XXX. Országos Tudományos Diákköri Konferencia

XXX. ORSZÁGOS TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA

SZEGEDI TUDOMÁNYEGYETEM Természettudományi és Informatikai Kar

KÉMIA DIÁKKÖR

HELYI KONFERENCIA 2012. TAVASZ

PROGRAMFÜZET+ÖSSZEFOGLALÓK

Kémia Diákkör előadásai:

2012. április 26. (csütörtök) 13 óra

Kémia I. szekció (Komplexkémia / Biokémia / Szerves Kémia / Kromatográfia) Szent-Györgyi Albert tanterem, Dóm tér 8, magasföldszint/I. emelet Kémia II. szekció (Anyagtudomány / Heterogén katalízis / Spektroszkópia)

Szabó Zoltán tanterem, Dóm tér 7, II./III. emelet

Kémia I. Szekció

Komplexkémia / Biokémia / Szerves Kémia / Kromatográfia: összesen 8 előadás Hely: Szent-Györgyi Albert tanterem, Dóm tér 8, magasföldszint/I. emelet

Időpont: 2010. április 26. (csütörtök) 13 óra Zsűri:

Dr. Molnár Árpád egyetemi tanár, Szerves Kémiai Tanszék (elnök)

Dr. Kovács Lajos tudományos főmunkatárs, SZTE ÁOK Orvosi Vegytani Intézet Dr. Kupihár Zoltán egyetemi tanársegéd, SZTE ÁOK Orvosi Vegytani Intézet Dr. Jancsó Attila egyetemi adjunktus, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék 13.00 A Kémia I. szekció megnyitása

13.05 BORSOS KATALIN, II. évf. kémia BSc, TÓTH ESZTER, II. évf. vegyész MSc pH-függő koordinációs szféra fluktuáció a réz(II) - 5-fluoro-szalicilsav - 2,6-bisz- hidroximetil-piridin terner rendszerben

Plánkáné dr. Szabó Terézia, egyetemi docens Dr. Gyurcsik Béla, egyetemi adjunktus

13.20 HANCSÁKNÉ DUDÁS CSILLA, III. évf. kémia BSc A Ca(II)-ion komplexálódása cukorszármazékokkal Dr. Pálinkó István, egyetemi docens

Dr. Sipos Pál, egyetemi docens 13.35 DANCS ÁGNES, I. évf. vegyész MSc

A humán ZnT3 fehérje lehetséges fémkötő helyeinek azonosítása Dr. Gajda Tamás, egyetemi tanár

Árus Dávid, PhD hallgató

13.50 SCHILLI GABRIELLA KRISZTINA, III. évf. kémia BSc

Pontmutációk kialakítása az N-ColE7 metallonukleázban és ezek hatása az aktivitásra Dr. Gyurcsik Béla, egyetemi adjunktus

Németh Eszter, PhD hallgató

14.05 LASKAY KRISZTINA, III. évf. kémia BSc

Fehérjék kölcsönhatásának elméleti tanulmányozása Dr. Körtvélyesi Tamás, egyetemi docens

14.20 Szünet

14.45 BAJI ÁDÁM, I. évf. vegyész MSc

1a-Triazolil-5a-androsztán származékok előállítása intermolekuláris Cu(I)-katalizált cikloaddícióval

Dr. Frank Éva, egyetemi adjunktus 15.00 MÓTYÁN GERGŐ, II. évf. vegyész MSc

Triazol gyűrűt tartalmazó dehidroepiandroszteron származékok szintézise 1,3- dipoláris cikloaddícióval

Dr. Wölfling János, egyetemi docens Dr. Schneider Gyula, professor emeritus 15.15 GECSE ZSANETT, II. évf. vegyész MSc

Izoxazolin gyűrűvel kondenzált ciszpentacin származékok enantiomerjeinek HPLC-s elválasztása

Dr. Péter Antal, egyetemi tanár Dr. Ilisz István, egyetemi adjunktus 15.30 Szünet

15.40 Eredményhirdetés

pH-függ ő koordinációs szféra fluktuáció a réz(II) – 5-fluoro- szalicilsav – 2,6-bisz-hidroximetil-piridin terner rendszerben

Borsos Katalin, II. évf. kémia BSc, Tóth Eszter, II. évf. vegyész MSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Plánkáné Szabó Terézia, egyetemi docens SZTE Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék Dr. Gyurcsik Béla, egyetemi adjunktus

SZTE Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék

A szalicilsav és származékai régóta ismert gyulladáscsökkentő és fájdalom- csillapító szerek. Fiziológiás pH-n a fluoro-szalicilsavak negatív töltése kompen- zálható fémion koordináció, vagy pozitív töltésű molekulákkal képzett asszociátumaik révén, így felszívódásuk javítható. Kutatócsoportunk a Szlovák Műszaki Egyetemmel együttműködve megállapította, hogy a fluoro-szalicilsavak és a piridinszármazékok kölcsönösen segítik egymás fémion-koordinációját [1]. TDK munkánk során a réz(II)–

5-fluoro-szalicilsav–2,6,-bisz-hidroximetil-piridin (pydime) rendszer viselkedését vizsgáltuk. Az előállított egykristály szerkezete alapján a pydime molekulák a réz(II)ion belső koordinációs szférájában találhatók, az 5-fluoro-szalicilsav molekulák külsőszférásan stabilizálják a szerkezetet.

A pH-metriás titrálások a képződő komplexek összetételéről, míg az UV-Vis és az ESR-spektroszkópiai eljárások a képződő részecskék oldatbeli szerkezetéről nyújtottak információt. A réz(II)komplexek koordinációs szférájában a pH változtatása a fémionhoz közvetlenül koordinálódó ligandumok cseréjét eredményezte: enyhén savas közegben a pydime koordinációja a domináns, majd a fenolos OH deprotonálódása révén a kelátképző fluoro-szalicilsavak kötődnek erősebben a fémionhoz, míg bázikus közegben a pydime alkoholos hidroxilcsoportjainak deprotonálódása a fluoro- szalicilsavak ismételt kiszorulását eredményezi a belső koordinációs szférából.

[1] Szabó-Plánka, T., Nagy, N.V., Rockenbauer, A., Tóth, E., Gyurcsik, B., Vasková, Z., Moncol, J., Valigura D., Polyhedron, 30, 2421–2429 (2011).

A Ca(II)-ion komplexálódása cukorszármazékokkal

Hancsákné Dudás Csilla, III. évf. kémia BSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Pálinkó István egyetemi docens Dr. Sipos Pál egyetemi docens

SZTE KTCS, Anyag és Oldatszerkezeti Kutatócsoport

A Ca²⁺-ionok komplexképződési tulajdonságait vizsgáltuk semleges vizes oldatban multinukleáris NMR spektroszkópiával és a számításos kémia módszereivel.

Ligandumként D-glükonátot, D-glükózt vagy D-szorbitolt használtunk. Az oldat ionerősségét állandó értéken tartottuk (I = 1 M).

A komplexképződés tényét (mindhárom ligandum esetén) ¹³C és ⁴³Ca NMR spektroszkópiával bizonyítottuk. A ¹³C NMR mérésekből származó kémiai eltolódás értékek változásából megbecsültük a komplexképződés egyensúlyi állandóit, és azt is megállapítottuk, hogy az 1:1 összetételű komplexek a domináns részecskék. A kapott egyensúlyi állandók is azt mutatták, hogy ugyan van komplexképződés, de a kapott komplexek stabilitása meglehetősen alacsony.

2D ¹H−

43Ca NMR spektrumok elemzése alapján valószínűsítettük a ligandumok kötőhelyeit, és ennek alapján felépítettük komplexeink molekulamodelljeit. Az így megalkotott kezdeti modellek geometriáját optimalizáltuk HF 6-31 G** ab initio számításokkal. Az így kapott komplexek képezték a vizes oldatban történő geometriai optimalizálás kiindulási állapotát. Az oldatot explicit vízmolekulák és az illető komplex egy molekulájával szimuláltuk. A számításokat, a rendszer nagy mérete miatt, szemiempirikus kvantumkémia módszerrel (PM3) végeztük el.

NMR mérések és molekulamodellezés együttes alkalmazásával felderítettük a komplexek kötőhelyeit vizes oldatokban. Kiderült, hogy minden alkalmazott cukorszármazék többmagvú ligandumként viselkedett, és komplexálódás során mintegy körülölelték a Ca(II)-iont.

A humán ZnT3 fehérje lehetséges fémköt ő helyeinek azonosítása

Dancs Ágnes, I. évf. vegyész MSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Gajda Tamás egyetemi tanár Árus Dávid PhD hallgató

SZTE Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék

A humán ZnT3 cink-transzporter fehérjék a Zn²⁺ ionokat a citoszolból a preszinaptikus vezikulákba juttatják az emberi agyban [1]. Működési mechanizmusa nem tisztázott, ám felderítését érdekessé teszi lehetséges szerepe az Alzheimer-kórra jellemző β-amiloid plakkok képződésében [2].

A ZnT fehérjék 4. és 5. transzmembrán szakaszt összekötő hurokrésze egy hisztidingazdag szekvenciát tartalmaz, amely az irodalmi feltételezések szerint felelős a fémion megkötéséért [3]. A hurokban különböző ZnT-k esetén széles határok között változik a hisztidinek száma, ami megkérdőjelezi az MBS1, mint elsődleges fémkötő fragmens szerepét. A szekvencia ismeretében még két erős fémkötő szekvencia azonosítható (MBS2, MBS3). Jelen munka az MBS1 fémkötő helyet érintő vizsgálatok eredményeit foglalja össze. Ennek kapcsán két, a kötőhelyet eltérő szerkezeti szinten modellező peptidet tanulmányoztunk. A szekvenciák: Ac- RHQAGPPHSHR-NH2 (L¹), és cyclo(Ac-CKLHQAGPPHSHGSRGAEYAP- LEEGPEEKC-NH2) (L²). A fehérje két másik fémkötő tulajdonságú szekvenciájára (MBS2, MBS3) vonatkozó adatok már rendelkezésre állnak korábbi mérésekből.

A vizsgálatok során oldategyensúlyi, NMR, ESR, UV-Vis, és CD spektroszkópiás módszerekkel jellemeztük a peptidek kölcsönhatását Zn(II)-, Ni(II)-, és L¹ esetében Cu(II)-ionokkal is, s következtettünk az egyes komplexek stabilitására és szerkezetére.

Eredményeink szerint az MBS1 kötőhelyet modellező peptidek egyike sem rendelkezik kiugró fémionszelektivitással, s a képződő cink(II)komplexek stabilitása nem közelíti meg az MBS3-mal jelölt kötőhely esetében mért értékeket. Ez alapján azt javasoljuk, hogy a humán ZnT3 fehérje elsődleges cink(II)-kötő helye nem az irodalomban javasolt, hanem ez utóbbi N-terminális fragmens (MBS3) lehet.

[1] R.A. Colvin, C.P. Fontaine, M. Laskowski, D. Thomas, Eur. J. Pharmacology, 479, 171- 185 (2003)

[2] J. Lee, T. B. Cole, R. D. Palmiter, J. Koh, J. Neurosci., 24 (13), 3453–3459 (2004) [3] T. Kambea,Y.Yamaguchi-Iwai, R. Sasakib, M. Nagaoa Cell. Mol. Life Sci. 61 (2004) 49-

68.

Pontmutációk kialakítása az

N-ColE7 metallonukleázban és ezek hatása az aktivitásra

Schilli Gabriella, III. évf. kémia BSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Gyurcsik Béla egyetemi adjunktus Németh Eszter PhD hallgató

SZTE Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék

A monogenetikus betegségek, mint például a Duchenne-féle izomszindróma, gyógyítása csak a DNS-ben lévő hiba kijavításával lehetséges. Ennek egyik módja a DNS hibahely környékén történő elhasítása lenne, aminek hatására a sejt egyik DNS javítómehanizmusa észleli a sérülést és megfelelő templát jelenlétében ezzel együtt a DNS-ben lévő kóros eltérést is kijavítja. Ilyen céllal végeztek kísérleteket a FokI- cinkujj nukleázokkal, melyek azonban citotoxikusak. A fentiekből kiindulva kutatócsoportunk célja egy biztonságos, szabályozott cinkujj nukleáz létrehozása. Erre a célra a colicin E7 nukleáz doménje (N-ColE7) tűnt alkalmasnak, melyben lehetőség van allosztérikus szabályozás kialakítására: a fehérje N- és C-terminális végeinek megfelelő közelségben kell elhelyezkedniük ahhoz, hogy nukleáz aktivitást mutasson. A cinkujjak beépítésével a két terminális rész közé pedig elérhető lenne, hogy csak szekvencia-specifikus DNS hasítás történhessen meg.

Egy ilyen mesterséges nukleáz kialakítása igen bonyolult folyamat. Pontosan kell tudni, hogy az NColE7 fehérje mely terminális szakaszait kell az új fehérjében megtartanunk annak érdekében, hogy az a kívánt körülmények között aktív legyen. Ezért megvizsgáltuk, hogy az N-ColE7 25 aminosavból álló N-terminális hurok-részén mely aminosavak alakíthatnak ki kölcsönhatást a molekula többi részével, elsősorban az aktív központot alkotó C-terminális motívummal. Vizsgáltuk, hogy e kölcsönhatások közül, melyik elég erős ahhoz, hogy befolyásolja, esetleg megszüntesse az aktivitást.

Elsőként korábbi kvantumkémiai számítások eredményei és ismert kristályszerkezetek alapján kiválasztottuk a vizsgálni kívánt aminosavakat. Ezek után alaninmutánsok génjeit állítottuk elő rekombináns DNS technológiával. A géneket baktériumsejtekbe juttatva a túltermeltetett mutáns fehérjék sejtmérgező hatását is tanulmányoztuk a baktériumok szaporodását követő kísérletekkel.

1.ábra A T454 oldallánc kölcsönhatásai az N-ColE7-ben

Fehérjék kölcsönhatásának elméleti tanulmányozása

Laskay Krisztina, III. évf. kémia BSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar Témavezető: Dr. Körtvélyesi Tamás egyetemi docens

SZTE Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék

Fehérjék mint kiterjedt molekulák kölcsönhatásának ismerete más vagy ugyanazon fehérjékkel és gyógyszerszerű molekulákkal alapvető fontosságú a gyógyszermolekulák “in silico” megtervezésében. Vizes oldatban a fehérjék egymást megközelítve, a kötődést megelőzően az elektrosztatikus kölcsönhatások miatt deformálódnak. A Barnase-Barstar fehérjéket – amelyek a fehérjék közötti elektrosztatikusan irányított asszociációk modell rendszereként szolgálnak – a tömegközéppontok vonalában eltávolítottuk egymástól 5, 10, 15, 20 Å távolságra, és molekulamechanikai előkészítés után 20 ns-os molekuladinamikai számítást végeztünk (nem rögzített tömegközéppontú fehérjékkel) minden egyes komplexre. A fehérjék oldalláncának protonáltságát (pKa értékeket) több módszer segítségével számítottuk, a módszereket összehasonlítottuk egymással. A számítások során kíváncsiak voltunk az eredeti, fel nem csavarodott és a feltekeredett fehérje oldalláncainak pKa-értékeiben való különbségekre is. Vizsgáltuk a fehérjék közötti elektrosztatikus és van der Waals kölcsönhatásokat. Kiszámítottuk a komplexek kötődési energia értékeit, valamint a Poisson-Boltzmann-egyenlet megoldásával a töltéseloszlásokat. Kíváncsiak voltunk a fehérje-fehérje közötti interfészben és a fehérjék körül a vízmolekulák hidrogénhíd-kötéseire is [1]. A 2btf (β-aktin) és 1yet (hősokk/dajka-fehérje vagy hsp90-fehérje), valamint a 2btf és 1yes (geldanomycin nélküli 1yet) komplexek kölcsönhatásait az előbbi módszereken kívül dokkolással is vizsgáltuk. Kis peptid molekulák kötődését az 1yet kötőhelyén dokkolással tanulmányoztuk [2]. A peptidek építőelemei a Trp, Phe, Tyr, Ile, ezek D-kiralitású változatai, valamint AMB: NH-CH2-CH2-CH(CH3)2) és NH2 N-terminális csoportok voltak. A kötődési szabadentalpia értékek alapján azt tapasztaltuk, hogy a kis peptidek kötődése az 1yet-btf komplexbe kedvezőbb, mint az egyedülálló 1yet fehérjébe. Mivel a 2btf az 1yet kötőhelye mellett kötődött dokkoláskor, a 2btf befolyásolja, elősegíti a ligandumok kötődését a kötőzseb deformációjával.

[1] Mazen Ahmad, Wei Gu, Tihamér Geyer, Volkhard Helms, Nat Commun,2 (2011)

[2] Tamás Körtvélyesi, Krisztina Laskay, Katalin E. Kövér, Botond Penke, László Szilágyi, Michael Kasperkiewicz, Antal Orosz; 5th International Congress on Stress Responses in Biology and Medicine, Quebec City Canada, August 21-25, 2011 (CSSI)

1 α α α α -Triazolil-5 α α α α -androsztán származékok el ő állítása intermolekuláris Cu(I)-katalizált cikloaddícióval

Baji Ádám, I. évf. vegyész MSc

SZTE Természettudományi és Informatikai Kar Témavezető: Dr. Frank Éva egyetemi adjunktus

SZTE Szerves Kémiai Tanszék

Az utóbbi öt év kutatási eredményei azt bizonyítják, hogy számos heterociklusos szteránvázas vegyület szerepet játszik összetett sejt-jelátviteli mechanizmusokban, melynek eredményeként a humán ráksejtek burjánzása befolyásolható, míg az egészséges sejtosztódás érintetlen marad.

A szteoid heterociklusok előállításának egyik lehetőségét az 1,3-dipoláris cikloaddíciók képezik, melyek közül az azidok láncvégi alkinekkel végbemenő gyűrűzárása triazolokat eredményez. A folyamat Cu(I) katalizátor jelenlétében régiószelektívvé tehető, és a körülmények optimalizálását követően általában magas termékhozamok érhetők el.

Munkánk során négyféle szteránvázas 1α-azidot (2, 3, 4 és 5) állítottunk elő többlépéses szintézisúton, majd ezek terminális acetilén származékokkal (6) történő cikloaddíciós reakciójával 27 különböző triazol vegyületet (7) nyertünk. A CuI katalizátor jelenlétében végzett átalakítások jó hozammal eredményezték a megfelelő termékeket, melyek in vitro sejtosztódás-gátlás vizsgálatra kerültek. Az eredmények alapján néhány származék különösen aktívnak bizonyult [1].

[1] Kádár, Z.; Baji, Á.; Zupkó, I.; Bartók, T.; Wölfling, J., Frank, É., Org. Biomol. Chem., 2011, 9, 8051.

O H

H H

H

OAc

HO N3

H RO

N3

H

OR² H

H

H R¹

H N N N

R³ 1

2 3 4 R=H

5 R=Ac R³ C CH

6 KBH₄

+

O H

N₃

R³ : aril, cikloalkil

7

Triazol gy ű r ű t tartalmazó dehidroepiandroszteron származékok szintézise 1,3-dipoláris cikloaddícióval

Mótyán Gergő, II. évf. vegyész MSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Wölfling János egyetemi docens Dr. Schneider Gyula professor emeritus SZTE Szerves Kémiai Tanszék

Kísérleteink során dehidroepiandroszteront (DEA) választottuk kiindulási anyagul, amely az emberi szervezetben az androgén és az ösztrogén hormonok prekurzora, és számos biológiai folyamatban tölt be jelentős szerepet.

A szintézisút első lépésében a DEA 3β helyzetű hidroxil funkcióját tozilátra cseréltük, majd a kapott terméket nátrium-aziddal 3α-aziddá (1) alakítottuk. A kinyert 3α-azido-androszt-5-én-17-ont (1) különböző terminális acetilénekkel reagáltattuk Cu(I)-katalizált 1,3-dipoláris cikloaddícióban. Az 1,2,3-triazol gyűrűt tartalmazó szteroid származékok (2a–h, 3a–h) előállítása során a B gyűrű ∆-5-ös rendszerének szomszédcsoport részvételét tapasztaltuk.

A szintézisút utolsó lépése, és képzett származékok táblázata

A kapott vegyületek biológiai hatásvizsgálatát humán adherens ráksejtvonalakon MTT assay módszer szerint végeztük el, mely során négy sejtvonalon vizsgáltuk a citosztatikus hatást. Egyes származékok esetén bíztató antiproliferatív hatásról számolhatunk be. A vegyületek szerkezetét NMR-spektroszkópiai és tömegspektrometriai módszerekkel igazoltuk.

COOH

NH2 O

N

R1

COO H

NH2 O

N

R1

6aR

3aR 4S 5S COOH

NH2 O

N

R1

COOH

NH2 O

N

R1

6aS

3aS

a 3aS4R5S6aS

b 3aR4S5R6aR

c

3aS4R5R6aS d 3aR4S5S6aR 6aS 5S

3aS 3aR

4S 6aR

R₁: CH₃- 1a-1d C₂H₅- 2a-2d

COOH

NH2 N

O

COO H

NH2 N

O 3aS

6aR 6S COOH

NH2 N

O

COOH

NH2 N

O 3aR

6aS 5S

a

3aR5S6S6aS b 3aS5R6R6aR

c

3aR5S6R6aS d 3aS5R6S6aR 3aR 5S

6S

6aS 6aR

3aS

R2 R2 R2 R2

4R 5R 4R

5R

5R 6R

6R 5R

R₂: CH₃- 3a-3d C₂H₅- 4a-4d

Izoxazolin gy ű r ű vel kondenzált ciszpentacin származékok enantiomerjeinek HPLC-s elválasztása

Gecse Zsanett, II. évf. vegyész MSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Péter Antal egyetemi tanár

Dr. habil. Ilisz István egyetemi adjunktus SZTE Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék

A modern analitikai kémia és a gyógyszeripar fejlődésével az enantiomerek elválasztása az elmúlt évtizedekben egyre nagyobb jelentőséget kapott. Mindez annak köszönhető, hogy a királis hatóanyagok egyre fontosabb szerepet játszanak a farmakológia területén. Az enantiomerpárok eltérő biológiai hatást fejthetnek ki az élő szervezetre. Ezen vegyületek elválasztására az egyik leggyakrabban használt módszer a nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC).

Feladatom izoxazolin gyűrűvel kondenzált 2-amino-ciklopentánkarbonsav analógok (1. ábra) elválasztásának megvalósítása volt. Vizsgálataimat fordított fázisú nagyhatékonyságú folyadékkromatográfiás módszerrel végeztem, melynél az állófázist különböző (+)-(18-korona-6)-2,3,11,12-tetrakarbonsav alapú kolonnák biztosították. A minták kromatográfiás paramétereinek meghatározásán keresztül vizsgáltuk, hogy az eluensösszetétel, az alkoholos illetve savas módosítók természetének és mennyiségének változtatása milyen hatást gyakorol a retenciós paraméterekre, valamint a molekulák szerkezete hogyan befolyásolja a királis felismerést.

1. ábra: A vizsgált vegyületek szerkezete

Kémia II. Szekció

Anyagtudomány / Heterogén katalízis / Spektroszkópia: összesen 9 előadás Hely: Szabó Zoltán tanterem, Dóm tér 7, II. emelet/III. emelet

Időpont: 2010. április 26. (csütörtök) 13 óra Zsűri:

Dr. Hannus István egyetemi tanár, Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék (elnök) Dr. Sipos Pál egyetemi docens, Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék

Dr. Szabó Tamás egyetemi adjunktus, Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék 13.00 A Kémia II. szekció megnyitása

13.05 SÁRINGER SZILÁRD, III. évf. anyagmérnök BSc

Magnetit nanorészecskék in situ felületmódosítása galluszsavval Témavezetők: Dr. Tombácz Etelka, egyetemi tanár

Tóth Ildikó, doktorjelölt 13.20 GRECSÓ NÓRA, I. évf. vegyész MSc

Krotonitril folyadékfázisú hidrogénezése hordozott platinafém katalizátorok jelenlétében

Témavezetők: Dr. Halász János, c. egyetemi tanár Bangó Adrienn, PhD hallgató 13.35 KOVÁCS LENKE, II. évf. vegyész MSc

Tetrahidrokinolon származékok enantioszelektív előállítása heterogén katalitikus reakcióval

Témavezető: Dr Szőllősi György, tudományos főmunkatárs 13.50 METZINGER ANIKÓ, II. évf. vegyész MSc

LIBS spektrumok nyomelemanalitikai információinak felhasználása minták diszkriminációjára

Témavezető: Dr. Galbács Gábor, egyetemi docens 14.05 KUGYELA NÁNDOR, I. évf. vegyész MSc

Titán-dioxid nanoszálak fotoérzékenyítése CdSe kvantum dotokkal Témavezetők: Dr. Kónya Zoltán, egyetemi docens

Dr. Kukovecz Ákos, egyetemi docens Győri Zoltán, Ph.D hallgató

14.20 Szünet

14.45 DOBÓ DORINA GABRIELLA, II. évf. vegyész MSc

Titanát nanoszerkezetekkel módosított kerámiák előállítása és jellemzése Témavezetők: Dr. Sápi András, egyetemi tanársegéd

Dr. Kónya Zoltán, egyetemi docens 15.00 PÁLLAI ZOLTÁN, III. évf. kémia BSc

SnO₂/MWCNT nanokompozitok előállítása és összehasonlító elemzése Témavezetők: Dr. Hernádi Klára, egyetemi tanár

Németh Zoltán, Ph.D. hallgató 15.15 PAPP IBOLYA ZITA, II. évf. vegyész MSc

Többfalú szén nanocsövekkel módosított cellulóz-nitrát membránok előállítása és vizsgálata

Témavezetők: Dr. Kukovecz Ákos, egyetemi docens Kozma Gábor, tudományos segédmunkatárs 15.30 Szünet

15.40 Eredményhirdetés

Magnetit nanorészecskék in situ felületmódosítása galluszsavval

Sáringer Szilárd, III. évf. anyagmérnök BSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Tombácz Etelka egyetemi tanár Tóth Ildikó doktorjelölt

SZTE Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék

A munkám során ko-precipitációs eljárással, Fe(II) és Fe(III) sók együttes lecsapatásával magnetit nanorészecskéket állítottam elő, melyek átmérője ~10 nm.

A galluszsav (GA) adszorpciójának vizsgálatára 20 g/L magnetit tartalmú sorozatot készítettem, amelyben növekvő GA koncentrációt alkalmaztam (0,0 - 10,9 mM). A vizsgálatot állandó elektrolit koncentráció mellett hajtottam végre (10 mM NaCl), továbbá a pH-t 6,5 ± 0,2 szinten tartottam, amely 1 nap után ~0,1 értéket csökkent. Az adszorpció során a vizes fázisban végbemenő változásokat UV-VIS spektrofotométerrel vizsgáltam több különböző időpillanatban (1 nap, 2 nap, 1 hét, 1 hónap). Az eredmények szerint az idő előrehaladtával a galluszsav oldatbeli mennyisége csökkent, és új anyagi minőség jelent meg, amely betudható a magnetit felületen történt adszorpciónak, és a galluszsav felületi polikondenzációjának is, amelyet a több GA-at tartalmazó mintákban jól megfigyelhető színváltozás is kísért.

Az ATR-FT-IR vizsgálatok során is jól megfigyelhető volt az anyagi minőség változása, mivel az egyes csoportok csúcsai jellegzetesen eltolódtak.

Vizsgáltam a felületmódosítás hatását a nanorészecskék töltés állapotára és pH- függő aggregációjukra. A zéta-potenciál és a dinamikus fényszórás (DLS) mérésekhez több sorozatot készítettem, a méréseket több időpontban is elvégeztem (1 nap, 1 hét, 2 hét, 1 hónap). Az első sorozat fix pH-n (6,5 ± 0,2) készült, változó galluszsav (0,0 – 10,0 mmol/g) és állandó 100 mg/L magnetit tartalommal, 10 mM NaCl mellett. A következő sorozatok fix GA koncentrációknál (0,02; 0,10; 0,25; 0,60 és 10,00 mmol/g) és változó pH értékek (3 – 10) mellett készültek. A mintákon megfigyelhető, hogy a stabilitásuk pH-függő, és a galluszsav alkalmas a magnetit nanorészecskék felületi töltésének megváltoztatására. A 10 mmol/g GA tartalmú minták a kezdeti zöld színről barnára változtak a polikondenzációnak köszönhetően, valamint az in situ felületmódosított magnetit nanorészecskék széles pH-tartományban stabilak.

C

H₃ N

C

H3 N

H₂

C

H₃ NH₂

C

H₃ NH2

C H₃ CH₃

C H3

C H₃

NH

C H₃

C H3

C H₃

N

H₂

H₂

H₂ H₂

H2 H₂

H₂ H₂

krotonitril

butironitril

butenil-imin

butiro-imin

butenil-amin

butil-amin dibutilamin

tributilamin

bután H2

C

H3 NH

C

H3 NH

+ NH₃

Krotonitril folyadékfázisú hidrogénezése hordozott platinafém katalizátorok jelenlétében

Grecsó Nóra, 1. évf. Vegyész MsC szakos hallgató SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Halász János c. egyetemi tanár Bangó Adrienn PhD hallgató

Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék

A telítetlen nitrilek kemoszelektív hidrogénezése gyakran alkalmazott reakció a finomvegyszer-iparban, különböző funkciós csoportokkal rendelkező átmeneti termékek előállítására. A szelektív hidrogénezési reakcióban a telítetlen aminok a legértékesebb termékek. Az irodalmi adatok szerint a –CN csoport szelektív hidrogénezése is lehetséges a C=C kötés jelenlétében, azonban ez kihívást jelent, mert a C=C kötés hidrogénezése és a telített aminok képződése termodinamikailag sokkal kedvezőbb.

Munkám során egy könnyű (kis szénatomszámú) telítetlen nitril, a krotonitril szelektív hidrogénezésével foglalkoztam. A kétféle reakcióút ebben az esetben is többféle terméket eredmé-

nyezhet, ezek a reakciók különböző hordozós nemes- fém katalizátorok jelenlété- ben megvalósíthatóak, de a termékek minőségét és mennyiségét különböző té- nyezők befolyásolhatják.

A krotonitril hidrogénezésének reakciósémája

A krotonitril folyadékfázisú hidrogénezését különböző hordozós katalizátorok jelenlétében vizsgáltuk, így Pt-át, Pd-ot és Rh-ot vittünk fel Al2O3 vagy NaY hordozó felületére, azaz a katalizátorokat impregnálással állítottuk elő. A krotonitril hidrogénezését 40-60 °C hőmérséklet-tartományban, laboratóriumi szakaszos reaktorban, hidrogén áramban, atmoszférikus nyomáson, etil-acetát oldószerben hajtottuk végre. A komponensek analízisét gázkromatográffal végeztük.

A hordozós katalizátorokon lejátszódó reakciók során elsődlegesen a kettős kötés hidrogéneződése ment végbe, azaz főtermékként butironitril, illetve ezen keresztül butil-amin képződött, szemben a szuszpendált nanorészecskékkel végzett mérésekkel, ahol butenil-amin képződését is megfigyelték.

Tetrahidrokinolon származékok enantioszelektív el ő állítása heterogén katalitikus reakcióval

Kovács Lenke, II. évf. vegyész MSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar Témavezető: Dr. Szőllősi György tudományos főmunkatárs

SZTE-MTA Sztereokémiai Kutatócsoport

Az ipar több területén kiemelkedő fontosságú az optikailag tiszta vegyületek előállítása és használata. A királis nitrogén tartalmú heterociklusos vegyületek széles körű gyógyszeripari alkalmazása a szerves kémiai kutatások előterébe helyezte ezen építőelemek sztereoszelektív előállítását. Gazdaságossági és környezetvédelmi szempontok alapján ezek a kutatások főleg a heterogén katalitikus, több reakció egyidejű megvalósítását is biztosító, úgynevezett dominó-reakciók kidolgozásának irányába fejlődtek.

Munkám célja a Reissert indolszintézis melléktermékeként keletkező 3-hidroxi- 1,2,3,4-tetrahidro-2-kinolon származékok aszimmetrikus heterogén katalitikus előállítása volt [1], cinkona alkaloidokkal módosított Pt katalizátoron végrehajtott dominó-reakcióval. Erre a célra kilenc különböző módon szubsztituált 2- nitrofenilpiroszőlősav-etilésztert állítottam elő. A reakciókörülmények megválasztásához 2-nitrofenilpiroszőlősav-etilésztert és egy metil-szubsztituált származékot használtam. A legjobb eredményeket toluol/ecetsav oldószerelegyben és dihidrocinkonidin-metiléter módosító használatával, 10 atmoszféra hidrogénnyomáson értem el. A különböző származékok reakcióiban kapott adatokat összehasonlítottam a nem szubsztituált vegyület esetében elért eredményekkel. Általánosságban elmondható, hogy a nitrocsoport melletti szubsztituensek kedvező hatást gyakoroltak a reakciókra, viszont a más helyzetben szubsztituált vegyületek esetében vagy a termék szelektivitása vagy az enantioszelektivitás csökkent.

Munkám során bebizonyosodott, hogy heterogén katalitikus dominó-reakcióval, enantioszelektív módon gyakorlati szempontból jelentős királis 3-hidroxi-1,2,3,4- tetrahidro-2-kinolon származékok nagy kitermeléssel és kiváló optikai tisztaságban, gazdaságosan előállíthatók.

[1] Suzuki, H., Gyoutoku, H., Yokoo, H., Shinba, M., Sato, Y., Yamada, H., Murakami, Y., Synlett, 1196-1198 (2000)

LIPS spektrumok nyomelemanalitikai információinak felhasználása minták diszkriminációjára

Metzinger Anikó, II. évf. vegyész MSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar Témavezetők: Dr. Galbács Gábor egyetemi docens

SZTE Szervetlen és Analitikai Kémiai Tanszék

A lézer indukált plazma vagy letörési spektroszkópia (röviden LIPS vagy LIBS) a lézerrel segített atomemissziós spektroszkópiai (AES) módszerek csoportjába tartozik.

A LIPS spektrometria egy fókuszált impulzusüzemű lézer fényét felhasználva bontja le a mintát, és atomizálja, gerjeszti, ionizálja a minta alkotóit. Gyors mikroanalitikai módszer, amely nagyon rövid analízis időt kínál, és segítségével a minták kvantitatív és kvalitatív elemzése halmazállapotuktól függetlenül, mintaelőkészítés nélkül és akár in situ vagy távolról is végrehajtható.

A minták diszkriminációja gyakori és fontos analitikai feladat például a bűnügyi, jogi, gyógyszeripari, stb. alkalmazások során, ezért folyamatos igény mutatkozik újabb és újabb analitikai módszerek kifejlesztésére, amelyekkel a minták eredetvizsgálata, azonosítása elvégezhető. Mivel a LIPS spektrumok intenzitás-arányai a mintára és a kísérleti körülményekre utalóan igen jellegzetesek, sok információt hordoznak („ujjlenyomat”), ezért várhatóan megfelelő adatkiértékelés esetén a minták azonosítására, diszkriminációjára is használhatók. Munkám során célul tűztem ki, hogy a LIPS spektrumok ezirányú felhasználási lehetőségeit megvizsgáljam néhány kiválasztott, gyakorlati jelentőséggel bíró szilárd mintatípus (papírminták, nyomatok és forrasztófém ötvözetek) esetén. A kutatócsoportunk által kifejlesztett LIBS kísérleti rendszerekkel dolgoztam, amelyek egy gyors triggerelésű, kétcsatornás, száloptikás CCD spektrométer (Avantes) és egy Nd:GGG típusú szilárdtest lézer (Technoorg- Linda) köré épültek. A felvett spektrumokat az Origin (Originlab), Office Excel (Microsoft) és Peax (Systematix) szoftverekkel értékeltem ki.

Összesen 49 papír- és nyomatminta, valamint húsznál több Sn-Pb ötvözet LIPS spektrumát vettem fel különböző kísérleti körülmények között és a kapott spektrumokat három különböző numerikus módszer (átfedési integrál, lineáris korreláció és eltérés négyzetösszeg) felhasználásával, a függvényértékek 0-1 tartományra történő normálása révén hasonlítottam össze egymással. A vizsgálatot spektrális maszkolás alkalmazásával is elvégeztem.

Megállapítottam, hogy az alkalmazott numerikus eljárások révén a LIPS spektrumok eredményesen alkalmazhatók a minták megkülönböztetésére még olyan esetekben is, amikor a spektrumok összehasonlítását csak a nyomszennyezőkre jellemző spektrumtartományokban végezzük el. A sikeres diszkriminációhoz nem szükséges előzetes spektrális háttérkorrekciót sem végezni.

Titán-dioxid nanoszálak fotoérzékenyítése CdSe kvantum dotokkal

Kugyela Nándor, I. évf. vegyész MSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Kónya Zoltán tanszékvezető egyetemi docens Dr. Kukovecz Ákos egyetemi docens

Győri Zoltán Ph.D hallgató

SZTE Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék

Napjainkban széles körben kutatott nanoszerkezetű anyagok, az úgynevezett kvantum dotok. Ezek olyan félvezető nanokristályok, amelyeknek legelőnyösebb tulajdonságuk, hogy típusuktól és méretüktől függően finomhangolható az általuk kibocsájtott emissziós hullámhossz. Méretfüggő emissziójuk következtében nagyfokú az érdeklődés az ipari felhasználás tekintetében is. Elsősorban elektrooptikai eszközökben, biológiai nyomjelzéstechnikában és újabban különböző titán-dioxid struktúrák fotoérzékenyítésében használatosak - olcsóbb napelemek előállítása, illetve fotokatalizátorként történő felhasználásuk céljából. A harmadik generációs TiO2 alapú napelemek elterjedésével megnőtt az igény a különböző festékanyagokkal történő fotoérzékenyítés mellett egyéb érzékenyítési módszerek kidolgozására. A kvantum dotokkal történő érzékenyítés előnye, hogy a különböző típusú, illetve eltérő méretű nanokristályokkal különböző tartományokat fedhetünk le a Napból jövő sugárzásból.

Munkám során alkáli hidrotermális módszerrel előállított TiO2 nanoszálak fotoérzékenyítésére tettünk kísérletet, az elektromágneses sugárzás látható tartományának különböző hullámhosszain abszorbeáló CdSe kvantum dotok felvitelével. A CdSe nanokristályoknak a TiO2 nanoszálak felületre kötéséhez két eljárást használtunk. Az egyik egy bifunkciós kötőmolekulán keresztüli felvitel volt, a másik módszer pedig kőtőmolekula nélküli, direkt adszorpció. Mindkét módszer esetén sikerült a nanorészecskéket a nanoszálak felületéhez rögzíteni. A mintákat UV- Vis, PL, TEM, SEM és XRD anyagvizsgálati módszerekkel elemeztük, valamint a fotoérzékenyítés sikerességét metilnarancs-bontási modellreakcióval vizsgáltuk.

Titanát nanoszerkezetekkel módosított kerámiák el ő állítása és jellemzése

Dobó Dorina Gabriella, II. évf. vegyész MSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Sápi András egyetemi tanársegéd

Dr. Kónya Zoltán tanszékvezető egyetemi docens SZTE Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék

Az elmúlt két évtizedben az új generációs fejlett technológiák megnövelték az anyagtudomány területén a fejlesztéseket.

Napjainkban a kutatásoknak köszönhetően előtérbe került a nanoméretű anyagok tervezése, szintézise, valamint szerkezetének kialakítása különböző kompozitokban.

A nanotechnológia megjelenésével ma már az anyagokkal szemben támasztott elvárásokat nem elég egyetlen anyagfajtával (kerámia, polimer, fém) kielégíteni, hanem különféle anyagok társítása is elengedhetetlen. Nanokompozitokban legalább az egyik komponens mérete legalább egy dimenzióban nanoméretű (10^-9 m). [1]

A nanotechnológiának köszönhetően újabb lehetőségek tárultak fel a kerámiaszintézis területén is, a szemcsehatárokon lévő atomok arányának növelésével és különleges összetételű fázisok kialakításával. [1]

Munkám során TiONT, valamint TiONW-akat állítottunk elő titán-dioxidból alkáli hidrotermális eljárás segítségével. A kapott csöveket, valamint szálakat nanokompozitok szintézisére használtuk fel LTCC (LowTemperatureCo- firedCeramics) technológiával, vagyis alacsony hőmérsékleten hőkezelt kerámiákat állítottunk el. [2]

Az előállított mintákat transzmissziós elektronmikroszkópiával, röntgendiffrakcióval, gázsszorpciós analizátorral, pásztázó elektronmikroszkóppal, energiadiszperzív röntgenspektrometriával, valamint termogravimetriás módszerrel vizsgáltuk. Mérést végeztünk arra, hogy változik a morfológia, kristályszerkezet, fajlagos felület a szintézis paramétereinek változtatásával.

[1] Csanády Andrásné-Kálmán Erika-Konczos Géza, Bevezetés a nanoszerkezetű anyagok világába, ELTE Eötvös Kiadó, 13,36-41.(2009)

[2] X. Liu et al. J. All. Comp. 435 (2007) 285-289

SnO

/MWCNT nanokompozitok el ő állítása és összehasonlító elemzése

Pállai Zoltán, III. évf. kémia BSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar

Témavezetők: Dr. Hernádi Klára egyetemi tanár Németh Zoltán Ph.D. hallgató

SZTE Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék

Az Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék laboratóriumaiban régóta foglalkoznak szén nanocsövek előállításával és alkalmazhatóságainak vizsgálatával.

Ismeretes, hogy a többfalú szén nanocsövek (MWCNT) tulajdonságait kedvezően befolyásolhatjuk egy a felületen kialakított szervetlen fém-oxid bevonattal. Az így előállított ún. nanokompozitokat napjainkban széleskörűen alkalmazzák. Diákköri munkám keretében a feladatom ón-dioxid (SnO2) többfalú szén nanocső nanokompozitok előállítása és vizsgálata volt.

Az SnO2/MWCNT nanokompozitokat három különböző szintézis módszerrel állítottuk elő, melyek az impregnálás, a hidrotermális szintézis és a szol-gél eljárás voltak. Az előállítás során vizsgálni kívántuk az oldószer anyagi minőségének hatását:

az általunk használt oldószerek a víz és az etanol voltak. A szintézis során keletkező ón-dioxid rétegek kialakítását két különböző prekurzor (SnCl2×2H2O, SnCl4×5H2O) alkalmazásával végeztük. A nanokompozitok előállítása során az SnO2/MWCNT mintákban vizsgáltuk a tömegarány hatását a kialakuló szervetlen réteg minőségére.

Az általunk vizsgált nanokompozitokban a MWCNT:SnO2 tömegarányok 1:4, 1:8, 1:50, 1:66 voltak.

Az elkészített mintákat transzmissziós elektronmikroszkóppal (TEM) és pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) vizsgáltuk. A kialakult szervetlen réteg hőkezelés során kialakult kristályosságát és összetételét röntgendifrakcióval (XRD), energia diszperzív röntgen spektroszkópiával (EDX) és Raman spektroszkópiával elemeztük.

Vizsgálataink során megállapítottuk, hogy a kapott termékek minősége és szerkezete jelentősen eltér, tehát a szintézis módszer megválasztása alapvető fontosságú a SnO2/MWCNT nanokompozitok előállítása során. Az általunk alkalmazott eljárások közül a hidrotermális szintézis szolgáltatta a legjobb eredményeket.

A jövőben egy nemzetközi kooperáció keretein belül az előállított termékek gáz szenzorként történő tesztelését kívánjuk megvalósítani.

Többfalú szén nanocsövekkel módosított cellulóz-nitrát membránok el ő állítása és vizsgálata

Papp Ibolya Zita, II. évf. vegyész MSc SZTE Természettudományi és Informatikai Kar Témavezetők: Dr. Kukovecz Ákos egyetemi docens

Kozma Gábor tudományos segédmunkatárs SZTE Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék

A membránszűrők, többek között a cellulóz-nitrát is a legkülönbözőbb anyagok egyszerű és gyors elválasztására használhatók [1]. Előnyös tulajdonságaik miatt a membránszűrők fejlesztése folyamatos. Az egyik lehetséges fejlesztési irány a membránok kombinálása egydimenziós nanostruktúrákkal, például szén nanocsövekkel. Ezek 1991-ben történt felfedezésük óta egyedülálló fizikai és kémiai tulajdonságaik miatt nagy érdeklődést generáltak számos tudományos és mérnöki területen [2].

0,2 µm névleges pórusméretű cellulóz-nitrát membrán SEM felvétele

Kutatásaim során szén nanocsövekkel módosított membránszűrőket készítettem és jellemeztem. Ehhez első lépésben szabályozott hosszúságú többfalú szén nanocsöveket állítottam elő bolygó golyós malomban való őrléssel. Az átlagos csőhosszakat TEM felvételek alapján, ImageJava alkalmazás segítségével elemeztem.

Ezek után a különböző pórusmérettel rendelkező cellulóz-nitrát membránokat vizsgáltam. A membránok pórusaiba szűrtem az őrölt szén nanocsöveket, a minták mechanikai sajátságait Dinamikus Mechanikai Analízissel (DMA) vizsgáltam, illetve pásztázó elektronmikroszkópos és atomerő mikroszkópiás felvételekkel jellemeztem.

[1] Mustafa Soylak, Rukiye Sungur Cay, Journal of Hazardous Materials, Volume 146, Issues 1–2, 19 July 2007, Pages 142-147

[2] Róbert Rémiás, András Sápi, Róbert Puskás, Ákos Kukovecz, Zoltán Kónya, Imre Kiricsi, Chemical Physics Letters, Volume 482, Issues 4–6, 12 November 2009, Pages 296-301.