Kutatás - Alkalmazott Kémiai Tanszék | Kémiai Intézet

A DE-TTK Alkalmazott Kémiai Tanszéke az utóbbi két évtizedben a Dr. Zsuga Miklós tanszékvezetése idején megkezdett fejlesztéseknek köszönhetően a hazai polimerkémia, polimertechnológia és polimer analitika egyik meghatározó központjává vált. Ezen idő alatt fokozatosan kialakultak azok a tárgyi és személyi feltételek, amelyek a makromolekuláris kémia magas szintű műveléséhez szükségesek. A Tanszék fő kutatási profilja felöleli a különböző természetes és szintetikus alapú polimerek és kopolimerek előállítását és karakterizálását. A szintetikus háttér mellett fokozatosan kiépítettük a különböző kompozitok előállítására és vizsgálatára alkalmas infrastruktúrát is. A DE TTK Alkalmazott Kémiai Tanszékének egyik kutatási témája az olaj- és műanyagipar szempontjából is jelentős apoláris polimerek szintézise (pl. poliizobutilén) és tömegspektrometriás karakterizálása. Az apoláris polimerek nehezen, vagy egyáltalán nem vizsgálhatók tömegspektrometriás módszerekkel. Az általunk bevezetett "chloride ion attachment" (CIA) technikával [1] a kisebb móltömegű poliizobutilének (PIB) (Mn < 3000 g/mol) és ezek származékai mind atmoszférikus nyomású  fotoionizációs (APPI-MS) [2-3], mind elektroporlasztásos (ESI-MS) [4] tömegspektrometriás módszerekkel jól tanulmányozhatók.

A Tanszék, a különleges tulajdonságú un. intelligens anyagok kutatásán belül kiemelten foglalkozik a kémiai szempontból nagyfokú variabilitással bíró poliuretánok szintézisével. (alakemlékező polimerek, OLED-k, potenciálisan orvosi és/vagy gyógyszerészeti felhasználású biológiailag lebomló segédanyagok). A poliuretánok szintézise során a reakció mechanizmus megértése alapvető fontosságú, ezért az alkalmazott poliolok vizsgálatával, valamint ezen poliolok, alkoholok és diiizocianátok közötti reakció kinetikájának tanulmányozásával a Tanszék több, mint egy évtizede foglalkozik. [5-11].

A közelmúltban az Alkalmazott Kémiai Tanszéken olyan matematikai módszert is kidolgoztunk, amely képes nagy mennyiségű adat egyidejű kezelésére és elemzésére, új megvilágításba helyezve az összetett kémiai rendszerek vizsgálatát. Az ilyen minták akár több tízezer különböző komponensből is állhatnak, így ezek elemzése nagy kihívást jelent az analitikus számára. Ezt a módszert Tömegmaradék Analízisnek (Mass-remainder Analysis, MARA) neveztük el. Ilyen összetett kémiai rendszerek lehetnek például a kőolaj-származékok és a kopolimer poliolok. A MARA módszer alapja, hogy az összetevőket azok kémiai összetétele alapján csoportosítja, így csökkenti a rendszer összetettségét. A módszer gyakorlati jelentőségét mutatja, hogy a kőolaj és a polietilénglikol-b-polipropilénglikol kopolimerek vizsgálatára irányuló tanulmányaink az analitikai kémiai szakterület vezető folyóiratában, az Analytical Chemistry-ben jelentek meg [12,13].

Irodalomjegyzék

1. S. Kéki, L. Nagy, Á. Kuki, M. Zsuga: A New Method for Mass Spectrometry of Polyethylene Waxes: The Chloride Ion Attachment Technique by Atmospheric Pressure Photoionization, Macromolecules, 41, 3772-3774 (2008).
2. S. Kéki, J. Török, L. Nagy, M. Zsuga: Atmospheric pressure photoionization mass spectrometry of polyisobutylene derivatives, J. Am. Soc. Mass Spectrom, 19, 656-665 (2008).
3. Á. Kuki, L. Nagy, M. Zsuga, S. Kéki: Atmoszférikus nyomású fotoionizációs tömegspektrometria (APPI-MS) alkalmazása apoláros polimerekre, Műanyag és Gumi, 46, 456-458 (2009).
4. L. Nagy, Á. Kuki, G. Deák, M. Purgel, Á. Vékony, M. Zsuga, S. Kéki: Gas-Phase Interaction of Anions with Polyisobutylenes: Collision-Induced Dissociation Study and Quantum Chemical Modeling, J. Phys. Chem. B., 120, 9195-9203 (2016).
5. S. Kéki, L. Nagy, G. Deák, M. Zsuga: Multiple Charging of Poly(Propylene Glycol) by Binary Mixtures of Cations in Electrospray, J. Am. Soc. Mass Spectrom.,16, 152-157 (2005).
6. G. Shemirani, Á. Kuki, L. Nagy, T. Nagy, M. Zsuga, S. Kéki: Electrospray ionization tandem mass spectrometry of the star-shaped propoxylated diethylenetriamine polyols, J. Mass Spectrom., 50, 914–917 (2015).
7. T. Nagy, B. Antal, K. Czifrák, I. Papp, J. Karger-Kocsis, M. Zsuga, S. Kéki: New insight into the kinetics of diisocyanate-alcohol reactions by high-performance liquid chromatography and mass spectrometry, J. Appl. Polym. Sci., 132, Article number: 42127/1-42127/9 (2015).
8. T. Nagy, B. Antal, A. Dékány-Adamoczky, J. Karger-Kocsis, M. Zsuga, S, Kéki: Uncatalyzed reactions of 4,4 '-diphenylmethane-diisocyanate with polymer polyols as revealed by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry, RSC Advances, 6, 47023-47032 (2016).
9. L. Nagy, T. Nagy, Á. Kuki, M. Purgel, M. Zsuga, S. Kéki: Kinetics of Uncatalyzed Reactions of 2,4′- and 4,4′-Diphenylmethane-Diisocyanate with Primary and Secondary Alcohols, Int. J. Chem. Kinet., 49, 643-655 (2017).
10. L. Nagy, T. Nagy, Á. Kuki, R. Oláh, Cs. Lakatos, M. Zsuga, S. Kéki: Reactions of 2,6-Toluene Diisocyanate with Alcohols: Kinetic Studies in the Absence and Presence of Catalysts, Chemistryselect, 2, 11302-11306 (2017).
11. L. Nagy, B. Vadkerti, G. Batta, P.P. Fehér, M. Zsuga, S. Kéki: Eight out of eight: a detailed kinetic study on the reactivities of the eight hydroxyl groups of sucrose with phenyl isocyanate, New J. Chem., 43, 15316-15325 (2019).
12. T. Nagy, Á. Kuki, M. Nagy, M. Zsuga, S. Kéki: A New Data Mining Tool for Copolymer Characterization. Analytical Chemistry, 90, 3892  (2018).
13. T. Nagy, Á. Kuki, M. Nagy, M. Zsuga, S. Kéki: Mass-Remainder Analysis (MARA): An Improved Method for Elemental Composition Assignment in Petroleomics. Analytical Chemistry, 91, 6479-6486 (2019).