® 10, 20, 30, 30HP a 40, MCM-41, silika a silikagel). S těmito nosiči byla provedena a optimalizována imobilizace MTO. Dále byla sledována aktivita připravených heterogenních katalyzátorů při samotné epoxidaci indenu. Během epoxidace indenu byla testována dvě oxidační činidla (35 % vodný roztok peroxidu vodíku a jeho 15 % bezvodá forma, což je adukt močoviny a peroxidu vodíku). Dosažené výsledky byly porovnány s výsledky práce, která byla dříve realizována na Ústavu organické technologie a studovala epoxidační… reakci indenu katalyzovanou homogenním MTO. Bylo také sledováno vymývání MTO z nosiče v dichlormethanu a během epoxidační reakce. Připravené heterogenní katalyzátory byly charakterizovány metodami XRF, XRD, AAS, SEM, fyzikální adsorpcí plynů, UV-Vis a IČ (FT-IR). Imobilizace MTO byla na všechny nosiče úspěšná. Metodami XRD a fyzikální adsorpcí plynů bylo prokázáno, že imobilizované MTO se neváže v pórech testovaných nosičů ale pouze na jejich povrchu. Z testovaných rozpouštědel pro imobilizaci MTO byl vybrán dichlormethan. MTO se nejlépe vázalo na nosiče Siral 10, 20 a 40 a MCM-41 (navázalo se přes 73 % MTO). Bylo zjištěno, že 35 % vodný peroxid vodíku není vhodným oxidačním činidlem pro heterogenně katalyzovanou epoxidaci indenu, protože způsobuje vymývání MTO z nosiče. Bezvodá forma peroxidu vodíku vymývání MTO z nosiče nezpůsobuje, proto byla zvolena jako vhodné oxidační činidlo pro heterogenně katalyzovanou epoxidaci indenu. Nejlepších výsledků při epoxidaci indenu, s 15 % bezvodou formou peroxidu vodíku, bylo dosaženo s použitím siliky a MCM-41 jako nosičů. S nosičem silika bylo dosaženo 98,6 % konverze indenu se 100 % selektivitou na žádaný produkt, což jsou lepší výsledky než při homogenně katalyzované epoxidaci indenu.
ANNOTATION
This thesis is focused on heterogeneously catalyzed indene epoxidation over immobilized methyltrioxorhenium (MTO). The supports which varied chemical composition (silicates and alumosilicates), surface area, pore volume, particle size, and other properties (Siral® 10, 20, 30, 30HP a 40, MCM-41, silica and silica gel) have been chosen for the immobilization of MTO. The immobilization of MTO have been implemented and optimized with these supports. Furthermore, the activity of these heterogeneous catalysts has been studied in the indene epoxidation. Two oxidizing agents (35 % aqueous solution of hydrogen peroxide and 15 % of the anhydrous form, which is an adduct of urea and hydrogen peroxide) have been tested for the indene epoxidation. The achieved results have been compared with the results which had b…een obtained during previously realized research at the Department of Organic Technology focused on the indene epoxidation catalyzed by homogeneous MTO. The leaching of MTO from the supports has been also studied in dichloromethane and during the epoxidation reaction. Prepared heterogeneous catalysts were characterized by XRF, XRD, AAS, SEM, physical adsorption of N2, UV-Vis and IR (FT-IR). The immobilization of MTO onto all supports was successful. XRD and physical adsorption of N2 have shown, that the immobilized MTO does not bind in the pores of the tested supports but only on their surface. Dichloromethane have been selected as a suitable solvent used during the immobilization. MTO is preferably bound to the supports Siral 10, 20 and 40 and MCM-41 (followed up over 73 % of MTO). The 35 % aqueous hydrogen peroxide is not a suitable oxidizing agent for the heterogeneously catalyzed indene epoxidation, because it causes the leaching MTO from the supports. The anhydrous form of hydrogen peroxide does not cause leaching MTO from the supports, therefore it has been chosen as a suitable oxidizing agent for the heterogeneously catalyzed indene epoxidation. The best results in the indene epoxidation, with 15 % anhydrous form of hydrogen peroxide, have been achieved using silica and MCM-41 as a supports. 98,6 % conversion of indene with 100 % selectivity to the desired product was achieved with the silica as a support, which is better result than achieved by the homogeneously catalyzed indene epoxidation.
The printed version of the thesis is available at the department where the thesis was produced. Defence protocol and reviews are available at UCT Prague archive.
