KÉMIAI KUTATÓKÖZPONT

A MAGYAR TUDOMÁNYOS AKADÉMIA KUTATOINTEZETEI

KÉMIAI

KUTATÓKÖZPONT

ANYAG- ÉS KÖRNYEZETKÉMIA IZOTÓP- ÉS FELÜLETKÉMIA

KÉMIA

Ma g y a r t u d o m á n y o s Ak a d é m i a

KÉMIAI K U TA TÓ K Ö ZPO N T

Ig a z g a t ó s á g

Főigazgató: Pálinkás G ábor 1025 B udapest, Pusztaszeri ú t 59/67.

Igazgatótanács. Elnök: Pálinkás G ábor

Tagok: Bérces T ibor, G yarm ati István, H ajós György, Kálm án Alajos, M árta Ferenc, W ojnárovits László, Szépvölgyi János, T étényi Pál

Kutatóközponti titkárságvezető: V inkler Péter

T A G IN T É Z E T E K :

Kémiai Intézet Igazgató: Pálinkás G ábor Izotóp- és Felületkém iai Intézet

Igazgató: W ojnárovits László

Anyag- és Környezetkém iai K utatólaboratórium Igazgató: Szépvölgyi János

M ^{a g y a r} T u d o m á n y o s Ak a d é m i a

KÉMIAI KUTATÓKÖZPONT

Kémiai Intézet (Vinkler Péter)

Anyag- és Környezetkémiai Kutatólaboratórium

(Szépvölgyi János)

Izotóp- és Felületkémiai Intézet (Tétényi Pál)

MAGYAR t u d o m á n y o s AKADÉM IA B U D A P E S T • 2000

Szerkesztőbizottság

B eck M ihály, B odnár György, Glatz Ferenc (elnök), Kónya Sándor (lektor), Láng István, Pritz Pál, Szász Z oltán, T eplán István, Tolnai M árton,

B urucs Kornélia (titkár)

Szerkesztő GLATZ F E R E N C

A szerkesztő m unkatársa Teplán István

Olvasószerkesztő P ótóJános

IS B N 963 508 235 5 ö ISB N 963 508 250 9

Kiadja

a Magyar T udom ányos Akadémia F elelős kiadó: Burucs Kornélia

Kiadói szerkesztő: Kovács Éva

N yom d ai munkálatok: Akaprint N yom daipari Kft.

Felelős vezető: Freier László

K észült 5,99 (A/5) ív terjedelem ben, 1500 példányban

Tartalom

Vinkler Péter: Kémiai In tézet 7

Szépvölgyi János: Anyag- és K örnyezetkém iai K utatólaboratórium 41

Tétényi Pál: Izotóp- és F elületkém iai Intézet 51

, - v

.fíío k l^ T

....

■ ... ®r ' .

í-Sé^íÍ 'M

A k u tató k ö zp o n to t a Magyar T u d o m án y o s Akadémia azzal a szándékkal hozta létre 1998. ja n u á r 1-jei hatállyal a K özponti Kémiai K utatóintézetből, az Izotóp- kutató Intézetből és a Szervetlen Kémiai K utatólaboratórium ból, hogy az együttm űködés lehetőségeinek kiaknázásával, valam int a közös infrastruktúra és a m űszerállom ány racionális felhasználásával eredm ényesebben és gazdaságo­

sabban folytathassa tudom ányos tevékenységét.

A Kémiai Kutatóközpont alaptevékenységi feladatai a következők:

- N e m z etk ö zi színvonalú tudom ányos kutatások folytatása a kém ia és a vele ro k o n szaktudom ányok olyan kiem elkedően fontos területein - különös te­

k intettel a kémiai szerkezetnek a reakciókészséggel, az anyagok tulajdonságai­

val, valam int a biológiai hatással fennálló összefüggéseire - , am elyeken a kuta­

tási feladatok m egoldása jelen tő s szellem i kapacitást képviselő, speciális szak­

tudással rendelkező kutatók összehangolt m unkáját kívánja meg, és többolda­

lú m egközelítést, valam int m egfelelő m űszerezettséget igényel.

- K utatások végzése nem zetközi és hazai tudom ányos együttm űködések kereté­

ben.

- Stratégiai kutatások végzése a hazai gazdaság, valam int az egészségvédelem javítása és a környezetvédelem fejlesztése érdekében.

- Részvétel a hazai és a külföldi - különös tekintettel a vegyipari és gyógyszer- ipari - vállalatok kutatási-fejlesztési feladatainak megoldásában.

- Az elért tudom ányos eredm ények publikálása, hasznosításuk kezdem ényezése és elősegítése.

- K özrem űködés a hazai term észettudom ányos, elsősorban a kémiai kultúra terjesztésében és fejlesztésében, továbbá kiem elten a hazai felsőoktatásban és a tu dom ányos továbbképzésben. Az egyetem ekkel közös laboratórium ok és ki­

h elyezett tanszékek m űködtetése.

- O rszágos feladatkörű szakkönyvtár fenntartása.

- Kémiai szám ítástechnikai bázis üzem eltetése.

A z alaptevékenységhez kapcsolódó további feladatok:

- A lkalm azott kutatás és kísérleti fejlesztés végzése az alapkutatási eredm ények gyakorlati bevezetése érdekében, továbbá fejlett m etodikát és tudom ányos h átteret igénylő különleges anyagok előállítása. Speciális szaktudom ányos m érési szolgáltatások biztosítása.

- Izotópokkal kapcsolatos szakmai szolgáltatótevékenység végzése hatósági jo g ­ kö r alapján.

A Kémiai Kutatóközpont munkája jelenleg a következő' területeket öleli fel:

- szerves és bioorganikus kém iai kutatások, - felületkém iai és heterogénkatalízis-kutatások,

- kém iai folyam atok kinetikájának és m echanizm usának kutatása, - elektrokém iai és korróziós kutatások,

- polim erkém iai és polim erfizikai kutatások, - környezeti és analitikai kém iai kutatások, - anyag- és m olekulaszerkezeti kutatások, - nukleáris kémiai kutatások.

A kutatóközpont tö rtén e té t a jogelőd intézm ények krónikája nyom án ism er­

tetjük.

Kémiai Intézet

Irta

Vinkler Péter

M TA

Ig azg ató : P álin k ás G á b o r 1025 B u d a p e s t P u sz ta sz e ri ú t S9I61.

T e le fo n : 3 2 5 -9 0 4 0 , 3 2 5 -7 9 0 0 Fax: 3 2 5 -5 9 9 0 , 3 2 5 -7 7 5 0 P o s ta i cím : 1525 B u d a p e s t Pf. 17

E -m a il: p a lg @ c h e m re s .h u H o n la p : h ttp ://w w w .c h e m re s .h u

T u d o m á n y o s V e z e tő i T e s tü le t. V e z e tő je : P álin k ás G á b o r K u ta tó k szám a: 162

az a k a d é m ik u s o k szá m a : 8

a tu d o m á n y d o k to ra in a k és az M T A d o k to ra in a k szám a: 33 a k a n d id á tu s o k szá m a : 3 4

a P h D -fo k o z a tta l re n d e lk e z ő k szám a: 27 a 35 év alatti k u ta tó k szám a: 92 (P h D -ö s z tö n d íja s o k k a l)

Pe r io d ik á k: In té z e ti K ró n ik a Tu d o m á n y o s r é s z l e g e k:

B io o rg a n ik u s K é m ia i O sz tá ly , S z in te tik u s S zerves K é m iai O sz tá ly , T e r m é s z e te s S zerv es V e g y ü le te k S z in té z ise O sztá ly ,

M o le k u lá rfa rm a k o ló g ia i O sztá ly , N e u r o k é m ia i O sztá ly , F a rm a k o b io k é m ia i O sz tá ly , B io k o m p le x K u tatási O sz tá ly , K atalízis O sz tá ly , P o lim e rk é m ia i és A n y a g tu d o m á n y i O s z tá ly , F e lü le ti R e a k c ió k és F é m k a ta líz is O sz tá ly , R e a k c ió k in e tik a i O s z tá ly ,

P o lim e rfiz ik a i -k é m ia i O sz tá ly , F e lü le tk é m ia i és K o rró z ió s O s z tá ly , K é m iai-fizik ai O sz tá ly , K ö rn y e z e tk é m ia i és A nalitikai O sz tá ly ,

B io o x id á c ió s C s o p o rt, F o to o x id á c ió s C so p o rt,

R ö n tg e n d iffra k c ió s O s z tá ly , M o le k u la s z e rk e z e ti O sztá ly , M ik r o p ó r u s o s és M e z o p ó ru s o s A n y a g o k O sztá ly a , E S R -S p e k tro sz k ó p ia i C s o p o r t,

K é m iai In fo rm a tik a i és S z á m ítá ste c h n ik a i C s o p o rt

Megalapításának célja és körülményei

A Kém iai Intézet - m in t írtu k - csupán két esztendeje, 1998. jan u ár 1-jétől lé­

tezik, elődintézm énye azonban több évtizedes m últra tek in th et vissza.

A vegyipar - beleértve a gyógyszeripart - M agyarországon az 1940-es évektől kezdődően m in d a m ai napig az egyik legdinam ikusabban fejlődő iparág. A kém iai alap-, valam int alkalm azott kutatások iránti fokozott igény tette szüksé­

gessé az 1950-es években olyan kutatóintézetek alapítását, am elyeknek fő felada­

ta n em az oktatás, hanem a távlati tudom ányos és a gyakorlati célú alkalm azott kutatások végzése. Az M T A K özponti Kémiai K utatóintézetének (KKKI) létre­

hozását a 422/1952/11.15. sz. m inisztertanácsi határozat rendelte el.

Az alapító okirat m egállapítja: „H azánkban nincs olyan kém iai k u tató in té­

zet, am ely a nagyobb felszerelést igénylő kutatások elvégzését is lehetővé te n ­ né. H a la szth atatlan u l szükséges tehát, népgazdaságunk fejlesztése érdekében, az M T A elnöke javaslatának m egfelelően, központi kém iai kutatóintézet lé­

tesítése, am elynek először a fizikai-kém iai és szerves kém iai osztálya kerül felállításra.” Az okirat szerin t „az intézet feladata: alapvető kém iai kutatások végzése”.

A KKKI tevékenységének fő célja a kémiai szerkezet és a reakcióképesség közötti összefüggések felderítése volt és m aradt m ind a mai napig. Az intézet több tu d o ­ m ányterületen úttö rő m u n k át végzett az elm ú lt évtizedekben. Ilyenek voltak:

radioaktív izotópokkal jelze tt szerves vegyületek előállítása és a reakciók m e ­ chanizm usának felderítése, a frontális gázkromatográfia elm élete, az adszorpció term odinam ikája és alkalmazásai, irreverzíbilis term odinam ika, szénhidrogének izom erizációs és krakkreakcióinak vizsgálata, gáz- és folyadékfázisú kontaktkata­

litikus és elektródreakciók tanulm ányozása, fotokém iai kutatások; az anyagszer- kezet-kutatás területén: az infravörös-spektroszkópia, a magmágneses rezonan­

ciaspektroszkópia, a töm egspektrom etria, a röntgendiffrakció, a gáz-elektron- diffrakció, a folyadékok szerkezetének kutatása; a m akrom olekuláris kémiában:

a gyökös polim erizációs folyam atok kutatása és a polim erek degradációjának vizsgálata, továbbá a bioorganikus kémia.

Az intézet szervezete

Bár a KKKI alapító oklevele 1952. évi keltezésű, a kutatóhely tényleges m ű k ö d é­

sét első igazgatójának, Schay Géza akadém ikusnak (1900-91) 1954 őszén tö rtén t kinevezésétől szám íthatjuk. Ö nálló telephelye akkor m ég nem volt, a m u n k a a B udapesti M űszaki Egyetem laboratórium aiban indult meg, gázadszorpciós folyam atok és szerves kém iai reakcióm echanizm usok vizsgálatával. A kutatáso­

kat csakham ar kiterjesztették polim erizációkinetikai, spektroszkópiai, rö n tg en ­ diffrakciós, szerkezetkutatási, továbbá katalíziskutatási témákra is. A bban az időben O láh G yörgy (jelenleg az M T A tiszteleti tagja, N obel-díjas) igazgató- helyettesként irányította a szerves kémiai kutatásokat. 1955-től az intézetet a Szerves Vegyipari és M űanyagipari K utatóintézet H ungária körúti épületében helyezték el. A Pusztaszeri ú to n 1958-ban kezdték el építeni a kutatóhely szék­

házát. 1962-ben készült el az első és a harm adik laboratórium i, valam int az igaz­

gatósági épület. Rövid időre az M T A M űszaki Fizikai Kutatóintézete is ideköl­

tözött. 1968-ban adták át a m ásodik laboratórium i épületet.

1957-ig egy polim erkém iai csoport is az intézethez tartozott H ardy G yula vezetésével. Ebből az egységből fejlődött ki később a M űanyagipari K utatóinté­

zet. Az Országos A tom energia-bizottság Izotópintézetének megalakulásakor, 1960-ban a m agkém iai és izotópkém iai kutatások nagyobb részét a KKKI-ből oda csoportosították. Később az Izotópintézetet is az M T A -hoz kapcsolták.

1966-ban az M T A Sztereokémiái Kutatócsoportját (igazgató: Ö tvös László), 1972-ben a Kémiai Szerkezeti Kutatólaboratórium ot (igazgató: Lengyel Sándor), valam int a Szervetlen Kémiai K utatólaboratórium ot (igazgató: Székely Tam ás) is a KKKI-hoz csatolták. Később azonban a Szervetlen Kémiai Kutatólaboratórium, valam int a Kémiai Szerkezeti Kutatólaboratórium egyik részlege, a G ázelektron- diffrakciós Laboratórium (igazgató: Hargittai István) ismét kivált az intézetből.

A Pusztaszeri úti telephely IV., legnagyobb kutatási pavilonja 1978-ban ké­

szült el. Ez az épület lehetőséget adott arra, hogy új kutatócsoportok m egalaku­

lásával (Szántay Csaba és M edzihradszky Kálmán vezetésével) a korábbi kutatási tém akörök jelentősen kibővüljenek, elsősorban a szerves és a bioorganikus ké­

m ia területén.

Az intézet létszáma az alapítás évében (1954) összesen 22 fő volt, 8 kutatóval;

tíz évvel később (1964) m ár m integy 200-an dolgoztak, s közülük 60 volt a tu ­ dom ányos kutatók száma. 1976-ban 409 volt az összlétszám 172 kutatóval, m íg 1986-ban 519 főből 212 volt a kutatók száma. Az összlétszám 1989-ben érte el a m axim um ot (533). Jelenleg a K özponti Kémiai K utatóintézet utódintézetében, a K émiai K utatóközpont Kémiai Intézetében összesen 297-en dolgoznak, ebből a k utatók létszáma 160 fő.

flz intézet szeiuezete

Az intézet vezetői voltak:

Igazgatók, ül. főigazgatók: Schay G éza (igazgató) 1954-69, N agy Ferenc (igaz­

gató) 1969-72, H o lló János (igazgató) 1972-80, (tudom ányos igazgató) 1980-91, M árta F erenc (főigazgató) 1980-98, Pálinkás G ábor (főigazgató) 1999-.

Igazgatóhelyettesek: O láh G yörgy 1954-56, Náray-Szabó István 1956-57, N agy Ferenc 1957-69, Ö tvös László 1969-96, Lengyel Sándor 1972-85, Pálinkás G á­

bor 1993-98, H ajós György 1996-.

Jelen leg az M T A -nak 8 rendes vagy levelező tagja dolgozik az intézetben.

Akadém ia D oktora cím e 33 k utatónak van, a tudom ány kandidátusainak, illetve a P hD -fokozattal rendelkezőknek a száma pedig 80.

Kutatási területek

Az intézet kutatási céljait és a tevékenység területeit az 1950-es évek első felének ism eretei határozták meg. Az akkori, a témaválasztásokat befolyásoló alapvető célkitűzés - a kémiai szerkezet és a reaktivitás közötti összefüggések vizsgálata - azon­

ban m ég m indig időszerű. H asonlóképpen az egyes kutatási területek - szerves kémiai reakcióm echanizm us, kinetikai és katalízisvizsgálatok, polim erkém iai, valam int anyagszerkezeti kutatások - m a is m eghatározó területek a kémia tu ­ dom ányában. Az 1960-as évektől kezdődően s fokozottan az 1980-as évektől, a kémiai ism eretek egyre több, korábban tőle távoli területen nyertek és nyernek alkalmazást. Jelenleg két fő irány különböztethető meg. Az egyik a kém ia és az élő rendszereket tanulm ányozó m ás tudom ányágak ism ereteinek és m ódszereinek közös alkalmazása az élő szervezet m űködése m egértésének, a fiziológiai tö rté­

nések felderítésének és új gyógyszerek kidolgozásának céljából. E zért indította m eg az intézet az 1970-es évek elején bioorganikus kém iai, majd peptidkém iai és a term észetes szerves vegyületekkel foglalkozó kutatásait. Az élettudom ányok előretörése azóta is világszerte folytatódik. E n n ek eredm ényei a gyógyászatban is jelentkeznek, jelen tő s részben éppen a kém ia egyre nagyobb szerepvállalásának köszönhetően. A m ásik fő irány az anyag szerkezetének és funkciójának, az anyagok egymásra hatásának, a lejátszódó reakcióknak az elem i lépések, a m olekulák, atom ok szintjén történő m ind pontosabb m egismerése. E zen belül a kém ia és a fizika határterületei a legizgalmasabbak.

N övek ed tek a kém iai kutatásokkal szem ben tám asztott társadalmi-gazdasági elvárások. Egyre nagyobb az igény új gyógyszerekre (antivirális, antim ikrobiális, gom baellenes stb. szerekre), polim erekre (kom pozitokra, kerámiákra, bioproté­

zisekre stb.), korróziógátlókra, az alternatív energiaforrások kihasználását lehe­

tővé tevő eljárásokra és vegyületekre (így pl. hidrogéngáz-tárolókra, speciális

fűtőelem ekre), elektronikai alkatrészekre, petrolkém iai term ékekre, hajtóanya­

gokra, kozm etikum okra, kis m ennyiségben is hatékony növényvédő szerekre, funkcionális élelm iszer-adalékokra, hulladékkezelő eljárásokra, új, környezet- barát vegyipari technológiákra.

Az intézet igyekezett lépést tartani a szerkezetkutatásban, az analitikában és a kém iai kutatások egyéb terü letein használatos berendezések gyors fejlődésével.

Az 1986-os évtől kezdődően az ELTE Kémiai Tanszékcsoportjával közösen in dította el az O T K A II. sz. Budapesti Kémiai Szerkezetkutató és Elválasztás­

technikai M űszerközpontjának tevékenységét. A központ részt vállalt az egye­

tem ek m űszeres szerkezetkutatási feladatainak megoldásából, de számos vállalat részére is végzett m éréseket. Az 1980-as évek végén kezdte m eg m űködését a V arian X L 400 típusú, nagy felbontású, nagy te rű N M R -berendezés és a N ico let cég F ourier-transzform ációs infravörös spektrom étere, amelyek akkor a legkor­

szerűbbek voltak az országban. 1990-ben állították üzem be a nagy felbontású tan d em töm egspektrom étert (MS). U gyancsak az 1980-as évek végére ép ü lt ki az intézet belső szám ítógépes hálózata. Az elm ú lt években helyeztek üzem be pl.

egy atom ierő-m ikroszkópot és egy pásztázó alagútm ikroszkópot, am elyek a felületvizsgálatokat, valam int egy optikai rotációsdiszperzió- és cirkulárisdikro- izm us-spektrom étert, továbbá egy nagy teljesítm ényű röntgenkészüléket, am e­

lyek a szerkezetkutatásokat segítik.

A világtendenciáknak m egfelelően az elm últ két évtizedben az intézet bio­

organikus kémiai kutatásaiban egyre inkább előtérbe kerülnek a biokém iai, m o ­ lekuláris farmakológiai, neurokémiai, az élettani folyam atok szabályozásában sze­

rep et játszó vegyületekkel és reakcióikkal, azok m echanizm usával kapcsolatos kutatások. Az elem i folyam atok m echanizm usának felderítésében pedig 2 foto­

kémiai, fotofizikai és oldatkémiai, oldatfizikaí vizsgálatok kapnak egyre nagyobb szerepet. Afelületi folyamatok m echanizm usának m egism erésére irányuló új kuta­

tások a kémiai folyam atok feltárását s ezzel például hatékonyabb katalizátorok kidolgozását teszik lehetővé. Ú j tém aként jelen tk eztek az 1990-es évek köze­

pétől a környezetvédelemmel kapcsolatos kutatások. Ezek közé tartoznak az új, környezetbarát eljárások alkalmazását lehetővé tevő katalizátorok kidolgozásával összefüggő, a hulladékm egsem m isítéssel, illetve a hulladék-újrahasznosítással kapcsolatos, valam int a környezetanalitikai vizsgálatok.

A kémiai kutatásokat tekintve a kutatóhelynek az akadémiai-egyetem i szférát az iparral összehangoló, integráló szerepe v olt és van jelenleg is. Az in tézet a Biológiailag aktív vegyületek kutatása cím ű országos és tárcaszintű kutatási főirány koordináló és bázisintézete volt 1976-80 között. A program ban számos M T A -, egyetem i és más kutatóintézet, vállalati kutatóhely vett részt. A program több eredeti, magyar gyógyszerkészítm ény kidolgozásához járu lt hozzá.

Szerves kémiai és bioorganikus kémiai kutatások

Szerves radiokémiai kutatások

A z 1950-es évek kezdetétől a radioaktív szerves vegyületek felhasználása a kuta­

tások szám os területén világszerte általános m ódszerré vált. A klinikai gyakorlat­

ban is használnak izotópokkal je lz e tt szerves vegyületeket. A kérdés fontosságát felism erve, a KKKI 1958-ban kutatócsoportot hozott létre, am elynek feladatául az izotópokkal jelze tt vegyületek szintézism ódszereinek kidolgozását állította. A kutatások Ö tvös László vezetésével kezdődtek meg.

A jelze tt anyagok előállításában a szén- és a hidrogénatom sugárzó izotópjának a megfelelő pozíciókba történő beépítése volt a feladat. Az em lített atom ok izotóp­

jai közül elsősorban a hosszú lebomlási idejű, 14-es atom töm egű radioszén (‘‘'C) alkalmazására került sor. A radioizotópos szintézisek elvégzéséhez szükség volt a megfelelő szerves reakciók m echanizm usának pontos ismeretére. A kutatások eredm ényei messze túlnőttek az eredetileg kitűzött célon. Tisztázták pl. az egyik legism ertebb szerves kémiai reakció, a karbonsavsókból történő ketonképződés folyamatát, számos, szén-dioxid-kihasadással járó, korábban m ár ism ert átalakulás (pl. D akin-W est reakció, furfurál savas közegben történő oxidatív dekarboxile- ződése, izocianátok szén-dioxid-vesztéssel végbemenő folyamatai) m echanizm u­

sát és néhány átrendeződéses folyamat (pl. tetrazén ^fo rm azán ), továbbá néhány csoportcsere-reakció (pl. nitril<->karboxil átalakulás) lefolyását. A m egism ert cso- portcsere-reakciók az izotópok szintetikus félhasználására szolgáltak. Em lítést érdem el a radioaktív szén-dioxidnak izotóp szenet tartalmazó káliumcianiddá történő átalakítása igen jó (95% -on felüli) radiokémiai termeléssel.

A radioaktív szerves vegyületek kémiájának m egterem tésével az M T A KKKI isko­

lát h o z o tt létre M agyarországon.

Heterociklusos és szénhidrát-kém iai kutatások

Az in tézetb en kezdettől folynak szintetikus szerves kém iai kutatások. A Szerves R eakcióm echanizm us K utatócsoport első vezetője O láh György volt. E lső­

sorban szerves fluórvegyületek előállításával és reaktivitásuk vizsgálatával foglal­

koztak. M u n k áju k kiterjedt az elektrofil aromás szubsztitúciós folyam atok ta­

nulm ányozására is. 1957-ben j ö tt létre M essm er András irányításával a Szerves- reakcióm echanizm us- és A nalitikai K utatócsoport, am ely 1970-ben osztállyá szerveződött. E n n ek tevékenysége a heterociklusos és a szénhidrát-kém iai vizs­

gálatokat fogta össze. A két tém aterület 1984-ben szervezetileg különvált: P in tér

KÉiniai Intézet

István vezetésével Szénhidrát-kém iai K utatócsoport (1993-tól osztály) alakult, am ely 1998-ig m űködött. A H eterociklusos Kémiai C soport Hajós György irá­

nyításával osztállyá bővülve végzi kutatóm unkáját jelenleg is. E redm ényeikből itt csak néhányat em líth e tü n k meg.

Felism erték, hogy az acetilezett cukotformazánok dezacetilezésekor az „irregu- láris Z em plén-dezacetilezés” a form azilcsoport aktiváló hatása folytán 1,4-eli- m inációs-addíciós m echanizm ussal megy végbe, így az alkalmazott nukleofil reagenstől függően a 2-es helyzetben különböző csoportokkal szubsztituált új 2-dezoxi-aldózform azánok állíthatók elő. M egem líthető, hogy az első cukor- fosrfinimineket a Szénhidrát-kém iai K utatócsoport hozta létre.

K ondenzált tetrazólium sók közvetlen szintézisét és reakcióit vizsgálva szá­

m os új gyűrűvázat állítottak elő. A regiospecifikus gyűrűfelnyílási reakciók m eg­

figyelésével elm életi szem pontból figyelemre m éltó összefüggéseket sikerült m egállapítaniuk a heterociklusos rendszerek elektroneloszlása és a reakciókész­

ség között. Az angulárisan és linárisan kondenzált gyűrűvázak előállítása és vizsgála­

ta során szignifikáns összefüggést észleltek az anelláció típusa és a kémiai visel­

kedés között. A jelenség h í r í s i t „heteroaromás anellációs effektus” néven általánosí­

tották. A vizsgálatok eredm ényeit szem iem pirikus kvantum kém iai szám ítások­

kal is alátámasztották. K ondenzált tetrazolok és triazólium sók körében vizsgál­

ták a vegyérték-izom erizációs speciális gyűrűzárási m ódszert. A gyűrűzáródási lehetőségek felism erése új reakcióutak kidolgozását tette lehetővé. Számos, po­

tenciálisan farmakológiai hatású, hídfőnitrogén-tartalmú, kondenzált [1,2,4] triazíniumsót állítottak elő.

Természetes szerves anyagok szintézise

A term észetes szerves vegyületek igen jelen tő s vegyületcsoportot képeznek m in d élettani, m ind elm életi és szintetikus szerves kémiai vonatkozásaik m iatt.

A kutatásukra szerveződött osztály Szántay C saba vezetésével 1976-ban alakult meg. Az elm últ évtizedek során elért eredm ényekből az alábbiakat em eljük ki.

A morfin m ég m a is a leghasználatosabb fájdalomcsillapítók egyike, így a gyógyászatban nélkülözhetetlen. Ugyanakkor m in t kábítószer rendkívül káros az egészségre. Különösen vonatkozik ez acetilszármazékára, a heroinra. A m orfin vi­

lágforgalmát igen nehéz ellenőrizni, hiszen alapanyagát, a m ákot nagyon sók he­

lyen termesztik. A csoportnak sikerült egy iparilag is megvalósítható morfinszintézist kidolgoznia. Ezzel m egnyílt az ú t a nagy léptékű gyártás megvalósítása előtt.

Am erikai kutatók 1992-ben egy dél-am erikai őserdőkben honos béka {Epi- pedobates tricolor) m érgező anyagot tartalm azó bőréből izoláltak rendkívül kicsiny

m ennyiségben (500 békából 0,1 m g-ot) egy epibatidinnek elnevezett alkaloidot.

A z anyag a m orfinnál 500-szor hatékonyabb fájdalom csillapítónak bizonyult.

F ontos tulajdonsága, hogy a fájdalomcsillapítás nem az opiát receptorokon való kötődés révén következik be, így alkalmazása nem okozhat gyógyszerfüggőséget.

A term észetes szerves anyagok többsége királis szerkezetű, és csak az egyik enan- tio m er form ában fordul elő, vagyis optikailag aktív. A biológiai hatás többnyire összefügg a m olekula térszerkezetével. Az ilyen anyagok totálszintézise csak akkor tek in th ető m egoldottnak, ha egyetlen, a farmakológiailag kedvező hatású e n an tio m er van a kezünkben. H osszan tartó kísérleti m u n k a eredm ényeként a k utatócsoportnak sikerült egy rendkívül előnyösen végrehajtható epibatidin- szintézist kidolgoznia, am ely közvetlenül az egyeden, kívánt enantioszelektív térszerkezetíá alkaloidot eredm ényezi. így megnyílt a lehetőség a nagyobb m eny- nyiség előállítására és a részletes biológiai vizsgálatokra.

Az anyarozs-alkaloidokból és szárm azékaikból sok kiváló gyógyszer hatóanyaga nyerhető. Előállításuk a rozson tenyésző gom bákból történik. Az anyarozs­

alkaloidok igen bonyolult szerkezetűek, így iparilag is m egvalósítható szintézi­

sük rendkívüli kihívást jelent. H o sszú évek kitartó m unkájával sikerült ezen alkaloidok alapvázát, az ún. ergolinvázat új m ódon szintetizálni, ami rem ényt ad arra, hogy a kívánt cél rövidesen elérhető lesz.

Prosztaglandiok ésJlavonszármazékok kutatása

A prosztaglandinok és analogonjainak kutatása az 1970-es évek elején kezdődött az intézetben Töm ösközi István és G ruber Lajos vezetésével. A kutatócsoportnak optikailag aktív oxabiciklo-oktenon sztereospecifikus hidroxilálásával, azt követően redukcióval és Wittig-reakcióval, majd dehidratációval sikerült gazdaságosan előállí­

tania egy prosztaglandin interm ediert (PGFj^). Prins-reakcióval sztereospecifikusan C orey-laktont készítettek, amelyből az em lített prosztaglandin-származék igen elő­

nyösen nyerhető. A PGFj„ a gyógyszeriparban alkalmazott fontos köztitermék. Az eljárást a C h in o in Gyógyszergyár az elsők között hasznosította a világon.

Az 1970-es években Farkas Loránd, illetve Sóti F erenc vezetésével számos fiavon-, ben zo fu rán - és dibenzo-piron-szárm azékot állítottak elő.

N ukleozidok, nukleotidok és analógjaik bioorganikus kém iai kutatásai

Az 1960-as évek végén Ö tvös László által elindított bioorganikus kém iai kutatá­

sok legfontosabb célja az volt, hogy a biokém iai átalakulásokat a szerves kémia már

ismert törvényei alapján magyarázza meg. Az alkalm azott m etodikák több terü let (szerves szintézis, izotópszintézis, krom atográfiás analízis és elválasztástechnika, in vitro biokém iai m űveletek, állatkísérletek) együttm űködését igénylik. A KK K I-ben folyó kutatások jelen tő s része a racionális gyógyszerkutatás céljait szolgálja.

Az eltelt m integy három évtized alatt elért leglényegesebb eredm ények közé sorolható a biopolim ereken végbem enő reakciókban döntő jelentőségű sztérikus effektusok értelmezésére kidolgozott orientációs és kompressziós sztérikus szubsztituens elmélet. Ezzel számos enzim (hidrolázok, polimerázok, transzferázok) által katali­

zált átalakulás szubsztrátspecificitását - beleértve a sztereospecificitást is - sikerült megmagyarázni és új, kvantitatív szerkezet-hatás összefü^ésekkel leírni.

A nukleinsavak bifunkciós, fiziológiai hatású (rákellenes) alkilező szerekkel végzett vizsgálata révén a D N S jobbra csavarodó kettőshélix-szerkezetét kémiailag is sikerült bizonyítaniuk oldatban, fiziológiás körülm ények között.

A kutatócsoport felderítette számos nukleozid antivirális és tum orellenes hatásának m olekulárfarm akológiai alapjait.

Az em lített kutatások indították el hazánkban a bioorganikus kémiát. U gyan­

csak a KKKI kezdem ényezésre alakult m eg az M T A Bioorganikus Kémiai M u n ­ kabizottsága. A kutatások gyakorlati eredm énye a H E V IZ O S m árkanéven forga­

lom ba került herpeszellenes, antivirális készítm ény, amely svájci és n ém et klini­

kai vizsgálatok szerint az Acyclovirrel egyenértékű, ekvimoláris dózisra szám ol­

va azt lényegesen felülm úló hatékonyságú gyógyszer.

Receptor- ésjehérjekötődési vizsgálatok

1977-ben Sim onyi M iklós irányításával k ezdődött el a gyógyszerm olekulák szérum fehéijéken és receptorokon történő kötődésének vizsgálata. A kutatócso­

p ortn ak sikerült igazolnia, hogy az em beri vérben a különböző optikai aktivitású hatóanyagok sztereoizomerjei elkülönülnek. Ez a felism erés azért lényeges, m e rt az összes m a alkalm azott gyógyszer m integy 25% -a optikailag nem egységes, vagyis racém form ában kapható. A csoport néhány további eredm énye:

- Kémiai jellem zők meghatározásával hozzájárultak a y-aminovajsav (GABA)- A /benzdiazepin-, glicin- és szerotonin ioncsatorna-receptorok szerkezeté­

nek és m űködésének a leírásához, az agonista és antagonista hatások m eg­

különböztetéséhez .

- M egállapították, hogy a GABA-receptor A, B és C alosztálya, valam int az idegsejtek felvételi helyei a flexibilis G A B A -m olekulát egymástól k ü lö n ­ böző torziós szögekkel jellem ezhető konform ációkban kötik meg.

- Im m obilizált fehérjét tartalm azó oszlopon m egvalósították m ind a gyógy­

szer-engedélyezési előírások szerinti kötődésvizsgálatot, m ind a racém gyógyszerek krom atográfiás rezolválását.

A kutatásoknak az ad gyakorlati jelentőséget, hogy az eredm ények ism erete­

ket szolgáltatnak a vizsgált m olekulák sorsáról és a hatás kifejtésének helyéről az élő szervezetben. A kutatások során kidolgozott m ódszerekre - am elyeket szá­

m os farm akon gyógyszerfejlesztése során alkalmaztak - négy szabadalmi oltal­

m at nyertek.

N eurokém iai kutatások

A racionális gyógyszertervezés megköveteli a gyógyhatás szempontjából megcél­

zott biom olekula részletes ism eretét. Az intézet bioorganikus kémiai kutatásainak szélesítése érdekében az 1980-as években kezdték m eg Kardos Julianna vezetésé­

vel a neuronális membránreceptorok funkciójára és a rajtuk lejátszódó folyamatok molekuláris m echanizm usának felderítésére irányuló kutatásokat. Az em lített, a központi idegrendszer m űködése szempontjából alapvető jelentőségű receptorok szabályozzák a kémiai ingerületátvitelben szerepet játszó ionok és m olekulák transzm em brán fluxusának sebességét. M ivel term észetes környezetükben, az idegsejt plazm am em bránjában ezek a folyamatok a m ásodperc törtrésze alatt já t­

szódnak le, m olekuláris m echanizm usuk tanulmányozására rendkívül érzékeny radioaktív, fluoreszcens-nyom jelzéses és gyors kinetikai m ódszereket honosítottak meg nem zetközi együttm űködésben. A legutóbbi években a transzm em brán kálcium -, n átrium - és kálium-ionjluxus-vihozisok követésére alkalmas in vitro m ódszereket fejlesztettek ki. Ezen a metodikai alapon különböző típusú glutamát-, y-aminovajsav- és nukleotidreceptor funkcionális teszteket dolgoztak ki, amelye­

ket ism ert hatású receptoragonistákkal és -antagonistákkal ellenőriztek. M egvizs­

gáltak számos, gyógyszerfejlesztés alatt álló vegyületet.

K idolgozták a központi idegrendszer A M PA típ u sú glutam át receptora által szabályozott, nátrium -ionfluxus-változásokat leíró m inim ális kinetikai m o ­ dellt.

Farmakobiokémiai kutatások

A farm akobiokém iai kutatások területe az intézet egyes - korábban D énes Géza által vezetett - bioorganikus kém iai tém áiból fejlődött ki 1984-től. A kutatásokat Vereczkey László irányítja. E lsősorban gyógyszerek és gyógyszerjelölt m oleku-

Iák indukciós hatását, m etabolizm usát és potenciális interakciós hatását vizsgálják.

Legfontosabb eredm ényeik közül csak néhányat em lítü n k meg.

- M egállapították, hogy patkányok m ájában a fenobarbitál és a dexam etazon együtt adva indukálja a p-nitrofenol-hidroxiláz enzim aktivitását. A részle­

tes vizsgálatok szerint az aktivitás egy eddig nem detektált en zim révén em elkedik meg.

- R endszeresen végeznek kísérleti állatok, illetve hu m án máj sejtjeivel és sejtfrakciókkal in vitro gyógyszerm etabolizm us-vizsgálatokat m in d fázis L, m ind fázis IL reakciókban, hozzájárulva ezzel új gyógyszerek kifejlesztésé­

hez.

- Sikerült egy olyan m ódszert kialakítaniuk, am elynek segítségével, gátlósze­

rek alkalmazásával előre m egjósolható, hogy egy adott vegyület (pl. az Ipri- flavon) m ilyen enzim eken keresztül m etabolizálódik, és m ilyen vegyüle­

tekkel (gyógyszerekkel) adhat klinikailag is fontos interakciót.

Peptidkémiai kutatások

A peptidkém iai csoport M edzihradszky Kálmán irányításával, az enkefalinok 1975-ben tö rtén t felfedezése nyom án, az opioid peptidek szerkezet-hatás össze­

függéseinek vizsgálatával kezdte m eg tevékenységét 1976-ban. A kutatócsoport által előállított peptidek biológiai hatását a Sem m elw eis O rvostudom ányi Egye­

tem és a Szegedi Biológiai K özpont kutatói vizsgálták. Kiem elkedő jelen tő sé- gíinek találták az enkefalin-klórm etil-ketont, am ely a szinaptoszóm a m em b rá­

n okon irreverzibilis receptorinhibitornak bizonyult, valam int az N -te rm in á - lison m elfalánt tartalm azó analógot, m elynek segítségével bizonyították, hogy az irodalm i adatokkal szem ben a m orfinban is jelenlévő fenolos hidroxil n e m fel­

tétlenül szükséges az opioid hatás kiváltásához.

Élettanilag jelentős fém kom plexek kutatása

A KKKI-ban az élettanilag jelen tő s fém ek kom plexeinek vizsgálatát Lakatos Béla kezdte el 1968-ban. A csoport vezetését 1990-től V inkler P éter vette át. A nnak ellenére, hogy néhány, fém ek hiányára visszavezethető betegség - pl. vérsze­

génység - okai régóta ism eretesek voltak, nem állt rendelkezésre m ellékhatások nélküli, kis dózisban is alkalmazható, jó l felszívódó és hasznosuló, terhes n ő k ­ n ek is jó l adható aném iás készítm ény. A széles körben alkalm azott szervetlen fémsók, szerves sók és kelátkomplexek, biopolim erek kom plexei erre a célra nem alkalmasak. A kutatások során kiderült, hogy a kívánt célnak a term észe­

tes eredetíi, közepes m olekulatöm egű és közepes stabilitási állandójú fém ­

kom plexeket adó vegyületek felelhetnek meg. Ilyen anyag a növényi (pl. citrus­

félék, alm a) pektinből nyerhető poligalakturonsav. E lsőként állítottak elő bázisos fém-poligalakturonátokat, am elyek optim ális fiziológiai hatást eredm ényeztek.

A kutatás gyakorlati eredm ényei a F E R R O C O M P , a M U L T IC O M P és a M AGNACOIVIP m árkanevű term ékek, am elyek 1993-98 között kerültek forga­

lomba. A F E R R O C O M P - több klinika vizsgálatai szerint - jelenleg a legjobb vérszegénység elleni készítm ény.

N övény védőszer-ku tatások

1981-ben, D u tk a Ferenc vezetésével kezdték m eg a növényvédőszer-antido- tu m o k kutatását. A m unka elsődleges célja az volt, hogy célzott biológiai hatású, originális, a hazai vegyipar által gyártható és a mezőgazdasági technológiában felhasználható, szabadalom képes, a nem zetközi piacon is értékesíthető, a gyom irtók k u ltúrnövényt károsító hatását kivédő antidotum okat szintetizálja­

nak. Viszonylag rövid idő alatt sikerült egy originális herhicid antidotumot (egy di- oxolán-szárm azékot) (M G -191) kidolgozniuk. Az M G -1 9 1 olyan proantido- tu m n ak tekinthető, amely biológiai közegben enzim ek hatására aktiválódik. A hatást egy acilezési reakció okozza. Az olcsó alapanyagokból egyszerű technológiá­

val gyárthatónak bizonyult és sikeresen alkalm azott gyom irtó term ék 18 ország­

ban n y ert szabadalm i védettséget. A licencet a M onsanto C hem ical Co. (USA) vásárolta m eg.

Fizikai kémiai kutatások

Homogén katalitikus folyam atok kutatása

A z 1960-as évek elején N agy F erenc vezetésével részletesen vizsgálták a h id ro ­ génm olekula átm enetifém -kom plexekkel szem beni hom ogén katalitikus aktivi­

tását. A szubsztrátum ok bizonyos körében érvényesnek talált szabad gyökös m echanizm usra ma is gyakran hivatkoznak az irodalom ban. Később a csoport érdeklődése a biológiai rendszerekben m űködő oxidoreduktáz enzim ek m odel­

lezése felé fordult. Sim ándi László irányításával olyan kom plexeket állítottak elő, am elyek aktiválják a dioxigént, és utánozzák bizonyos m etalloenzim ek m ű ­ ködési m echanizm usát. K obaloxim és ferroxim kom plexekkel sikerrel m odel­

lezték az élettani fontosságú fenoxazinon szintetáz és katechol enzimeket. Részletes kinetikai vizsgálatok segítségével tisztázták a m odellreakciók m echanizm usát.

Az évtized végén m egépítették a gyors oldatreakciók követésére alkalmas első hazai stopped-Jlow készüléket, am ely az áram ló reakcióelegy gyors m egállításán és az azt követő spektrofotom etriás sebességm érésen alapul. E készülék lehetővé tette szerves vegyületek gyors perm anganátos oxidációjának részletes vizsgálatát és a reakcióm echanizm us felderítését.

A m ezőgazdaságban használt kis dózisú, szulfonil-karbam id típ u sú gyom ­ irtó k gyártásánál széles k ö rb en alkalm azzák a veszélyes és környezetkárosító foszgént. A N itro k é m ia Ipartelepek Rt. m egbízásából környezetkímélő eljárásokat dolgoztak ki a legelterjed teb b en használt szerek foszgénmentes előállítására. Az új technológiák palládium kom plexekkel tö rté n ő katalitikus karbonilezésre épülnek.

A foszgénm entes katalitikus karbonilezés köztiterm ékeinek vizsgálatából fejlődtek ki az új palládiumkomplexek szintézisére és szerkezetvizsgálatára irányu­

ló kutatások. A rén-szulfonilazid és kétm agvú palládium kom plexek reakciójában számos, korábban n em ism ert, ún. A-vázas n itrén - és azidkom plexet állítottak elő. Az új vegyületek szerkezetét röntgendiffrakciós m ódszerrel határozták meg.

E lsőként végezték el az arén-szulfonil-azidok és a palládium dim er közti reakci­

ó k kinetikai vizsgálatát. A szerkezet és a reakcióképesség kapcsolatát a H a m m e tt- összefüggés és a m eghatározott kötéstávolságok alapján értelmezték.

Hordozás fém katalizátorok kutatása

A heterogén katalitikus kutatások keretében az 1960-as években N agy Ferenc vezetésével M óger D ezső csoportjában részletesen vizsgálták kis m olekulák hordozóm entes fém eken végbem enő kem iszorpcióját és reakcióit. E zekben a vizsgálatokban a hagyom ányos adszorpciós és az akkor újnak tekintett elektro­

kém iai m ódszereket alkalmazták.

A következő évtized végétől a M argitfalvi Jó z se f vezette kutatások fő célja hordozós fémkatalizátorok előállítása és vizsgálata lett. Az 1980-as évek elejétől ezeket a katalizátorokat szerves kémiai reakciókban - szelektív hidrogénezés, dehidrogénezés, izom erizáció, hidrodehalogénezés, reduktív aminálás — vizsgál­

ták. Az utóbbi két évtizedben m egnőtt az igény a szuperaktív és szelektív, úgy­

nevezett reakcióra szabott katalizátorok kifejlesztésére.

Jelenlegi kutatásaik fő célja a váz- és a hordozós fémkatalizátorok előállítása (m ódosítása), ezek szerkezete és a vizsgált reakcióban m utatott aktivitása-szelek- tivitása közötti összefüggések feltárása. A m u n k a során „irányított kém iai köl­

csönhatások” vagy „irányított felületi reakciók” révén biztosítani tudják, hogy az adott szerves kém iai reakcióban kizárólagosan katalitikusan aktív felületi alaku­

latok képződjenek. O lyan váz- és hordozós fém katalizátorokat állítottak elő, am elyek szelektivitása a vizsgált reakciókban jelentősen felülm úlja a hagyom á­

nyos m ó d o n előállítottakét.

Az 1990-es évek közepétől a csoport a heterogén katalizátorokat aszimmetrikus hidrogénezési reakciókban is alkalmazza, vizsgálják a heterogén katalizátorokon a m ódosító által kiváltott királis indukció eredetét. A királis indukció, illetve a szubsztrátum-specifikusság eredetének felderítése során kidolgozták az úgynevezett

„ám yékolóhatás-modellt” („Shielding EfFect M odel”). E nnek lényege a reakcióba lépő prokirális molekula és a királis m ódosító között a folyadékfázisban végbemenő komplexképződés. A kom plexben a királis m ódosító „ámyékoló hatás”-t fejt ki a rea­

gálandó prokirális molekulára. Az árnyékolás eredm ényeképpen a reagálandó m o ­ lekula m ár csak egy m eghatározott m ódon képes a heterogén katalizátor felületén adszorbeálódni és hidrogéneződni, és így csak az egyik optikai izomer keletkezik.

Az alkalmazott kutatási eredményeket több jelentős cég (így pl. Air Products and Chemicals Inc. [USA], Clariant G m b H [Németország], M Ó L Rt.) hasznosí^a.

Z eo litk a ta liz is-k u ta tá so k

A korábbi, a m o rf alum inoszilikát és savas ioncserélő m űgyanta katalizátorokon végzett kutatások folytatásaképp 1967-ben kezdte el Kalló D énes és Papp János Schay G éza akadém ikus irányítása m ellett a zeolitkatalízis-kutatásokat. A cso­

port, m ajd osztály vezetését később Kalló D énes vette át.

T o lu o l benzollá történ ő hidrodem etilezését vizsgálták m ódosított hazai te r­

m észetes zeoliton, a klinoptiloliton. A zeolitok olyan kristályos alum inoszi- likátok, am elyeket egym áshoz közös oxigéncsúcsaikon keresztül kapcsolódó SiO^- és az őket izom orfan helyettesítő AlO^ -tetraéderek építenek fel. Ily m ó ­ don m olekuláris m éretű csatornák szabályos térbeli rendszere áll elő. M a m ár a világ katalitikus ipari eljárásainak dö n tő részében zeolitokat alkalmaznak: a te r­

m elt érté k 60-70% -át zeolitkatalízis útján nyerik, m íg a feldolgozott m ennyisé­

get tekinve a zeolitkatalízis részesedése 80-90% -ot tesz ki.

A tokaj-hegyaljai klinoptilolit- és m ordenittartalm ú riolittufa kőzettani, fizikai kémiai vizsgálata m ellett az intézet közrem űködött a rétegfeltárásban is. Ezek a m unkák alapozták m eg a hazai zeolitvagyon kihasználását. A csoport részt vett egy új, kommunális szennyvíztisztítási eljárás (Z E O F L O C C ) kidolgozásában. A szaba­

dalm aztatott és több országban értékesített eljárás révén a biológiai kezelés haté­

konysága klinoptilolitőrlem ény adagolásával 30-50% -kal növelhető.

A term észetes klinoptilolit és m o rd en it módosításával olyan katalizátorokat sikerült előállítaniuk, am elyekkel m egvalósítható a xilol-izomerizáció (m -xilolnak az értékesebb o - és p-xilollá tö rtén ő átalakítása). S ikerült tisztázniuk klinop­

tilolit katalizátorokon az n-butén-izom erizációnak, a m etanol dim etiléterré

tö rtén ő dehidratálásának, valam int az 1-butén szekunder butanollá tö rtén ő hid- ratálásának kinetikáját és m echanizm usát. K im utatták, hogy toluolt etilénnel alkilezve etil-toluolok képződnek, amelyek közül csupán a p-etil-toluol az érté­

kes izom er, mivel az ebből egyszerű dehidrogénezéssel előállított p -m etil-szti- rol a műanyaggyártás alapanyaga. M egfelelően m ódosított zeolit katalizátoron (Z S M -5-ön) olyan alakszelektivitást tudtak elérni, hogy a 96-98% -ban képződött p-izo m er m ellett csupán m -izo m er volt jelen.

K örnyezetvédelm i szem pontból igen fontos, hogy a belső égésű motorok, h ő ­ erőm űvek által kibocsátott káros anyagokat, a szén-m onoxidot, az elégetlen szén- hidrogéneket és a nitrogén-oxidokat ártalm atlanítsuk. A Valyon Jó z se f vezetésé­

vel folyó kutatások eredm ényeként nagy nem zetközi visszhangot váltott ki az a felism erés, hogy a reakció drága nem esfém -katalizátorok helyett olcsó réz- zeolitokon is végrehajtható egy redoxi m echanizm us szerint.

A B eyer H e rm a n n vezette csoport m unkatársai a Leuveni E gyetem m el (B elgium ) együttm ű k ö d ésb en 1980-ban egy teljesen új, szilícium tetrakloridos dezaluminálási eljárást dolgoztak ki. Később sik erü lt zeolitok és fém sók, illetve fém oxidok k özött lejátszódó szilárdtest- és reduktív szilárdtest-ioncserélő reakciókat felism erniük. K idolgozták több, alu m ín iu m o t tartalm azó rétegszi- likát-szárm azék szintézisét, m egvizsgálták alkalm azhatóságukat io n cserélő ­ ként; kikísérletezték a folyadékfázis kizárásával zeolitokká történő átkristályosít- hatóságukat. A M Ó L R t.-vel való együttm űködés eredm ényeképp évi 300 000 t m ennyiségű gázolaj katalitikus paraffinmentesítése vált lehetségessé. A k ö z re m ű ­ ködésükkel kidolgozott szabadalm ak alkalm azása révén az iparvállalatoknál je le n tk e z ő ered m én y 1993-tól évente több m in t 1 m illiárd F t-o t tesz ki.

Oxidációs folyam atok tanulmányozása

A rendszerelm életnek, a szám ítástechnikának és a kémiai kutatások m űsze­

rezettségének gyors fejlődése az 1970-es években lehetővé és szükségessé tette olyan modellezési eljárás kidolgozását, amely egy bizonyos összetett kém iai folya­

m at vizsgálata során kapott egyedi adatokat felhasználhatóvá teszi az ad o tt reak­

ciótípus általános leírására. A Gál Dezső vezetésével folyó kutatások során kidol­

gozott eljárás fő összetevői: irodalm i adatok alapján a vizsgálandó folyamat

„lehetséges m echanizm usának” összeállítása; kísérlettervezés a m echanizm us alapján; a kísérleti eredm ények felhasználása a m echanizm us redukciójára; az adatok alapján a m érések számítógépes szimulációja.

M odellreakcióként az etil-benzol folyadékfázisú oxidációját tanulm ányozták.

M u n k áju k során tisztázták a folyamatban keletkező stabilis közti- és végterm é­

kék képződési sorrendjét és a reakcióban fontos szabad gyökök szerepét a ter­

m ékek képződésében. M egállapították, hogy a term ékek m ennyiségét a h idro- peroxidnak a köztiterm ék gyökök által kiváltott átalakulása szabja meg. Arra a következtetésre ju to ttak , hogy a h o m ogén fém kom plexek m in t katahzátorok kiválasztását az em lített m ennyiségi összefüggések határozhatják meg.

H aso n ló elveket alkalmaztak egy biológiai rendszerre: a fotodinamikus terápiá­

nak nevezett daganatgyógyítási eljárás kémiai történéseinek tanulm ányozására.

A k u tatócsoport az irodalom ban eddig elfogadottól eltérő, de egyúttal azt kiegé­

szítő m echanizm usra tett javaslatot, m elynek értelm ében a fénnyel gerjesztett szenzibilizátorok és a daganatos sejtekben növekvő koncentrációban keletkező szabad gyökök közötti kölcsönhatás jelentős m értékben hozzájárul az eljárás hatékonyságához. H ipotézisüket kém iai m odellekkel, valam int daganatos egere­

ken végzett vizsgálatokkal tám asztották alá. M egállapították, hogy a terápia során a gyökkoncentráció erősen csökken. A m echanizm us ism erete új típusú szenzibilizá­

torok szintézisének m egtervezését segíti elő.

Folyadékfázisú kinetikai vizsgálatok

Az 1962-től kezdve Sim onyi M iklós vezetésével folytatott folyadékfázisú gyökös reakciók kinetikája és mechanizmusa cím ű tém a vizsgálatai során megállapították, hogy fenolok és polivinil-acetát gyökök reakciójában a fenolról hidrogénatom lép át a gyökre. A fenolok szerkezetének és az oldószer polaritásának függvényé­

ben az oldószerrel képzett hidrogénkötés infravörös-spektroszkópiás vizsgálatá­

val, v alam int kinetikus deutérium effektus mérésével sikerült felderíteni a reak­

ció m echanizm usát. Az eredm ények hozzájárultak a kinetikus izotópeffektusok elm életének továbbfejlesztéséhez.

Elektrokém iai kutatások

Az elektrokatalitikus és elektroszorpciós vizsgálatok az intézet alapítása óta folyó he­

terogén katalitikus kutatásokból n ő ttek ki. Az 1960-as évek kutatásai igazolták pl., hogy a vizes fázisú katalitikus hidrogénezés és elektrohidrogénezés egyenértékűnek tekinthető.

A H orán y i György vezette elektroredukciós kutatások során megállapították, hogy a volfrám -karbid hidrogénező katalizátorként használható. Az elektro- oxidációs folyam atok egyik legjelentősebb eredm ényeként sikerült a C-vitamin szintézisének egyik lépését elektrokém iai ú to n m egvalósítaniuk. Ú ttö rő m unkát

végeztek a nikkel-hidroxid elektród szerves elektrokém iai alkalmazásában. A kutatócsoportnak sikerült először kim utatnia az ad-atom ok által indukált anion­

adszorpciót. Egyszerű és nem zetközileg széles körben alkalm azott radioaktív nyom jelzős m ód szert dolgoztak ki elektródokon lejátszódó adszorpciós folya­

m atok in situ vizsgálatára.

A heterogén katalitikus reakciók m echanizm usának vizsgálata kapcsán az 1960-as években Szabó S ándor a palládium ozott palládium huzalelektród-kata- lizátor töm egéből az annak felületére irányuló hidrogéntranszportot, továbbá a palládium ban oldott hidrogén katalitikus reakciókban való részvételét tan u lm á­

nyozta. M egállapította, hogy az oldott hidrogén részt vehet a felületi reakciók­

ban, továbbá hogy a felületen adszorbeált és az oldott hidrogén között a h idro- génezés körülm ényei között is egyensúly alakul ki. Az 1970-es évek elején a figyelem az elektrokémiai fémadszorpció felé fordult. Sikerült egy eljárást kidol­

gozniuk adszorbeált fém ekkel m ódosított (hordozós) nem esfém katalizátorok előállítására.

Folyadékszerkezeti és korróziós kutatások

Az oldószerek és elektrolitoldatok diffrakciós szerkezetvizsgálata M agyarorszá­

gon az 1960-70-es évek fordulóján kezdődött el a Lengyel Sándor vezetése alatt álló M T A Kémiai Szerkezetkutató Laboratórium ban. A röntgendiffrakciós fo- lyadékszerkezet-vizsgálatok m eghonosítása Lengyel Sándor, H ajdú F erenc és Pálinkás G ábor, a világviszonylatban is újszerű folyadék-elektrondiffrakciós m ódszer kidolgozása Lengyel Sándor és K álm án Erika nevéhez fűződik. A labo­

rató riu m beolvadásával a folyadékszerkezet-vizsgálatok a KKKI-ben folytak to ­ vább. Az 1970-es években nem zetközileg is elism ert eredm ényeket érte k el a víz és az elektrolitoldatok szerkezetének meghatározásában. Kísérleti ú to n először határozták m eg a víz hidrogénjeinek eloszlásfüggvényeit elektrondiffrakciós m ódszerrel. Molekuladinamikai számítógépes szimulációs módszert dolgoztak ki a víz és a vizes elektrolitoldatok szerkezetének és dinam ikájának vizsgálatára. Az 1980-as években a csoport kutatói szerkezeti m odelleket készítettek az ion- hidratáció jellem zésére, és alkalmazták azokat a nátrium -alum inát oldatok szer­

kezetének leírására. Ezzel párhuzam osan kidolgozták a Bayer-féle tim földgyár­

tás m atem atikai m odelljét. Az elm últ több m in t két évtizedben a csoport kutatói számos eredm ényt értek el a hidrogénkötés, valam int az ionszolvatáció törvény- szerűségeinek felderítésében, a m olekuladinam ikai m ódszer fejlesztésében és alkalmazásában, továbbá oldószerelegyek többlettulajdonságainak szerkezetük alapján történő értelm ezésében. Az 1990-es években a kutatás kiterjedt az oldó­

szerek és oldatok szerkezetének vizsgálatára extrém term odinam ikai k ö rü lm é­

nyek között, továbbá a m olekuláris folyadékok és keverékeik szerkezetének rön tg en - és neutrondiffrakcióval, valam int fordított M o n té C arlo-szim ulációval tö rtén ő tanulm ányozására.

Inhibitor- és felületkém iai kutatások

Az 1980-as években Kálmán E rika vezetésével indultak m eg a szerves foszfon- savak korróziós inhibiciós m echanizm usának vizsgálatára irányuló kutatások. A foszfonsavak az ipari hűtővizekben alkalm azott korróziógátió szerek legfonto­

sabb kom ponensei. A hatásm echanizm us jo b b m egértése céljából tanulm ányoz­

ták a fém -elektrolit határfelületen lejátszódó adszorpciós/deszorpciós folyam a­

tokat. Vizsgálták az acélfelület előkezelésének hatását az oxidréteg kialakulására.

Összefüggést állapítottak m eg az inhibitorhatás és a fém felület m orfológiája között.

Világszerte folynak a hatékony korróziós inhibitorok kifejlesztésére irányuló kutatások. A kutatócsoport által kidolgozott statisztikai m ódszerrel összefüggést m utattak ki a m olekulák, elsősorban heterociklusos vegyületek, elektronszerkezete és hatékonysága között. A felism erés lehetővé tette, hogy újabb, nagyobb haté­

konyságú inhibitorokat tervezzenek.

K ülönösen nagy kárt okozhat a korrózió ott, ahol a berendezések hűtésére vizet alkalm aznak. A kutatócsoport az 1980-as években olyan vegyszereket fej­

lesztett ki, am elyeket ipari h ű tő - és fűtővízkörök, valam int háztartási víz kezelé­

sére alkalm aznak. Kidolgoztak környezetbarát hűtőfolyadék előállítására alkal­

mas anyagokat is. Az em lített vegyszereket - C O R IN néven - a K EM O B IL-cég állítja elő. Jelenleg 40 ipari h űtővízkör kezelésére használnak C O R IN vegysze­

reket, am elyeket külföldre is exportálnak.

A korróziós inhibitorok alkalmazása során védekezni kell a hűtővizekben j e ­ lenlévő m ikroorganizm usok elszaporodása ellen is. A kutatócsoportnak sikerült egy olyan am inosav-szárm azékot előállítania, amely gátolja a korróziót, és egy­

ben biocid tulajdonságú.

M agyarország je le n tő s term észeti kincse a termálvíz, am iben a vízkő kiválá­

sával, illetve a korrózióval kapcsolatos problém ák fo kozottan jelen tk ezn ek . A k u tató cso p o rt által - az O M F B pénzügyi támogatásával - kifejlesztett vegyszer-kom pozíció m in d k ét folyam at gátlására alkalm as. M egoldották a vegyszer ü ze m sz erű gyártását is.

A felületek mikroszkopikus jellemzése, a különböző felületi folyam atok m echa­

nizm usának atom i, illetve m olekuláris szinten történő követése m in d tech n o ­

lógiai, m ind tudom ányos szem pontokból egyre jelentősebb. A pásztázó, tűszon­

dás m ikroszkópok (pásztázó alagútm ikroszkóp és atom ierő-m ikroszkóp) lehe­

tővé teszik vezető és szigetelő tulajdonságii felületek )am- és nm -es tartom ány­

ban történő, morfológiai és a fizikai sajátosságokra vonatkozó vizsgálatát. A kutató- csoport az országban az elsők között h onosította m eg 1994-ben ezeket a vizsgá­

lati m ódszereket. A m érőberendezések lehetőséget nyújtanak szilárd/gáz, illetve szilárd/folyadék határfelületen lejátszódó folyam atok nyom on követésére, így pl.

elektrokém iai folyam atok in situ megfigyelésére. A berendezéseket sikerrel al­

kalm azták tiszta fém ek és ötvözetek felületén lejátszódó korróziós folyam atok és korróziós in h ib ito ro k hatásm echanizm usának vizsgálatára, polim er felületek m orfológiai és teológiai jellem zésére, valam int biológiai m inták tanulm ányozá­

sára.

Az utóbbi időben igen jelen tő s új kutatási irányzat a fém ek felületén leját­

szódó önszerveződés jelenségének és az önszerveződött m o n o - és m ultirétegek szerkezetének, továbbá korrózióvédő hatásának tanulm ányozása, am elybe a k u ­ tatócsoport 1998-ban kapcsolódott be. Az önszerveződő m olekulákkal történő felületm ódosítás új távlatokat nyit a korrózióvédelem ben.

G á zkin etika i és fotokém iai kutatások

A gázkinetikai és fotokém iai kutatások a Szegedi Jó z se f Attila T udom ányegye­

tem en m ű k ö d ö tt M T A Gázkinetikai Tanszéki K utatócsoport B udapestre költö­

zése után, 1979-től indultak m eg a K K K I-ben M árta Ferenc és Bérces T ib o r vezetésével.

A kém iai folyam atok m echanizm usának pontos ism erete igényli az azokat felépítő elem i reakciók szerepének tisztázását. Ez leghatékonyabban ún. direkt reakciókinetikai kísérleti technikák alkalmazásával végezhető el. Az im pulzus-lézer fotolízist és a gyors áramlásos m ódszert alkalm azó kísérleti technikákat a kuta­

tócsoportnak többéves fejlesztőmunkával sikerült kidolgoznia. Az e m ódszerek­

kel végzett kinetikai kutatásaik eredm ényei nem zetközi elism erést váltottak ki, és lehetővé tették a gyakorlati szem pontból is jelen tő s kémiai folyam atokban (pl. légköri folyam atok, égések) fontos szerepet játszó elem i reakciók kinetikai param étereinek m eghatározását.

A gázkinetikai kutatások jelenleg három kérdéskörhöz kapcsolódnak: légkör­

kémia, égések és lángok kémiája, új fényforrások kifejlesztését elősegítő kutatások.

A légkörkémiai kutatások a szerves légszennyezők troposzferikus lebom lásában szerepet játszó szabad gyökök reakcióival, halokarbonokat helyettesíteni képes anyagok légköri folyamataival és új, környezetkím élő ipari oldószerek légköri

reakcióival foglalkoznak. A várt eredm ények alapján m egítélhető lesz pl., hogy ezek az anyagok m ilyen m értékben járu ln a k hozzá az ózonlyuk keletkezéséhez (a sztratoszférában) és a veszélyes ózon, valam int a peroxi-acetil-nitrát típusú lég- szennyezők képződéséhez (a troposzférában).

Az égések és lángok kémiájának kutatása jelenleg elsősorban az úgynevezett alter­

natív, környezetbarát üzemanyagok égésének tanulmányozásával foglalkozik. Ilyen anyagok alkalmazása jelentősen csökkenti a gépjárművek által kibocsátott káros égésterm ékek mennyiségét. Kiemelkedő e tekintetben a metanol - m in t ígéretes, környezetbarát üzemanyag - égésmechanizmusának vizsgálata. E m unka során a kutatócsoportnak sikerült m eghatároznia a m etanolm olekulában lévő C -H kötés erősségének új, pontos értékét. Az adatokat több term okémiai gyűjtem ény is átvette.

M in d a légkörkémiának, m in d pedig az égések és lángok kém iájának a ta­

nulm ányozását nem csak kísérleti, hanem kvantum kém iai és egyéb elm életi m ódszerekkel is végzik.

A gázkinetikai kutatások új területét képezik a fényforrások, halogénlámpák m űködésével kapcsolatos vizsgálatok, együttm űködésben a General Electric Tungsram R t kutatóival. A bróm atom ok detektálása és reakcióiknak tanulm ányo­

zása elősegíti a halogénlámpák m űködési m echanizm usának m egism erését és ezáltal hosszabb élettartam ú, gazdaságosabban m űködő fényforrások kifejlesztését.

A fotofizikai és fotokémiai kutatások során vizsgálták az ultraibolya fény hatására képződő, rövid élettartam ú köztiterm ékeket. A nem zetközileg is jegyzett kutatás bebizonyította, hogy a geijesztett és az alapállapotú ketonok kölcsönhatásakor kép­

ződő dimer (excimer) döntő szerepet játszik az alifás ketonok fotokémiájában.

Az 1990-es években z molekulaszerkezet és a.fluoreszcenciás sajátságok közti kap­

csolat felderítése képezi a fő feladatot. így például a naftálim idek fluoreszcen­

ciájának tanulm ányozása során egy új típusú, kettőslum ineszcencia-jelenséget sikerült felfedezni. A gerjesztett fluorenon-szárm azékok energiavesztési m echa­

nizm usának vizsgálata révén elért eredm ények új fluoreszcenciás jelzőanyagok, fotoiniciátorok és fotostabilizátorok tervezésében használhatók fel. Az újabb kutatások során sikerült kim utatni, hogy a szingulett gerjesztett fluorenon olyan je lz ő ­ anyag, am ely képes szelektíven detektálni a m ikrokörnyezetével létrejövő, dipó­

lus jelleg ű és hidrogénhíd-kölcsönhatások erősségét. A fluorenonnak ezt a k ü ­ lönleges tulajdonságát sikeresen alkalmazták a gyógyszer-, az élelm iszer- és a kozm etikai iparban széles körben használt ciklodextrinek üregének vizsgálatára.

Az utó b b i években a fotofizikai kutatások annak megállapításával foglalkoz­

nak, hogy a hidrogénhídkötés m iként befolyásolja a fény hatására végbem enő átalakulásokat. Az elért eredm ények segítik a napsugárzás által a biológiai ren d ­ szerekben okozott változások m egértését, illetve a napenergia-hasznosítás hatásfo- kánakjavítását.

A fotokém ia terü le té n dolgozó kutatók az oxigén egy speciális, rövid élettar­

tam ú, nagyon reakcióképes m ódosulatának, a citotoxikus tulajdonságú szingulett oxigénnek élettani szem pontból fontos reakcióival is foglalkoznak. A citotoxikus hatást egyes esetekben a napfény idézi elő. U gyanakkor, megfelelő körülm ények között, éppen a citotoxikus tulajdonság révén érhető el rákellenes hatás. Egyes speciális esetekben a reagáló anyagok térbelileg inhom ogén eloszlásban találha­

tók, am ikor nem érvényesek a hagyom ányos kinetika törvényszerűségei. Az ilyen rendszerek vizsgálata a sejtekben lejátszódó fotokém iai folyam atok m odel­

lezése révén jó l kiegészíti a fotokém iai kutatásokat.

M akromolekuláris kém iai kutatások

A KK K I-ben annak megalapítása óta folynak a m akrom olekuláris kém iai és fizi­

kai kém iai kutatások. Az első, három fős kutatócsoportot H ardy G yula vezette.

1957-től kezdve T ü d ő s F erenc is részt v ett a bővülő létszámú kutatócsoport m unkájában. (Később ő lett a csoport vezetője.) A kutatások elsődleges területe z gyökös polimerizáció kinetikája volt, ezen belül az inhibíció folyam atának kutatá­

sa kapott különös hangsúlyt. A m olekuláris inhibitorok viselkedésében tapasz­

talt, valam int egyéb látszólagos anom áliák vezettek a forrógyök-hipotézis kialakulá­

sához, am ely egyértelm ű magyarázatot adott a kísérleti eredm ényekre, és nagy visszhangot keltett a nem zetközi tudom ányos életben. A későbbiekben létrejött a M akrom olekuláris Kémiai Osztály, am elynek négy csoportjában p olim eri­

zációkinetikai, kopolim erizációs, polim erdegradációs, teológiai, polim erfizikai, -kém iai és p o lim erhordozóhoz k ötött bioaktív vegyületekkel kapcsolatos kutatá­

sok folytak. A polim erdegradációs vizsgálatok a PVC, valam int a poliolefm ek term ikus és term ooxidatív degradációjára teijedtek ki, s a későbbiek során polim erstabilizációs vizsgálatokkal bővültek.

A Pukánszky Béla vezetésével folyó kutatások fő területei jelen leg a követ­

kezők: poliolefm ek degradációja és stabilizálása, határfelületi jelenségek h etero­

gén polim errendszerekben, kis m olekulájú anyagok transzportja polim erekben, polim erek reaktív feldolgozása.

A kutatócsoport gyakorlati célú eredm ényeire példaként em lítjük a csomago­

lásra használt polietilénfóMák stabilizátorreceptúrájának kidolgozását. A korábban széleskörűen alkalm azott adalékok ugyanis az egészség- és környezetvédelm i előírások szigorodásával elavultak. Az új technológia a polim erfeldolgozók kö­

rében is sikert aratott. A m unkából jelen tő s tudom ányos eredm ények is szület­

tek. A csoport kutatói vizsgálták a polim er öm ledékben a feldolgozás során leját­

szódó kém iai folyam atokat, a polim er szerkezete és tulajdonságai közötti össze­